CS217357B1 - Zapojení obvodu pro regulaoi minimálního tahu na kontinuelníoh vélcovacíoh tratích - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zapojení obvodu pro regulaoi minimálního tahu na kontinuelních válcovaoíoh tratíoh s řízením na dvou úrovních. Na první úrovni jsou systémem frekvenčního řízení řešeny základní dynamické aspekty - kaskádní regulaoe event.bbeztahová regulace v népichové fázi. Nadřazená úroveií realizovaná počítačem slouží pouze ke korekčním zásahům do pracovní úrovně. Autonomní teohnologícký regulátor na bázi systému frekvenčního řízení sestává z bloku ovládání, bloku individuelního a kaskádního řízení, bloku vypracování korekcí v nápiohové fázi, logického bloku volby vstupů, bloku vytvoření směrné skupinové hodnoty a konečného počtu obvodů stejného zapojení, sestávájíoích z čítače, obvodů násobení frekvenoe, řízeného přepínače, frekvenční děličky a otéčkově- -momentového servomechanizmu s tyristorovým pohonem. Nadřazená úroveč je tvořena blokem procesního řízení korekcí regulaoe minimálního tahu.

Description

Vynález se týká zapojení obvodu pro regulaci minimálního tahu na kontinuelníoh váloovacích tratích s řízením na dvou úrovních.

Kontinuelní ráloovaoí tratě pracují dosud bud bez regulace osových sil něho se k jejioh určení používá nepřímýoh metod měření, protože přímé měření osovýoh sil ve vývaloíoh spojitýoh váloovacíoh pořadí je zatím velmi obtížné.

Metody nepřímého vyhodnocení osových sil jsou složité a jejioh řešení zatím vedlo ke dvěma konoepcím;

použití různýoh analogových a číslioovýoh řídioíoh systémů při maximálním zjednodušení vyhodnooovacího algoritmu - řídíoí systém je levný a spolehlivý, ale nedává uspokojivé výsledky, zvláště při kolísání teploty a průřezu po déloe vývalku /osové síly se určují obvykle jen v nápiohové fázi/.

Druhá užitá metoda spočívá v nasazení řídíoího počítače.

Nevýhodou této metody je jednak značné zatížení počítače ryohlými ale triviálními úlohami /např. kaskádní regulace atd./, jednak značné snížení spolehlivosti způsobené především externí pamětí počítače.

