SU1676696A1 - Датчик наличи металла в валках прокатной клети - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к прокатному производству, в частности к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов , и может быть использовано в системах автоматизации и контрол  процесса прокатки металла в режимах с разными, усили ми обжати  Цель - повышение надежности датчика за счет исключени  ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усили ми обжати . Датчик наличи  металла в ватках прокатной клети содержит измеритель 1 тока  кор  двигател  прокатной клети, низкочастотный фильтр 2, два однопороговых компаратора 3 и 4, триггер 5, генератор 6 импульсов делитель 7 частоты, аналого-цифровой преобразователь 8, блок 9 ввода, блок 10 установки кода, регистр 11 сдвига цифроаналоговый преобразователь 12, три линии 13-15 задержки, формирователь 16 импульсов, две схемы И 17 и 18 и схему ИЛИ 19. При захвате заготовки валками прокатной клети по вл етс  единичный сигнал на пр мом выходе триггера 5, а на однопорого- вом компараторе 3 с помощью аналого-циф- рового преобразовател  8, блока 10 установки кода, регистра 11 сдвига и цифро- аналогового преобразовател  12 устанавливаетс  пороговое напр жение, величина которого равна половине величины сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки. Нулевой сигнал на пр мом выходе триггера 5 свидетельствует об отсутствии заготовки в валках прокатной клети. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. сл С 5) о о ,о о

Description

Изобретение относитс  к прокатному производству, в частности к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов , и может быть использовано в системах автоматизации и контрол  процесса прокатки металла в режимах с различными усили ми обжати .

Цель изобретени  - повышение надежности датчика за счет исключени  ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усили ми обжати .

На чертеже изображена блок-схема датчика наличи  металла в прокатной клети.

Датчик наличи  металла в валках прокатной кпети содержит измеритель 1 тока  кор  двигател  прокатной клети, низкочастотный фильтр 2, два однопороговых компаратора 3 и 4, триггер 5, генератор 6 импульсов, делитель 7 частоты, аналого- цифровой преобразователь 8, блок 9 ввода, блок 10 установки кода, сдвиговый регистр 11, цифроаналоговый преобразователь 12, три линии 13-15 задержки, формирователь

16импульсов, две схемы И 17 и 18 и схему ИЛИ 19.

Выход измерител  1 кода  кор  двигател  прокатной клети через низкочастотный

фильтр 2 соединен с первым входом компаратора 3, входом второго компаратора 4 и третьим (информационным) входом аналого-цифрового преобразовател  8.

Выход генератора 6 импульсов через делитель 7 частоты подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразовател  8, второй вход которого подсоединен к выходу генератора 6 импульсов непосредствен но . В ыходы первого и второго однопороговых компараторов 3 и 4 подсоединены соответственно к первому и второму входам триггера 5, первый (пр мой) выход которого  вл етс  выходом датчика наличи  металла в валках прокатной клети и подсоединен к второму входу первой схемы И 17, а через первую линию 13 задержки подсоединен к входу формировател  16 импульсов , выход которого подсоединен к третьему входу первой схемы И 17, второй (инверсный) выход триггера 5 подсоединен к первому входу второй схемы И 18. Первый (информационный) выход аналого-цифрового преобразовател  8 подсоединен к первому входу блока 10 установки кода, а второй (стробирующий) - к второму и третьему входам соответственно первой и второй схем И

17и 18, второй вход второй схемы И 18  вл етс  входом датчика наличи  металла в валках прокатной клети.

Выход первой схемы И 17 подсоединен к второму входу блока 10 установки кода и

третьему входу схемы ИЛИ 19, а выход второй схемы И 18 подсоединен к третьему входу блока 10 установки кода и первому входу схемы ИЛИ 19, выход блока 9 ввода

подсоединен к четвертому входу блока 10 установки кода и второму входу схемы ИЛИ 19, выход которой через вторую линию 14 задержки подсоединен к первому (установочному ) входу сдвигового регистра 11 и

0 входу третьей линии 15 задержки, выход которой подсоединен к второму (сдвиговому ) входу регистра, третий (информационный ) вход которого подсоединен к выходу блока 10 установки кода, а выход через циф5 роаналоговый преобразователь 12 - к второму входу первого однопорогового компаратора 3.

