Устройство управления прокатным станом — SU 741975 (original) (raw)
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ 74 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 261277 ( с присоединением заявк (23) Приоритет -21) 2560902/22-0 Госуда ственный комитеСССРам изобретений тк ытии Опуб 6.80, Бюллетень Мо 2 Зя описания 250680 овано 2(72) Авто В.Тимошенко, Н.А,Новиков,Н,П.Терешин и В.В.Лебе обретения 1 Заявитель ский институт автоматики им. ХХЧ съезда КП 541 УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОКАТНЬЖ СТАНО 5 и напро- оизво 5 Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно к функциональным схемам управ ления прокатными станами, и может быть использовано в автоматических системах управления работой станов холодной и горячей прокатки, оснащенных быстродействующими нажимными гидравлическими устройствами.Известно устройство, осуществля ющее настройку стана на определенный режим работы и уменьшающее скорость прокатки при пропускании через клеть сварных швов и концов полосы. При этом смягчаются ударные нагрузк валки, стабилизируется процесскатки, однако заметно падает пр дительность стана, а шейки валков продолжают испытывать перегрузки,возникающие во время пропускания через валки сварных швов и концов полосы и вызываемые эксцентриситетом валков, что приводит к преждевременному износу 11Наиболее близким к предлагаемо му является устройство, содержащее измеритель раствора валков (датчик положения плунжера) и последовательно соединенные измеритель усилия прокатки, сумматор (операционный 3 усилитель), имеющий цепь обратной связи, и регулятор сигнала усилия прокатки, подключенный к первому входу управляющего блока, выход которого соединен с сервоклапаном, а второй вход - с измерителем раствора валков, Регулятор сигнала усилия прокатки содержит ручной потенциометр, один конец которого соединен с выходом сумматора непосредственно, другой - через инвертор, а подвижный контакт подключен к первому входу управляющего блока (21.Такое устройство позволяет с помощью ручного потенциометра плавно изменять эквивалентную жесткость прокатной клети в процессе прокатки от "жесткой" до "мягкой" и наоборот и цает возможность оператору устанавливать наиболее благоприятный режим работы стана для компенсации влияния на толщину проката эксцентриситета прокатных валков или разнотолщинности подката, что наряду с повышением равномерности толщины проката увеличивает срок службы прокатных валков. Кроме того, такое устройство позволяет пропускать через валки концы полосы, не снижая скорости прокатки, а переводя стан в режим "мягкой клети" на время прохождення через клеть концов полосы, что освобождает валксвую систему от перегрузок. Однако при этом значительная часть проката уходит .в брак, поскольку большие участки полосы, расположенные у ее концов, не подвергаются обжатию и выходят за допустимые пределы по толщине вследствие того, что скорость прокатки на современных станах на - многопревышает максимально допустимую скорость изменения эквивалентной жесткости клетей, обеспечиваемую дан-. ным устройством. Сокращение времени перевода стана на новый режим жесткости в процессе прокатки вызывает резкое изменение сигнала на выходе15 управляющего блока, что может привести к гидравлическому удару в нажимном устройстве, резкому изменению межклетьевых натяжений и, как следствие, к обрыву полосы, поэтому 20 пропускание через прокатные валки сварных швов и передних концов полосы в режиме "мягкой клети" приходится производить при уменьшении скорости прокатки, что позволяет сократить необжимаемые участки полосы и, следовательно, уменьшить количество отходов. Однако при этом снижается производительность стана и выход годной продукции не увеличивается. 30Цель изобретения - увеличениевыхода годной продукции вследствие уменьшения количества отходов при повышении производительности стана путем сокращения времени изменения эквивалентной жесткости клетей в процессе прокатки.