Podstata zapojení obvodu pro regulaci minimálního tahu na kontinuelníoh váloovaoíoh tratích podle vynálezu spočívá v tom, že první výstup bloku ovládání je propojen jednak se vstupem bloku individuelního a kaskádního řízení a jednak s prvním vstupem logického bloku volby vstupů, dále prvních 1 výstupů a druhých i výstupů bloku ovládání je spojeno s prvními i vstupy a druhými i vstupy bloku individuelního a kaskádního řízení, jehož prvních i výstupů a druhýoh i výstupů je spojeno s prvními i vstupy a druhými 2 vstupy logického bloku volby vstupů, přičemž každý z i druhýoh výstupů logiokého bloku volby vstupů je spojen s prvním vstupem jednoho z 2 čítačů a každý z i třetích výstupů je propojen s druhým vstupem jednoho z 2 čítačů, jehož výstup je propojen přes první a druhý blok násobení frekvenoe a děličku, zapojené v sérii, na první vstup otáčkově momentového servomeohanizmu, přičemž třetí vstup čítače je propojen s výstupem frekvenční děličky, jejíž vstup je propojen s prvním výstupem řízeného přepínače, jehož ovládaoí vstup Je propojen s jedním z prvních 2 výstupů logického bloku volby vstupů a jehož první vstup je spojen jednak s druhým vstupem prvního bloku násobení frekvenoe a jednak s výstupem generátoru hodinové frekvenoe a druhý vstup řízeného přepínače je spojen s výstupem prvního bloku násobení frekvenoe, druhý vstup druhého bloku násobení frekvenoe je spojen s výstupem bloku vy tvoření směrné skupinové hodnoty. Dále prvních 2 vstupů bloku vypracování korekoí je propojeno jednak s výstupy 2 Sídel přítomnosti materiálu, jednak s prvními 2 vstupy bloku prooesního řízení korekoí. Dále každý z 2 druhýoh vstupů bloku vypraoování korekoí je jednak spojen s druhým výstupem jednoho z 2 otáčkově momentovýoh servomeohanizmů a jednak s jedním z 2 druhýoh vstupů bloku prooesního řízení korekoí a třetích 2 vstupu bloku vypraoování korekoí je propojeno jednak s třetími 2 výstupu bloku ovládání a jednak s třetími vstupy bloku prooesního řízení korekoí, přičemž prvníoh 2 výstupů a druhýoh 2 výstupů bloku vypraoování korekoí je spojeno s třetími a čtvrtými 2 vstupy logiokého bloku volby vstupů, jehož druhý vstup je spojen s druhým výstupem bloku ovládání. Dále vstup bloku vypracování korekcí je spojen jednak s třetím výstupem bloku ovládání a jednak se vstupem bloku prooesního řízení korekcí, jehož čtvrtýoh i vstupů je spojeno s výstupy i čidel válcového tlaku a jehož každý z i vstupů je spojen s prvním výstupem jednoho z 1 otáčkově momentových servomechánizmů a dále prvníoh a druhýoh 3. výstupů bloku prooesního řízení korekcí je spojeno s pátými a šestými _i vstupy logického bloku volby vstupů, přičemž každý z i třetích výstupů bloku procesního řízení korekcí je spojen s druhým vstupem jednoho z i otáčkově momentových servomechanizmů a každý z i čtvrtých výstupů bloku procesního řízení korekcí je spojen s třetím vstupem jednoho z ,1 otáčkově momentových servomechanizmů.

Řešení podle vynálezu je rozděleno do dvou úrovní:

Na první úrovni jsou systémem frekvenčního řízení řešeny základní dynamické aspekty úlohy /kaskádní regulace, event. beztahová regulace v nápichové fázi/, přitom funkce této úrovně postačí k udržení provozu tratí v mírně neoptimálním režimu.

Nadřazená úroveň realizovaná počítačem slouží pouze ke korekčním zásahům do první úrovně, při jejím výpadku, jak bylo řečeno, je možno po nějakou dobu udržet trat v provozu. Tato úroveň rovněž nemusí být ve funkci při uvádění do provozu, které může být snadno provedeno pomocí první úrovně. Povely externí paměti řídícího počítače pak mají dílčí vliv pouze na kvalitu výrobku nikoliv na produkci. Přitom počítač není zatížen řadou dynamiokýoh úloh na nižší úrovni a tak je možno jej pro tuto úlohu lépe využít. Dvouúrovňovým řešením se tedy zvyšuje spolehlivost číslicového systému, snižují se pořizovací náklady, usnadňuje a uryohluje uvedení do provozu a nezhoršuje se kvalita.

Schéma zapojení obvodu pro regulaci minimálního tahu na kontinuelních válcovacích tratích podle vynálezu je na přiloženém výkresu.

Autonomní tecihnologioký regulátor na bázi systému frekvenčního řízení /nezávislý na nadřazeném počítači/ umožňuje funkce individuelního nastavení, kaskádního řízení, synchronního rozběhu trati a korekčního řízení ve fázi népichu stolio za účelem minimalizace tahu.

Sestává z bloku 1 individuelního a kaskádního řízení žádané hodnoty otáček, bloku 2 vypracování korekoí pro regulaci minimálního tahu v népiohové fázi, logického bloku 2 volby vstupů, bloku 12 ovládání, bloku 13 vytvoření směrné skupinové hodnoty a konečného počtu obvodů stejného zapojení, sestávajících z čítače 4 předvolené hodnoty otáček pohonu, prvního bloku 2 násobení frekvence, řízeného přepínače 6, frekvenční děličky 2, druhého bloku 8 násobení frekvenoe, děličky 9 otáčkově momentového servomechanizmů 10 s tyristorovým pohonem, vybaveným frekvenčně analogovým převodníkem, impulsními čidly otáček a korekčními obvody, srovnávajícími frekvence žádaných a skutečných otáček za účelem vysoké statické přesnosti otáčkové regulace těchto servomechanizmů.

