книги из ГПНТБ / Круашвили, З. Е. Автоматизированный нагрев стали

Вычислительное устройство блока реализации алгоритма

Принципиальная схема вычислительного' устройства применительно к томильным зонам приведена на рис: 64,ö, а функциональная — на рис. 64,6. Задача за­ ключается в непрерывном вычислении заданных значе­ ний регулятором температуры томильной зоны по выра­ жению

Входящие в уравнение величины можно условно раз­ делить на две группы: с условно постоянными величина­ ми b0, S, <*>м, kv которые изменяются только по командам

с пульта ввода параметров садки и могут длительное время оставаться неизменными с меняющимися во вре­ мени величинами f и ^ м, которые меняются по случайно­

му закону, и возникающие вследствие этого нарушения режима должны подавляться локальной системой регу­ лирования температуры в зоне.

Набор значений условно-постоянных величин пара­ метров хранится в ЗУ. Каждому фиксированному зна­ чению параметра соответствует ферродинамический трансформатор ТРФ, угол поворота, а следовательно, и выходное напряжение которого зависят от величины па­ раметра.

На схеме (рис. 64, а) ТРФ (1, 3) условно показаны жестко подключенными в схеме реализации алгоритма, хотя в описываемых системах каждый из них подключа­ ется по командам от ССГС через БВПС. Операции сло­ жения и вычитания осуществляются на ферродинамических трансформаторах ПФ4. Напряжения трансформато­ ров, пропорциональные измеряемым параметрам, суммируются или вычитаются. Это достигается включе­ нием выходных цепей, э. д. с. которых направлены в од­ ну или противоположные стороны.

Умножение происходит на ферродинамических преоб­ разователях ПЭФ 2. Если один из сомножителей вводить как изменение силы тока возбуждения ПЭФ, а второй— как угол поворота рамки одного и того же трансформа­ тора, то выходное напряжение ПЭФ будет пропорцио­ нальным произведению вводимых сомножителей. После­ довательность выполнения операций ясна из рис. 64, б.

Положения роторов выбираются из соображений воз­ можности получения максимальной чувствительности схемы к изменениям параметров. Так как максимально­ му значению выходного сигнала соответствует угол сстах=20°, «цена» каждого градуса угла поворота ТРФ определится из условия

*2= — = 1,08- ІО-2. ь 1850

Углы поворотов ТРФ, соответствующие значениям па­ раметров для третьей сварочной зоны, определяются из выражений:

ai = kl bT

а углы поворотов ТРФ, соответствующие значениям па­ раметров для томильной зоны:

ab ^ kl

Марочный состав сталей определяет удельную номи­ нальную продолжительность нагрева и поэтому зна­ чение параметра от, определяется как

U

Щ

^‘шах

Значениям от,- соответствуют положения делителей напряжения

где Щ и Щ — величины сопротивления резисторов.

Аналогично приведенной на рис. 64, а схеме строятся схемы реализации алгоритмов для остальных зон на­ грева.

Следует отметить, что вследствие различия между величинами выходного сигнала вычислительного устрой­ ства (2,0 в) и напряжением входного сигнала ЭПДЗ (6,3 в) часть величины входного сигнала, пропорцио­ нальная температуре в регулируемой зоне, вводится вручную (перестановкой ЭПДЗ) как постоянная состав­ ляющая (£3, k4), а остальная часть является функцией параметра садки и изменяющихся и /.

Методика выбора настроечных параметров рекомен­ дует последовательное выполнение следующих операций:

1) настройка ферродинамических трансформаторов для ввода значений параметров нагреваемых заготовок;

2)определения предварительных и уточненных зна­ чений коэффициентов и констант в алгоритмах управле­ ния;

3)определения оптимальных контрольных сечений по длине печи;

4)испытания алгоритмов управления.