Блок 9 ввода содержит последовательно соединенные переключатель 20 и форми0 рователь 21 импульсов, выход которого  вл етс  выходом блока 9 ввода

Блок 10 установки кода содержит восемь групп логических элементов с переключател ми , причем кажда  из групп

5 содержит по три схемы И 22-24 по одной схеме ИЛИ 25 и по одному переключателю 26. Первые входы первой и третьей схем И 22 и 24 каждой группы обьединены друг с другом и  вл ютс  первым входом блока чи

0 установки кода, вторые входы первых схем И 22 каждой группы соединены между собой и  вл ютс  вторым входом блока 10 установки кода, а первые входы вторых схем И 23 каждой группы объединены между со5 бой и  вл ютс  четвертым входом блока 10 установки кода, вторые входы которых подсоединены к выходам соответствующих им переключателей 26, вторые входы третьих схем И 24 каждой группы объединены меж0 ду собой и  вл ютс  третьим входом, а вторые клеммы подключены к источнику посто нного напр жени  блока 10 установки кода. Выходы первой, второй и третьей схем И 22-24 каждой группы подсоединены

5 соответственно к первым, вторым и третьим входам соответствующих им схем ИЛИ 25, выходы которых  вл ютс  выходом блока 10 установки кода.

При подготовке датчика наличи  метал0 ла в валках прокатной клети к работе оператор набираете помощью переключателей 26 блока 10 установки кода требуемый код, соответствующий нужному начальному пороговому напр жению Уз компаратора 3.

5 Например, код 0100 0000 соответствует и оператор набирает его, переключа  переключатели 26 так, что второй вход схемы И 23 оказываетс  соединенным с источником посто нного напр жени  + 5 В, а вторые входы схемы И 23 заземлены.

Датчик работает следующим образом.

Оператор подает на датчик напр жение питани  (источник и цепи питани  не показаны ). На однопороговый компаратор 4 оператор подает пороговое напр жение UA 0,4 В (вход компаратора 4, на который оператор подает напр жение, источник напр жени  и св зь между источником и входом не показаны).

При отсутствии заготовок в валках прокатной клети выходной сигнал измерител  1 тока  кор  двигател  прокатной клети близок к нулю, так как двигатель работает практически на холостом ходу. Этот небольшой, пор дка 0,1 В сигнал, сглажива сь в низкочастотном фильтре 2, поступает на вход компаратора 4, первый вход компаратора 3 и третий (информационный) вход аналого- цифрового преобразовател  8. Поступающий на вход компаратора 4 сигнал оказываетс  меньше его порогового напр жени  U4 и на выходе компаратора 4 по в - л етс  сигнал, который поступает на второй вход триггера 5, переключа  его пр мой выход в нулевое состо ние, а инверсный - в единичное. На выходе компаратора 3 нулевой сигнал, так как на него еще не подано пороговое напр жение Уз.

С генератора 6 импульсов поступают импульсы на второй вход аналого-цифрового преобразовател  8 и через делитель 7 частоты - на его первый вход. При по влении сигнала на третьем (информационном) входе аналого-цифрового преобразовател  8 последний начинает его преобразование в сигнал в двоичном коде (двоичный код). По окончании каждого цикла преобразовани , длительность которого определ етс  частотой импульсов, приход щих на первый и второй входы преобразовател  8, и составл ет в данном случае 48 мкс, на первом (информационном) выходе преобразовател  8 по вл етс  сигнал в двоичном коде, завис щем от величины сигнала на третьем (информационном) входе преобразовател  8, а на втором (стробирующем) выходе преобразовател  8 по вл етс  импульс конца .преобразовани  длительностью 4 мкс. Сигнал & двоичном коде поступает на первые входы схем И 22 и 24 блока 10 установки кода, но дальше не проходит из-за отсутстви  сигналов на их вторых входах. Импульс конца преобразовани  поступает на первый вход схемы И 17 и на третий вход схемы И 18, но не проходит через них, так как сигналы есть не на всех их входах. То, что на первом входе схемы И 18 присутствует еще и единичный сигнал с второго (инверсного) выхода триггера 5, недостаточно дл  открывани  этой схемы. Сигналы на входах и выходах остальных блоков датчика равны нулю .