Nadřazené úroveň je reprezentována blokem 11 procesního řízení korekoí pro kontinuel· ní regulaci minimálního tahu.

Funkoe zapojení obvodu pro regulaci minimálního tlaku na kontinuelních válcovacích tratích podle vynálezu je následujíoí:Na prvníoh a druhých i vstupech 111 a 121 bloku 1 individuelního a kaskádního řízení je přivedeno z bloku 12 ovládání n vstupních logio3 kýoh signálů /n je rovno počtu ovládaných stolic kontinuelní a véloovací trati/ s významem logiokýoh povelů pro ruční zvyšování resp. snižování žádanýoh hodnot otáček stolic. Na vstup 10 je přiveden logický signál pro volbu kaskádního ovládáni. Výstupní logioké signály na prvníoh a druhýoh i výstupech 131 a 141 s významem povelu pro ruční změnu a směr, změny jsou zavedeny na první a druhé J. výstupy 301 a 31i loglokého bloku 2 volby vstupů. Bez aktivováni logického signálu na vstupu 10 bloku 2 individuelního a kaskádního řízení je při aktivaci i-tého vstupu 11 příp. 12 vždy logický signál na příslušném ir-tém výstupu 13 příp. 14. Aktivování logického signálu na vstupu 10 způsobí přenos i-týoh logiokýoh signálů na výstupech 131. 141 do všeoh nésledujíoíoh odpovídajíoíoh výstupů /1+1. i+2 až n/. Na první i vstupy 201 bloku 2 vypraoovéní korekoí jsou zavedeny signály z čidel 14 přítomnosti materiálu ve stolioi, dále na druhé i vstupy 2Ii signály čidel proudu z druhýoh výstupů 105 otáčkově momentovýoh servomeohanizmů 10 a na třetí i vstupy 221 jsou zavedeny logioké signály z třetích i výstupů 123i bloku 12 ovládání a významem volby regulaoe minimálního tahu mezi i-tou a i-1 stolicí. Logioký signál přivedený na vstup 23 bloku 2 vypracování korekcí je určen pro blokování výstupů regulace minimálního tahu. Úkolem tohoto bloku je vypracování korekční hodnoty otáček stolice j. na základě změření proudu pohonu příslušejícího stolioi i-1 po nápiohu do stolice 1-1 a do stolice· i. Korekční hodnota je úměrná rozdílu obou proudů a je reprezentována dobou trvání korekčního impulsu na příslušném výstupu 24i a logickou úrovní na příslušném znaménkovém výstupu 25i. Tyto výstupní signály jsou zavedeny na třetí a čtvrté 1 vstupy 331 a 341 logického bloku 3 volby vstupů.

Blok 11 procesního řízení korekcí zajišťuje komplexní regulaci minimálního tahu, tj. jak nápiohovou tak průběžnou fází. Korekce otáček stolice i pro népichovou fázi jsou vypočítávány z rozdílu poměrů momentů a válcovacích tlaků stanovených po nápiohu materiálu do stolice i-1 a stolice 1. Protože poměr momentu a válcovacího tlaku je při beztahovém válcování téměř konstantní, vyloučí se touto metodou vliv kolísání teploty po déloe válcovaného kusu.

Velikost korekce otáček _M1 Po TI může být pro fázi nápiohu poměrně přesně stanovena, neboť koefioient k /závislý na efektivním poloměru véloů, válcovací rychlosti, průřezu atd./ je možné vypočítat a opravovat pro každý druh válcovaného materiálu na základě vloženýoh konstant a průběhu válcování./ To má zásadní výhodu proti regulaci minimálního tahu v nápiohové fázi realizované systémem logiokýoh obvodů - blok 2 vypraoování korekoí -*kde je možno zvolit pro oelý sortiment válcovaného materiálu obvykle pouze jeden koefioient k.