Указанная цель достигается тем, что устройство управления прокатным станом, содержащее измеритель раствора валков и последовательно соединенные измеритель усилия прокатки, сумматор, имеющий цепь обратной связи, и регулятор сигнала усилия прокатки, выход которого соединен с первым входом управляющего блока, 45 выход которого соединен с сервоклапаном, дополнительно снабжено блоком команд и вторым сумматором, имеющим цепь обратной связи и включенным между выходом измерителя раствора 50 валков и вторым входом управляющего блока, причем каждая из упомянутых цепей обратной связи содержит быстродействующий компенсатор, а блоккоманд соединен со входами управляющего блока и обоих быстродействующих компенсаторов посредством пяти электРонных ключей, два из которых,принадлежащие регулятору сигнала усилия прокатки, параллельно включены между выходом первого сумматора и первым 60 входом Управляющего блока, каждый из двух дРугих, принадлежащих цепям обратной связи сумматоров, включен между выходом соответствующего суммато ра и входом соответствующего быстро действующего компенсатора, а пятыймежду выходом второго сумматора ивторым входом управляющего блока,На чертеже представЛена функциональная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит последовательно соединенные измеритель 1 усилияпрокатки, цифровой сумматор 2 и регулятор 3 сигнала усилия прокатки спреобразователем 4 код-аналог на входе,Регулятор 3 сигнала усилия, прокатки соединен с первым входом управляющего блока 5, выход которого соединен через сервоклапан 6 с гидроцилиндрами 7 быстродействующего нажимногоустройства. С выходом гидроцилиндров7 соединен цифровой измеритель 8 раствора валков выход которого соединен со входом второго цифрового сумматора 9, подсоединенного через преобразователь 10 код-аналог и электронный ключ 11 ко второму входу управляющего блока 5Каждый из цифровых сумматоров 2 и9 имеет цепь отрицательной обратнойсвязи, содержащую быстродействующиекомпенсаторы 12 и 13 с электроннымиключами 14 и 15 на входе. В качествебыстродействующих компенсаторов 12 и13 используют цифровые регистры,Регулятор 3 сигнала усилия прокатки содержит два параллельно соединенных электронных ключа 16 и 17, изкоторых ключ 16 соединен с выходомпреобразователя 4 код-аналог черезрегулируемое сопротивление 18, аключ .17 - через регулируемое сопротивление 19 и инвертор 20. Выходыобоих ключей 16 и 17 соединены с первым входом управляющего блока 5.В состав предлагаемого устройствавходит Также блок 21 команд, выходыкоторого 1,П и Щ соединены с управляющими входами электронных ключей11,16 и 17 соответственно, а выходГЧ - с управляющими входами электронных ключей 14 и 15,Предлагаемое устройство работаетследующим образом.Пропорциональный усилию прокаткисигнал, который может быть выработанкак путем измерения давления на валки, так и путем измерения давленияв гидроцилиндрах, поступает в цифровой форме с выхода измерителя 1 наодин из входов цифрового сумматора 2,на второй вход которого подают сцифрового задатчика 22 заданное значение усилия прокатки с противоположным знаком.В это же время с помощью измерителя 8 определяют положение плунжеров в гидроцилиндрах 7 быстродействующего нажимного устройства, соответствующее текущему значению раствора валков. Цифровой сигнал, пропорциональный измерительному значе 741975нию, посылают на один из входовциФрового сумматора 9, на второй вход которого подают с цифрового задатчика 23 заданное значение положения плунжеров с противоположным зна ком. 5Цифровой сумматор 2 вырабатывает сигнал, пропорциональный отклонению усилия прокатки от заданного значения, который поступает на информационнЫй вход электронного ключа 14 и через 10 преобразователь 4 код-аналог - на вход регулятора 3 сигнала усилия прокатки. В то же время цифровой сумматор 9 вырабатывает сигнал, пропорциональный отклонению раствора валков от заданного значения, который поступает на информационный вход электронного ключа 15 и через преобразователь 10 код-аналог - на информационный вход электронного ключа 11.В зависимости от усилий прокатки на соответствующих выходах блока 21 команд появляются разрешающие сигналы, которые поступают на управляющие входы соответствующих электронных ключей, открывая их для прохо;кдения рабочих сигналов и замыкания электрические цепи, обеспечивающие требуемый режим прокатки. Так, для обеспечения режима позиционного регулирования с естественной жесткостью клети на вход ЗО управляющего блока 5 подают только сигнал обратной связи по раствору. валков.