Далее оператор с помощью переключател  20 блока 9 ввода кратковременно подключает вход формировател  21 импульсов к источнику посто нного напр жени , в результате формирователь 21 формирует импульс , который проходит на первые входы схем И 23, разреша  прохождение набран0 ного оператором двоичного кода через схемы И 23 и ИЛИ 25 на вход сдвигового регистра 11. Однако запись этого кода в сдвиговый регистр 11 осуществл етс  с задержкой времени после того, как тот же

5 импульс с выхода формировател  21 импульсов пройдет через схему ИЛИ 19 и с задержкой на 2 мкс через линию 14 задержки поступит на установочный вход сдвигового регистра 11.

0Двоичный код записываетс  в регистр

11. Импульс с выхода линии 14 задержки поступает также на вход линии 15 задержки, и, задержавшись в ней на 4 мкс, проходит на сдвиговый вход регистра 11, вызыва 

5 сдвиг вправо на один разр д записанного в нем двоичного кода, который теперь имеет вид 00100000. Этот сдвиг вызывает уменьшение числа, перйоначально записанного в регистре 11 в виде двоичного кода в два

0 раза. Сигнал в виде двоичного кода 00100000 с выхода регистра 11 поступает на вход цифроаналогового преобразовател  12 и преобразуетс  в аналоговый сигнал, величина которого в данном случае равна 2В.

5 Этот сигнал поступает на второй вход одно- порогового компаратора 3, устанавлива  начальное значение его порогового напр жени  из равным 2В. Датчик готов к фиксации захвата и выброса заготовок валками

0 прокатной клети.

Перед началом стационарной работы прокатной клети в новом режиме всегда пропускают2-3 пробные заготовки дл  проверки усилий обжати  и настройки прочих

5 рабочих параметров.

При захвате валками заготовки, прокатываемой со значительным усилием обжати , ток  кор  прокатного электродвигател  (не показан) резко возрастает. Измеритель

0 1 тока  кор  двигател  прокатной клети вырабатывает сигнал, пропорциональный току  кор  прокатного электродвигател . Сигнал с измерител  1 тока  кор  двигател  прокатной клети, сглажива сь в низкочастотном

5 фильтре 2, поступает на вход компаратора 4, первый вход компаратора 3 и информационный вход аналого-цифрового преобразовател  8.

Этот сигнал гораздо больше порогового напр жени  U4, поэтому на выходе компа ратора 4 сигнал пропадает и, следовательно , снимаетс  обнул ющий сигнал с второго входа триггера 5. При достаточно большом усилии обжати  заготовки этот сигнал превышает пороговое напр жение 1)з и на выходе компаратора 3 по вл етс  сигнал, переключающий пр мой выход триггера 5 в единичное состо ние, что свидетельствует о захвате валками прокатной клети заготовки. На инверсном выходе триггера 5 сигнал становитс  равным нулю.

Аналого-цифровой преобразователь 8, на первый и второй входы которого посто нно поступают импульсы с генератора 6 импульсов через делитель 7 частоты или непосредственно , посто нно осуществл ет преобразование поступающего на его информационный вход аналогового сигнала в сигнал в двоичном коде, поступающий на первые входы схем И 22 и 24. В конце каждого цикла преобразовани  на стробирую- щем выходе преобразовател  8 по вл етс  импульс конца преобразовани  длительностью 4 мкс.

По вившийс  на пр мом выходе триггера 5 сигнал поступает на второй вход схемы И 17, задержавшись на 0,1 с в линии 13 задержки, на вход формировател  16 импульсов , который по фронту сигнала формирует импульс длительностью 2 мкс и посылает его на третий вход схемы И 17. Дублирование поступлени  на схему И 17 сигнала с пр мого выхода триггера 5 с задержкой времени 0,1 мкс осуществл етс  с целью исключени  вли ни  на работу датчика случайного переключени  триггера 5 от помех. При поступлении на первый вход схемы И 17 очередного импульса конца преобразовани  со стробирующего выхода преобразовател  8 этот импульс проходит через схему И 17 на вторые входы схем И 22, разреша  прохождение сигнала в двоичном коде через эти схемы и схемы ИЛИ 25 на вход регистра 11 сдвига.

