книги из ГПНТБ / Челюсткин А.Б. Применение вычислительной техники для управления металлургическими агрегатами

разность между напряжением U, пропорциональным расстоя­ нию Lq, и напряжением интегрирующего контура = §nd,t:

^нп = Uo— J ndt.

С напряжением Um сравнивается напряжение квадратичного преобразователя К/7, пропорциональное квадрату скорости вал-

Рис. 71. Схема вычислительного уст­

нуль-реле; РКТ — командное реле тормо­ жения

ков стана. Когда полученная разность достигает значения U3, пропорционального квадрату заданной скорости выброса пв,

срабатывает нулевое реле напряжения ЭНР, дающее команду

на торможение в схему управления.главным приводом.

Предполагается, что в рассмотренной схеме скорость входа металла в валки однозначно связано со скорстью самих валков. Это предположение справедливо для случая, когда величина от­ носительного удлинения металла в каждом пропуске одна и та же. У листовых станов удлинения по пропускам не одинаковы, из-за чего нарушается пропорциональность между скоростью валков и скоростью полосы на входе в стан. В общем виде ско­

рость валков Пв связана со скоростью входа металла Vbx зави­ симостью

^вх М /.1 h — H\I 1

\Й А

где Н— толщина полосы на входе; h — толщина полосы на выходе; S — величина опережения.

Таким образом, для того чтобы интегрирующее устройство правильно оценивало длину прокатываемой полосы, необходимо,

101

ритель (лампа Л2) постоянно включен на напряжение следяще­

го потенциометра, и его напряжение соответствует величине рас­ твора валков h в каждый данный момент.

Поскольку из напряжения, пропорционального Н, необходи­ мо вычесть напряжение, пропорциональное h, последнее инверти­ руется с помощью операционного усилителя ОУ, коэффициент усиления которого равен единице. Оба напряжения подаются на второй усилитель, охваченный обратной связью через множи­ тельное звено М3. На второй вход этого звена подается напря­ жение, пропорциональное h, снимаемое с катодного повторителя на лампе Л2.

Как было показано (ом. рис. 11), в такой схеме осуществляет­ ся деление, и на выходе второго усилителя напряжение пропор-

тельную обмотку ВО тахогенератора ТГ. Основная обмотка 00

тахогенератора создает напряжение, пропорциональное скорос­ ти валков пв. Таким образом, результирующее напряжение та­

хогенератора ТГ пропорционально ов ^1—— скорости ме­

талла, входящего в валки клети.

8. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ПОРЕЗОМ МЕТАЛЛА НА НОЖНИЦАХ

Чтобы уменьшить отходы при порезе прокатываемого ме­

талла на летучих ножницах, длина отрезаемого переднего конца должна быть достаточно малой. Для этого необходимо ав­ томатическое согласование положения ножей ножниц с положе­ нием переднего конца движущегося металла.

С этой целью используется сельсинная следящая система, в

которой наличие и величина рассогласования между положени­ ем ножей и положением переднего конца металла определяются при помощи сельсинов. Один из них включается электромагнит­

ной муфтой в момент, когда передний конец металла засвечивает фотореле, расположенное на определенном расстоянии от нож­ ниц. Основным недостатком такой схемы являются сложность кинематических связей, возможность пробуксовки электромаг­ нитной муфты при сцеплений неподвижного ротора сельсина с вращающимся механизмом и значительное время переходных процессов в следящей системе.

В системе, приведенной на рис. 73, эти недостатки устранены за счет использования электронной схемы для запоминания ве­

личины рассогласования и создания оптимального режима элек­ тропривода ножниц.

Выявление и запоминание величины рассогласования, а так­ же формирование управляющих импульсов, обеспечивающих оп­

103

тимальный закон движения электропривода, выполняет вычис­ лительное устройство ВУ. Согласование скорости вращения нож­

ниц и валков последней клети стана осуществляется тахометри­ ческой системой, которая через электронный усилитель ЭУ воз­ буждает электромашинный усилитель системы генератор — дви­

гатель ножниц.