Tento může vyhovět obvykle pouze jednomu profilu; u ostatních dochází k vyregulování teprve po průchodu několika tyčí/.

Po dosažení nulového tahu mezi dvěma stolicemi výše zmíněnou korekoí otáček Δη je znovu vypočítán poměr r » ψ , kde M je skutečná hodnota momentu

P je skutečná hodnota válcovacího tlaku u i-té stolioe.

Potom může být pohon této stolioe řízen momentově za předpokladu, že jedna z dalšíoh stolic je ještě v nápichové fázi regulaoe. Žádaná hodnota momentu i-té stolice je potom vypočítávána:

M = r.P

Blok 11 procesního řízení korekcí pro kontinuelní regulaci minimálního tahu tedy zajišťuje:

- výpočet poměrů r - -p po nápichu do stolice

- výpočet korekce otáček n

- výpočet žádané hodnoty momentu stolice M

- řízení průběhu nápichové a kontinuelní fáze

- kaskádní korekce

Pro zajištění těchto funkcí jsou do bloku 11 procesního řízení korekcí zavedeny tyto signály:

- na prvních i vstupech IlOi signály z čidel 14 o přítomnosti materiálu ve stolici

- na druhýoh i vstupech lili signály z čidel proudů z z druhých výstupů 105 otáčkově momentových servomechanizmů 10

- na třetích i vstupech 1121 logické signály s významem volby regulace minimálního tahu mezi i-tou a i-1 stolicí z třetích i vstupů bloku 12 ovládání

- na čtvrtých i vstupech 114i signály z čidel 15 válcovacího tlaku

- na pátýoh i vstupech 1151 signály úměrné skutečné hodnotě otáček z prvních výstupů 104 otáčkově momentovýoh servomechanizmů

- na vstup 113 logický blokovací signál z třetího výstupu 125 bloku 12 ovládáni, určený pro blokování výstupů z bloku 11 procesního řízení korekcí.

Výstupy z bloku 11 procesního řízení korekcí jsou jednak korekční logické signály na prvních a druhýoh i výstupeoh 1161 a 117i a jsou zavedeny na páté a šesté i vstupy 36i a 371 logického bloku 3 volby vstupů, jednak signály žádané hodnoty momentu pohonu na třetích i výstupeoh 1181. které jsou zavedeny na druhé přepnutí struktur regulátoru pohonu /z otáčkového na momentový/ na čtvrtých i výstupech 1191. které jsou zavedeny na třetí vstupy 103 otáčkově momentových servomechanizmů 10.

Na vstupy logiokého bloku 3 volby vstupů jsou zapojeny jednak výstupy bloku 1 individuelního a kaskádního řízení, bloku 2 vypracování korekcí a bloku 11 procesního řízení korekoí a jednak logický signál z prvního výstupu 120 bloku 12 ovládání, který Je určen pro volbu kaskádního ovládání /na prvním vstupu 40/. dále logický signál z druhého výstupu 124 bloku 12 ovládání /na druhém vstupu 35/. Logický blok 3 volby vstupů provádí přepínání výstupníoh signálů z výše jmenovaných bloků na základě tohoto logického signálu volíoího regulaci minimálního tahu v nápichové fázi nebo kontinuelní regulaci minimálního tahu, na druhýoh a třetích i výstupech 38i a 39i. přičemž zajišťuje prioritu pro výstupy z bloku 1 individuelního a kaskádního řízení žádané hodnoty otáček.