Одновременно импульс с выхода схемы И 17 проходит через схему ИЛИ 19 и линию

14задержки, задержавшись в ней на 2 мкс, на установочный вход регистра 1. По этому импульсу осуществл етс  запись в регистр 11 сигнала в двоичном коде, поступающего на его вход, после чего импульс с выхода линии 14 задержки, задержавшись в линии

15задержки на 4 мкс, приходит на сдвиговый вход регистра 11, в результате чего происходит сдвиг вправо на один разр д записанного в нем двоичного кода, что равносильно делению на два. Сигнал в виде двоичного кода поступает с выхода регистра 11 на вход цифроаналогового преобразовател  12, где преобразуетс  в аналоговый

сигнал, проход щий на второй вход компаратора 3 и устанавливающий новую величину порогового напр жени  Кз. Величина этого сигнала, а следовательно и порогового

напр жени  Us, в результате осуществленных преобразований сигнала получаетс  равной половине уровн  сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки , что обеспечивает надежную реги0 страцию захвата заготовок датчиком.

Единичный сигнал на выходе триггера 5 сохран етс  все врем , пока в валках прокатной клети присутствует заготовка.

При выбросе заготовки из валков про5 катной клети ток  кор  прокатного электродвигател  резко уменьшаетс . Сигнал на . выходе измерител  1 кода  кор  двигател  прокатной клети также резко уменьшаетс  и, сглажива сь в низкочастотном фильтре 2,

0 поступает на вход компаратора 4, первый вход компаратора 3 и информационный вход аналого-цифрового преобразовател  8. Этот сигнал, практически соответствующий току холостого хода прокатного элект5 родвигател , по величине меньше пороговых напр жений Уз и U4, вследствие чего сигнал на выходе компаратора 3 пропадает , а на выходе компаратора 4 по вл етс . Этот сигнал проходит на второй вход триг0 гера 5, переключа  его пр мой выход в нулевое состо ние, а инверсный - в единичное. Нулевой сигнал на выходе триггера 5 свидетельствует об отсутствии заготовки в валках прокатной клети.

5Пороговое напр жение 1)з компаратора

3 сохран етс  посто нным, так как сигнал в двоичном коде, записанный в регистре 11. не измен етс  и, следовательно, поддерживаетс  неизменным выходной сигнал цифро 0 аналогового преобразовател  12. При захвате следующей заготовки валками прокатной клети работа датчика происходит описанным образом, и на пр мом выходе триггера 5 по вл етс  единичный сигнал,

5 свидетельствующий о наличии заготовки в валках прокатной клети. Далее работа датчика проходит аналогично описанному.

При изменении режима работы и, в частности , уменьшении усили  обжати  загото0 вок увеличение сигнала на выходе измерител  1 и, соответственно фильтра 2 при захвате заготовки может оказатьс  недостаточным дл  по влени  сигнала на выходе компаратора 3. Это приводит к тому,

5 что триггер 5 не переключаетс  и на его пр мом выходе сохран етс  нулевой сигнал , а на инверсном - единичный, как будто заготовки в валках нет. В этом случае при выходе переднего конца заготовки из последней клети срабатывает фотодатчик (не

показан) и сигнал с него поступает на второй вход схемы И 18, на первом входе которой присутствует сигнал с инверсного выхода триггера 5. Очередной импульс конца преобразовани , поступающий со стро- бирующего выхода преобразовател  8 на третий вход схемы И 18, проходит через нее на вторые входы схем И 24, разреша  прохождение сигнала в двоичном коде через схемы И 24 и ИЛИ 25 на вход сдвигового регистра 11.

Одновременно импульс с выхода схемы И 18 проходит через схему ИЛИ 19 и линию 14 задержки, задержива сь в ней на 2 мкс, на установочный вход регистра 11. Поэтому импульсу осуществл етс  запись в регистр 11 сигнала в двоичном коде, поступающего на его вход, после чего импульс с выхода линии 14 задержки, задержавшись на 4 мкс в линии 15 задержки, приходит на сдвиго- вый вход регистра 11 сдвига. В результате происходит сдвиг вправо на один разр д записанного в регистре 11 двоичного кода, то есть деление на два После этого сигнал в виде двоичного кода проходит на вход цифроаналогового преобразовател  12, преобразуетс  в нем в аналоговый сигнал, который поступает на второй вход компаратора 3, устанавлива  новую, меньшую величину порогового напр жени  Уз. Величина его также равна половине уровн  сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате данной заготовки и обеспечивает надежную регистрацию описанным образом захвата и выброса следующих заготовок, прокатываемых в этом режиме. Пропуск датчиком первой заготовки при малом усилии обжати  не приводит к ухудшению надежности его работы, так как при изменении режима работы прокатного ста- на 2-3 заготовки пускают пробными дл  отладки режимов обжатий, а в стационарных режимах работы датчик сбоев не дает.