При этом на выходе 1 блока 21 команд находится разрезающий сигнал "1",35 в то время как на остальных выходах П, 111 и 1 Ч находится "0", так что ключи 14-17 закрыты, а ключ 11 открыт, и сигнал, пропорциональный отключению раствора валков от заданного значения,40 с выхода цифрового сумматора 9 поступает через преобразователь 10 коданалог и ключ 11 на второй вход управляющего блока 5. Сигнал обратной связи по усилию прокатки отсутствует. 45Для обеспечения режима позиционного регулирования с повышенной жесткостью клети (режим жесткой клети) на вход управляющего блока 5, наряду с сигналом обратной связи по раство щ ру валков, подают сигнал положительной обратной связи по усилию прокатки.При этом на выходах 1 и П блока 21 команд находятся разрешающие сигналы "1", в то время как на выходах 1 Пи 1 М - "0", так что ключи 11 и 16 открыты, а 14,15 и 17 закрыты. Сигнал, пропорциональный отклонению усилия прокатки от заданного значения, поступает с выхода цифрового сумматора 2 через преобразователь 4 код-аналог, регулируемое сопротивление 18 и ключ 16 на первый вход управляющего блока 5, а сигнал, пропорциональный отклонению раствора валков от заданного значения, поступает с выхода цифрово го сумматора 9 через преобразователь10 код-аналог и ключ 11 на второйвход управляющего блока 5.Для обеспечения режима позиционного регулирования с пониженной эквивалентной жесткостью клети режим мягкой клети) на вход управляющего блока 5, наряду с сигналом обратной свяви по раствору валков, подают сигналотрицательной обратной связи по усилию прокатки. При этом на выходах 1 и 111 блока 21 команд находятся разрешающие сигналы "1", в то время как на выходах П и 1 Ч - "0", так что ключи 11 и 17 открыты, а ключи 14-16 закрыты. Сигнал, пропорциональный отклонению усилия прокатки от задан-. ного значения, с выхода цифрового сумматора 2 через преобразователь 4 код-аналог, инвертор 20, регулируемое сопротивление 19 и ключ 17 поступает на первый вход управляющего блока 5, на второй вход которого подают сигнал, пропорциональный отклонению раствора валков от заданного значения.В режиме абсолютно мягкой клети ( режим стабилизации усилия прокатки) на выходе 1 И блока 21 команд находится разрешающий сигнал "1", в то времякак на остальных выходах 1, П и 1 Ч находится "0", так что ключ 17 открыт, а ключи 11-16 закрыты, и, таким образом, на вход управляющего блока 5 подают только сигнал отрицательной обратной связи по усилию прокатки.Управляющий блок 5 вырабатывает сигнал, воздействующий посредством сервоклапана 6 на гидроцилиндры 7 быстродействующего нажимного устроЯ- ства, регулируя процесс прокатки в зависимости от полярности и соотношения амплитуд сигналов, поступающих на входы управляющего блока 5.С помощью регулируемых сопротивлений 18 и 19 осуществляют плавное изменение эквивалентной жесткости клети в пределах, обусловленных выбранным режимом.При пропускании через прокатные валки сварных швов или передних концов полосы осуществляют по сигналам блока 21 команд практически мгновенное изменение режима прокатки, например, переводят стан из режима "жесткая клеть" в режим "абсолютно мягкая клеть" и наоборот. При этом, в соответствии с требуемым режимом прокатки, по команде извне(от оператора или от УВМ) изменяется комбинация сигналов "1" и "0" на выходах Т, П и 111 блока 21 команд и одновременно на выходе 1 Ч появляется кратковременный импульс "1", который посту пает на управляющие входы ключей 14 и 15. На время, равное длительности этого единичного импульса, ключи 14и 15 открываются, замыкая цепи отрицательной обратной связи цифровых сумматоров 2 и 9. Сигналы с выходов цифровых сумматоров 2 и 9 через электронные ключи 14,15 и быстродействующие компенсаторы 12 и 13 поступают с противоположным знаком на входы этих же сумматоров 14 и 15, производя их обнуление, после чего на выходе 1 Ч блока 21 команд снова устанавливается "0" и ключи 14 и 15 закрываются до очередного переключения блока 21 команд. При этом сигналы, выработанные цифровыми сумматорами 2 и 9 в момент их обнуления, присутствуют на выходах быстродействующих компенсаторов 12 и 13 в течение всего нового режима прокатки до следующего переключения блока 21 команд и поступают все это время с противоположным знаком на входы этих же сумматоров 2 и 9, корректируя сигналы задатчиков 22 и 23.