Signály na druhýoh i výstupeoh 38i mají význam povelu pro změnu obsahu čítače £ předvolené hodnoty otáček a signály na třetíoh i výstupech 39i mají význam povelu pro volbu směru čítání tohoto čítače. Signály na prvních 1, výstupech 32i určují, zda velikost změny má být úměrná déloe korekčního impulsu nebo závislá na přednastavené hodnotě otáček. Signály na druhýoh a třetíoh i výstupeoh 361 a 39i logiokého bloku 2 volby vstupů jsou zavedeny na první a druhé vstupy 41 a 42 každého z čítačů 4, Jehož výstup 43 je spojen s prvním vstupem 51 prvního bloku 2 násobení frekvenoe, na jehož druhý vstup 53 je zavedena hodinová frekvenoe. Výstup 52. na kterém je frekvenoe úměrná předvoleným otáčkám pohonu je zapojen jednak na první vstup 81 druhého bloku 8 násobení frekvenoe a jednak na druhý vstup 63 řízeného přepínače 6, na jehož první vstup 62 je přivedena hodinová frekvenoe z generátoru 16 hodinové frekvence. Na ovládaoí vstup 64 řízeného přepínače 6 je zapojen i-tý výstup 321 logiokého bloku 3 volby vstupů. Výstup 61 řízeného přepínače 6 je připojen na vstup 72 frekvenční děličky £, jejíž výstup 71 je spojen s třetím vstupem 44 čítače 4. Na druhý vstup 83 druhého bloku 8 násobení frekvenoe je zavedena směrná skupinová hodnota z bloku 13 vytvoření směrné skupinové hodnoty, která je společná celému pořadí válcovací trati, tj. všem druhým blokům 8 násobení frekvenoe. Tato směrná skupinová hodnota nabývá hodnot 0-1 a používá se pro rozběh celého pořadí, event. nastavení rychlosti pořadí válcovaoí trati. Výstup 82 druhého bloku 8 násobení frekvence je zapojen na vstup 91 děličky 9, která určuje měřítko žádané hodnoty otáček i-tého pohonu, výstup 92 děličky 2 /žádaná hodnota otáček/ je zavedena na první vstup 101 otáčkově-momentového servomeohanizmu 10.

V klidové poloze kontaktů řízených přepínačů 6, tj. při zvolení požadavku na individuel ní ruční řízení žádané hodnoty otáček stolice, je na základě aktivování signálů na prvníoh a druhých vstupech 41. 42 čítačů 4 prováděno čítání pevné frekvenoe. Tím je nastavován ob3ah čítače 4, který je úměrný předvolené hodnotě otáček. Obsah čítače 4 j^e upra ven v prvním bloku násobeni frpkvenoe 2 ^na frekvenoi odpovídájíoí obsahu čítače

V pracovní poloze kontaktů řízených přepínačů 6, tj. při zvoleném požadavku na kaskádní řízení otáček stolio je na základě aktivování signálů na druhýoh a třetíoh výstupech 38i a 391 logiokého bloku 3 volby vstupů /je aktivován i-tý signál a všeohny následující nebo předoházející/ prováděno čítání frekvence, úměrné předvolené hodnotě otáček, tj. je zaručeno, že poměry otáček následujíoíoh nebo předoházejíoíoh stolic se nezmění. Tato poloha řízenýoh přepínačů 6 je využívána i při korekoíoh z bloku 2 vypracování korekoí resp. z bloku 11 procesního řízení korekoí. Šířka korekčního impulsu přenesená na vstup čítače 4 znamená pak prooentuelní změnu nastavené žádané hodnoty. Tento zapamatovaný Impuls je pak ve vhodném okamžiku /tj. jsou-11 následuJíoí stolice bez materiálu/ posílán na další následujíoí první vstupy 41 atd. čítačů 4 za účelem kaskádního přenosu změny.