Таким образом, по вление единичного сигнала на пр мом выходе триггера 5 свиде- тельствует о захвате заготовки валками прокатной клети, а по вление нулевого сигнала на этом выходе - о выбросе заготовки. В случае изменени  усили  обжати  заготовок валками прокатной клети преобразовани  сигнала, производимые аналого-цифровым 8 и цифроаналоговым 12 преобразовател ми, блоком 10 установки кода и регистром 11 сдвига, позвол ют поддерживать пороговое напр жение Уз компаратора 3 равным поло- вине уровн  сигнала на выходе низкочастотного фильтра 2 при захвате заготовки, обеспечива  тем самым надежную регистрацию захвата заготовок валками прокатной клети.

Применение датчика наличи  металла в валках прокатной клети обеспечивает на дежность в работе, позвол ет повысить надежность фиксации момента входа металла в прокатную клеть за счет исключени  ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшим усилием обжа ти .

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Датчик наличи  металла в валках прокатной клети, содержащий измеритель тока  кор  двигател  прокатной клети, триггер , генератор импульсов и аналого-цифровой преобразователь, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности датчика за счет исключени  ложных срабатываний и пропусков заготовок, прокатываемых с небольшими усили ми обжати , в него введены низкочастотный фильтр, два однопороговых компаратора, делитель частоты , блок ввода, блок установки кода, сдви- говый регистр, цифроаналоговый преобразователь, три линии задержки, формирователь импульсов, две схемы И и схема ИЛИ, причем выход измерител  тока  кор  двигател  прокатной клети через низкочастотный фильтр соединен с первым входом первого компаратора, входом второго компаратора и третьим (информационным) входом аналого-цифрового преобразовател , выход генератора импульсов через делитель частоты подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразовател , второй вход которого подсоединен к выходу генератора импульсов непосредственно, выходы первого и второго однопороговых компараторов подсоединены соответственно к первому и второму входам триггера, первый (пр мой.) выход которого  вл етс  выходом датчика наличи  металла в валках прокатной клети и подсоединен к второму входу первой схемы И, а через первую линию задержки подсоединен к входу форми- ровател  импульсов, выход которого подсоединен к третьему входу первой схемы И, второй (инверсный) выход триггера подсоединен к первому входу второй схемы И, первый (информационный) выход аналого-цифрового преобразовател  подсоединен к первому входу блока установки кода, а второй (стробирующий) - к второму и третьему входам соответственно первой и второй схемы И, второй вход второй схемы И  вл етс  входом датчика наличи  металла в валках прокатной клети, выход первой схемы И подсоединен к второму входу блока установки кода и третьему входу схемы ИЛИ, а выход второй схемы И подсоединен к третьему входу блока установки кода и первому входу схемы ИЛИ, выход блока ввода подсоединен к четвертому входу блока установки кода и второму входу схемы ИЛИ, выход которой через вторую линию задержки подсоединен к первому (установочному) входу сдвигового регистра и входу третьей линии задержки, выход которой подсоединен к второму (сдвиговому) входу регистра, третий (информационный) вход которого подсоединен к выходу блока установки кода , а выход через цифроаналоговый преобразователь - к второму входу первого однопорогового компаратора.
2. 2.Датчик по п.1,отличающийс  тем, что блок ввода содержит последовательно соединенные переключатель и формирователь импульсов, выход которого  вл етс  выходом блока ввода.
3. 3.Датчик по п.1,отличающийс  тем, что блок установки кода содержит восемь групп логических элементов с переключател ми , причем кажда  из групп

   содержит по три схемы И. по одной схеме ИЛИ и по одному переключателю, при этом первые входы первой и третьей схем И каж дои группы объединены друг с другом и  вл ютс  первым входом блока установки кода, вторые входы первых схем И каждой группы объединены между собой и  вл ютс  вторым входом блока установки кода первые входы вторых схем И каждой группы

   объединены между собой и  вл ютс  четвертым входом блока установки кода вторые входы которых подсоединены к выходам соответствующих им переключателей , вторые входы третьей схемы И каждой

   группы объединены между собой и  вл ютс  третьим входом блока установки кода выходы первой, второй и третьей схем И каждой группы подсоединены соответственно к первым, вторым и третьим входам

   соответствующих им схем ИЛИ.выходы которых  вл ютс  выходом блока установки кода.