Бла- годаря этому начальное положение плунжеров гидроцилиндров 7 нового режима совпадает с конечным их положением в предыдущем режиме работы стана, что обеспечивает безударный переход с одного режима жесткости на другой.Время переключения стана на новый режим жесткости, равное длительности единичного импульса на выходе 1 Ч блока 21 команд, не превышает 10 мкс.Таким образом, устройство управления прокатным станом позволяет осуществлять в процессе прокатки практически мгновенное безударное изменение эквивалентной жесткости клети в широких пределах, что дает возможность уменьшить количество отходов вследствие сокращения необжимаемых участков полосы, расположенных у ее краев и прилегающих к сварным швам. Кроме того, использование предлагаемого устройства в автоматических системах управления работой прокатных станов позволяет, благодаря его высокому быстродействию и широкому диапазону управления, избежать замедлений прокатки во время пропускания через валки сварных швов и концов полосы и тем самым повысить производительность стана. В результате значительно увеличивается выход годной продукции. При этом достигается гибкость управления технологическим процессом прокатки на многоклетьевых станах и уменьшается вероятность возникновения аварийных ситуаций. формула изобретенияУстройство управления прокатным станом, содержащее цифровые задатчики усилия прокатки и растворов валков, измеритель раствора валков,Измеритель усилия прокатки, сумматор,быстродействующий компенсатор, преобразователи код-аналог, инвертор,регулируемые сопротивления, управляющий блок, сервоклапан, гидравли 5 ческие цилиндры нажимного устройства,причем первый вход сумматора соединен с выходом цифрового задатчикаусилия прокатки, второй вход - с выходом измерителя усилия прокатки,0 третий вход - с выходом быстродействующего компенсатора, и выход его -со входом преобразователя код-,аналог,выход которого соединен со входомпервого регулируемого сопротивления.и со входом инвертора, выход которогосоединен со входом второго регулируемого сопротивления, а выход управляющего блока соединен со входом сервоклапана, выход которого соединен совходом гидроцилиндров нажимногоустройства, выход которых соединенсо входом измерителя раствора валков,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью увеличения выхода годной продукции при повышении производительнос 25 ти стана путем сокращения времениизменения эквивалентной жесткостиклетей в процессе прокатки, оно дополнительно снабжено блоком команд,вторым сумматором, пятью электронными30 ключами и быстродействующим компенсатором, причем первый вход второгосумматора соединен с выходом цифрового задатчика раствора валков, второйего вход - с выходом измерителя рас 35 твора валков, третий вход - с выходом дополнительного быстродействующего компенсатора, а выход соединен совходами второго электронного ключа исо входом второго преобразователя40 код-аналог, выход которого соединенсо входом первого электронного ключа, выход которогосоединен со вторым входом управляющего блока, первый вход которого соединен с выхода 45 ми четвертого и пятого электронныхключей, причем вход четвертого электронного ключа соединен с выходомвторого регулируемого сопротивления,а вход пятого электронного ключа соединен с выходом первого регулируемого сопротивления, выход первогосумматора соединен со входом третьегоэлектронного ключа, выход которогосоединен со входом быстродействующегокомпенсатора, выход второго электрон 55 ного ключа соединен со входом дополнительного быстродействующего компенсатора, а управляющие входы пятиэлектронных ключей соединены с выходами блока команд,60 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 418239,кл. В 21 В 37/00, 19 б 9.2, Патент США Р 3793860,65 кл, 72/11,1975,741975 э 3563/2 ЦНИИПИ Госуда по делам и 113035, МоскваТираж 986ственного комиобретений и оЖ, Раушск одписно а ета ССС ры 5 я Патент" Ужгород,Проектная лиал Составитель А.АбросимовРедактор А.Маковская Техред Н.Бабурка Корректор М. Ко