Claims (1)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   Zapojení obvodu pro regulaoi minimálního tahu na kontinuálních váloovaoíoh tratíoh, sestávající z bloku procesního řízení korekoí, z bloku lndividuelního a kaskádního řízení, z bloku vypracování korekcí, z logického bloku volby vstupů, z bloku ovládání čidel přítomnosti materiálu a čidel válcovacího tlaku, z bloku vytvoření směrné skupinové hodnoty a konečného počtu obvodů, obsahujících čítač, dva bloky násobení frekvenoe, řízený přepínač, frekvenční dělíčku a otáčkově-momentový servomechanizmus, vyznačené tím, že první výstup /120/ bloku /12/ ovládání je propojen jednak se vstupem /10/ bloku /1/ individuelního a kaskádního řízení a jednak s prvním vstupem /40/ logického bloku /3/ volby vstupů, déle prvních i výstupů /1211/ a druhých i výstupů /1221/ bloku /12/ ovládání je spojeno s prvními i vstupy /lli/ a druhými 1 vstupy /12i/ bloku /1/ individuelního a kaskádního řízení, jehož prvních i výstupů /131/ a druhých i výstupů /141/ je spojeno s prvními i vstupy /301/ a druhými i vstupy /311/ logického bloku /3/ volby vstupů, přičemž každý z i druhých výstupů /361/ logického bloku /3/ volby vstupů je spojen s prvním vstupem'/41/ jednoho z i čítačů /4/ a každý z i třetích výstupů /391/ je propojen s druhým vetupem /42/ jednoho z i čítačů /4/, jehož výstup /43/ je propojen přes první a druhý blok /5/ a /8/ násobené frekvence a děličku /9/, zapojené v sérii, na první vstup /101/ otáčkově momentového servomechanizmu /10/, přičemž třetí vstup /44/ čítače /4/ je propojen s výstupem /71/ frekvenční děličky /7/, jejíž vstup /72/ je propojen s prvním výstupem /61/ řízeného přepínače /6/, jehož ovládací vstup /64/ je propojen s jedním z prvních i výstupů /321/ logického bloku /3/ volby vstupů a jehož první vstup /62/ je spojen jednak s druhým vstupem /53/ prvního bloku /5/ násobení frekvence a jednak s výstupem generátoru /16/hodinové frekvenoe a druhý vstup j/63/ řízeného přepínače /6/ je spojen s výstupem /52/ prvního bloku /5/ násobení frekvence, druhý vstup /63/ druhého bloku /6/ násobení frekvence je spojen s výstupem bloku /13/ vytvoření směrné skupinové hodnoty a dále prvních 1 vstupů /201/ bloku /2/ vypracování korekoí je propojeno jednak s výstupy _i čidel /14/ přítomnosti materiálu, jednak s prvními i vstupy /1101/ bloku /11/ procesního řízení korekoí, dále každý z χ druhých vstupů /211/ bloku /2/ vypracování korekoí je jednak spojen s druhým výstupem /105/ jednoho z i otáčkově momentových servomechánizmů /10/ a jednak s jedním z 1 druhýoh vstupů /1111/ bloku /11/ procesního řízení korekoí a třátích X vstupů /221/ bloku /2/ vypracování korekcí je propojeno jednak s třetími i výstupy /1231/ bloku /12/ ovládání a jednak s třetími i vstupy /1121/ bloku /11/ procesního řízení korekoí, přičemž prvních i výstupů /241/ a druhých i výstupů /251/ bloku /2/ vypracování korekoí je spojeno s třetími a čtvrtými i vstupy /33i/a /341/ logického bloku /3/ volby vstupů, jehož druhý vstup /35/ je spojen s druhým výstupem /124/ bloku /12/ ovládání a déle vstup /23/ bloku /2/ vypraoovéní korekoí je spojen jednak s třetím výstupem /125/ bloku -L2/ ovládání a jednak se vstupem /113/ bloku /11/ procesního řízení korekci, jehož čtvrtých χ vstupů -1141/ je spojeno s výstupy 1 čidel /15/ válcovacího tlaku a jehož každý z i pátých vstupů /1151/ je spojen s prvním výstupem /104/ jednoho z i. otáčkově momentových servomeohanizmů /10/ a dále prvních a druhýoh i výstupů /1161/ a /1171/ bloku /11/ procesního řízení korekoí je spojeno s pátými a šestými i vstupy' /36i/ a /371/ logického bloku /3/ volby vstupů, přičemž každý z i třetích výstupů /1181/ bloku /11/ procesního řízení korekoí je spojen s druhým vstupem /102/ jednoho z 2 otáčkově momentových servomechanizmů /10/ a každý z i čtvrtých výstupů /1191/ bloku /11/ procesního řízení korekoí je spojen s třetím vstupem /103/ jednoho z i otáčkově momentových servomechanizmů /10/.