Настройка ведется по алгоритмам:

а) для томильной зоны (зоны 5-й и 6-й)

Установление постоянных величин на ферродинамических трансформаторах

Для реализации алгоритмов (ѴІ-2) и (ѴІ-3) необхо­ димо последовательно найти произведение нескольких величин. Выборка соответствующих значений парамет­ ров, используемых в алгоритмах, обеспечивается систе-

мой слежения и системой ввода программ, а реализация алгоритмов — схемой, приведенной на рис. 65. Установ­ ление постоянных значений параметров на ТРФ проис­ ходит в той последовательности, в какой эти параметры (b, 5, Ст, f, k) включены в схему, т. е. установление зна­ чений какого-либо параметра на ТРФ предполагает, что предыдущая часть схемы уже настроена и имеет номи­ нальное выходное напряжение 2000 мв.

Обозначим возможные (в данной печи) значения ши­ рины слябов через bj (/ — нижний индекс, указывает группу значений ширины), причем ôj

'>bh\ а возможные значения толщины обозначим через Sj, причем S i> S 2> ...> S j> ...> S ;. На ТРФ, соответст­ вующем максимальной ширине или толщине сляба, ус­ танавливается номинальное выходное напряжение 2000 мв, т. е. Ь\ = >2000 мв, a Si = >2000 мв.

В алгоритме сварочной зоны (ѴІ-3) остальные ТРФ для bj и Sj устанавливаются следующим образом:

0,->(^-2000) лее, (/ = 2 ,3 ,..., k);

S,-> (ßj- 2000j мв, (/ = 2 ,3 ,...,/).

В алгоритме томильной зоны (ѴІ-2) остальные ТРФ для bj и Sj устанавливаются таким образом:

мв, (/ = 2,3,.

ь> Л Ѵ і н

мв, (/ = 2,3,. ../).

f - Н

Из технологической инструкции по нагреву заготовок определяется удельная продолжительность нагрева каж­ дой группы марок стали, при этом / і > / 2> ^ з> ---> > / j > . . . > / m. Предварительное значение коэффициента Cmj определяется следующим образом:

(І = 2,..., т);

h

Cmj реализуется делителем напряжения или ферродина­ мическими трансформаторами. Значения Cmj( 2 ^ /^ /n ) при'необходимости уточняются после окончательной на­ стройки алгоритмов.

При установлении различных заданных температур

тельность измерителя температуры поверхности металла

мв/град. В алгоритме сварочной зоны чувствительность Е2 учитывается при установлении на ТФР различных заданных температур

^п.мі /п.м2 • • ‘ tn.Mi • 1Д"tn i

Значение выходного напряжения ТРФ, соответствующе-

рез делитель с коэффициентом деления E JË 3aR. Тогда в операции вычитания участвуют следующие напряжения:

При Езал-^.Еі для согласования чувствительностей и и1 в операции сложения необходимы напряжения, ус­ тановленные на ТРФ для /* ., использовать через дели­

тель с коэффициентом деления Д3ад/£ь тогда в операции сложения участвуют следующие напряжения:

Для установления различных постоянных значений па­ раметров на ТРФ требуется измерять переменное напря­ жение с погрешностью не более 1 %.

Определение значений коэффициентов

валгоритмах управления

1.По формуле (ѴІ-3) определяется задание регуля­ тору температуры томильной зоны. Так как в ЭПДЗ внешний управляющий сигнал (0—2 е) не перекрывает

Назовем k0 опорной точкой, последние два члена выра­ жения (ѴІ-10)— управляющим сигналом, а третийчлен выражения (ѴІ-10)— корректирующим сигналом. Опор­ ную точку ftp устанавливают на ЭПДЗ ручным задатчи­ ком при условии, что &і=0, т. е. при отсутствии коррек­ тирующего сигнала

и (при &!=0) [град] = 4м [град].

Предварительное значение коэффициента k\ на ТРФ устанавливается при любом стационарном режиме из условия, что

ыг(при К > 0) [град] = іт.3,

где tr .з — температура томильной зоны, соответствую­ щая этому режиму по технологической ин­ струкции.

2. В формуле (ѴІ-3) коэффициент k3 является по су­ ществу так называемой опорной точкой для алгоритма сварочной зоны и устанавливается также на ЭПДЗ руч­ ным задатчиком при условии, что k2 = 0 , т. е. при отсут­ ствии корректирующего сигнала сварочной зоны. Пред­ варительное значение коэффициента k3 (град) определя­ ется из двух любых стационарных режимов (по технологической инструкции), т.е. составляется алгеб­ раическая система из двух уравнений с двумя неизвест­ ными /г2 и k3:

Из системы (ѴІ-11) определяется k3, который вруч­ ную устанавливается на ЭПДЗ, т. е.

и2 (при k2 = 0) [град] = k3 [град].

Предварительное значение коэффициента k2 на ТРФ устанавливается при любом стационарном режиме

и2 (при k2 > 0) [град] = і2.

3. Значение коэффициента k4 (град) определяется как средняя разность между температурами нижней и верхней сварочных зон из технологической инструкции по нагреву заготовок. Опорная точка на ЭПДЗ нижней сварочной зоны устанавливается следующим образом:

и3 (при k2 = 0) [град] = k3 + k4 [град].

В данном случае корректирующие сигналы для верх­ ней й нижней сварочных зон совпадают. Уточненное зна­ чение коэффициента k{ определяется при управлении методической печью по алгоритмам (ѴІ-2) — (ѴІ-4) из

условия совпадения в стационарных режимах работы печи температуры верхней поверхности выдаваемого сляба tnM с заданной температурой £*>м. Если

то необходимо увеличить значение коэффициента /гь и, наоборот, если ^пм>См> то необходимо уменьшить ki

(под температурой поверхности сляба подразумевается температура поверхности окалины, которую измеряет пирометр излучения «Спектр»),

Уточненные значения коэффициентов k2 и kz опреде­ ляются при управлении методической печью по алгорит­ мам (ѴІ-2) — (ѴІ-4) из условия совпадения (в стацио­ нарных режимах работы печи и стана) температуры раската после черновых клетей с заданным значением (температура раската характеризует косвенно среднюю по массе температуру заготовки при выдаче из печи). Процедура поиска уточненных значений /г2 и kz происхо­

изменением значения коэффициента k2 достигается сов­ падение температуры раската tp с заданным значением tp (т. е. если то необходимо k2 увеличить и нао­

борот) ; б) при переменном темпе выдачи заготовок из стали

заготовки, и темп выдачи заготовок из печи, когда п-ная заготовка находилась в конце сварочной зоны (п — ниж­ ний индекс, закрепленный за заготовкой).

Коэффициенты /е2 и kz уточняются следующим обра­

чений /г2 и /г3 следующим образом:

если tn> t* n, то для заготовок из стали марки Mj не­

обходимо уменьшить Cjïlj'i

если tn> t* n, то для заготовок из стали марки Mj не­ обходимо увеличить Cmj.

Значение коэффициента /гг', который используется в алгоритме управления во время простоев печи продол­ жительностью более 20 мин (k'2 </г2 переключается

вручную), находится следующим образом:

а) предварительное значение k '2 определяется при простоях печи из условия

и- (при /г(,) [град] = t2,

где t'2 — температура верхней сварочной зоны, соответ­ ствующая по технологической инструкции простою печи;

б) уточненное значение І г 2 определяется из условия

совпадения температуры t с температурой t* для заго­ товок, которые во время простоя находились в свароч­ ной зоне.

Определение контрольных сечений по длине печи для параметров S и Ст в алгоритмах управления

Для определения слябов с номерами і'з и ц в алго­ ритмах (ѴІ-2) и (ѴІ-3), т. е. слябов, параметры которых используются в данный момент времени в алгоритмах управления, используются системы слежения и системы

концу печи, где 1 = 0 .

Оптимальные (в смысле минимума функционала Î в нестационарных режимах работы печи) контрольные се­

ным поиском по длине томильной зоны из условия ми­

нимума суммы 5[/*м (/„) — /п.м.д(^ )]2 ПРИ скачкообраз-

П

ных изменениях толщины нагреваемых заготовок. Шаг поиска выбирается равным Ьи, т. е. минимальной шири­ не нагреваемых заготовок. Если отклонение температу­ ры поверхности от заданного значения в конце «старой»