Рис. 73. Схема управления резом переднего конца металла на ножницах

На валу ножниц установлен путевой выключатель ПВ, замы­ кающий свой контакт каждый раз, когда ножи сходятся, что поз­ воляет фиксировать одну точку положения ножей. Для непре­ рывного контроля положения ножей при наличии всего одной контрольной фиксированной точки за один оборот (либо за не­

сколько оборотов при вращении верхнего и нижнего ножей с разной скоростью), применяется генератор пилообразных на­ пряжений. В качестве такого генератора использован электрон­ ный усилитель ЭУЗ, охваченный емкостной обратной связью (рис. 74). Конденсатор цепи обратной связи периодически шун­ тируется контактами выключателя ПВ; таким образом осущест­ вляется периодический запуск генератора. Напряжение Ер на

выходе генератора, имеющее форму, показанную на рис. 74, не­ прерывно отображает путь ножей между двумя замыканиями контактов ПВ. Следовательно, по величине напряжения Ер мож­ но судить о том, какой путь должны пройти ножи до следующе­ го схождения (реза). Положение переднего конца металла от­

носительно ножниц фиксируется при помощи фотореле ФР1 и

104

электронного реле времени ЭРВ (см. рис. 73). Выдержка вре­ мени реле ЭРВ определяется 'скоростью прокатки, так как це­ пи заряда конденсатора питаются напряжением, пропорцио­

нальным скорости клети п. Изменение выдержки реле ЭРВ эк­ вивалентно пространственному перемещению фотореле ФР1 по рольгангу между станом и ножницами. Так, увеличение выдерж­ ки приводит к тому, что реле ЭРВ срабатывает в момент, когда

передний конец металла подойдет ближе к ножницам, и наобо-

тронный коммутатор ЭК и на вход усилителя ЭУ. Помимо на­ пряжения, пропорционального ошибке тахометрической системы Ап, подается также напряжение переменного тока. Как Показы­ вает схема рис. 74, а, это напряжение снимается со вспомога­ тельной обмотки трансформатора Ti (лампа Л при этом закры­ та напряжением, подаваемым от усилителя ЭУ4). Фаза и ам­ плитуда коммутирующего напряжения, снимаемого с трансфор­ матора Тх, подобраны таким образом, что полярность на выхо­ де усилителя ЭУ (см. рис. 73) изменяется, ц усилитель насыща­ ется вне зависимости от величины напряжения рассогласования,

даваемого тахометрической системой. Изменение полярности уси­ лителя ЭУ приводит к перемагничиванию электромашинкой» усилителя системы привода, и последний начинает тормозиться.

На рис. 74, б изображены графики изменения намагничиваю­ щей силы F электромашинного усилителя и скорости п ножниц

105

(от точки а до точки б). Благодаря наличию обратной связи по току силовой цепи система электропривода обеспечивает закон торможения привода, близкий к линейному. Одновременно с переводом привода в тормозной режим контакты реле ЭРВ ра­ зомкнут вход генератора пилообразного напряжения (см. рис. 74, а) и цепь шунтирования контактами ПВ конденсатора этого ге­ нератора и расшунтируют конденсатор обратной связи интегриру­ ющего звена с усилителем ЭУ2. Разрыв цепей генератора пилооб­ разного напряжения обеспечивает запоминание величины напря­ жения Ер в момент срабатывания реле ЭРВ (точка а на рис. 74, б).

Расшунтирование конденсатора обратной связи интегрирую­ щего звена приводит к возрастанию напряжения Еи на его вы­ ходе. Поскольку на вход интегрирующего звена подается напря­ жение Ап, пропорциональное разности скоростей последней кле­ ти и ножниц, а скорость ножниц уменьшается во времени линей­

но, то напряжение Еи изменяется по закону, близкому к пара­ боле (рис74, б, вправо от точки а).

Величина напряжения пропорциональная интегралу Ап,

выражает текущее значение площади Sj (заштрихованный учас­ ток графика скорости).

Момент прекращения торможения двигателя ножниц и перевод

его в режим разгона до получения начальной скорости определя­

ют, исходя из того, что суммарный-путь Si + S2 должен быть ра­ вен пути рассогласования между положением переднего конца металла и положением ножей перед, началом торможения (этот

путь пропорционален напряжению £р после размыкания контак­ тов реле ЭРВ). Поскольку электромашинная схема управления

приводом обеспечивает постоянство замедлений и ускорений, то

при треугольном графике скоростей Si = S2 (в общем случае

Si :S2 = const). Таким образом, восстановление скорости ножниц нужно начинать в момент, когда путь Si (при торможении) равен половине пути рассогласования.

Для этого напряжения выходов интегрирующего звена (уси­

литель ЭУ2) и генератора пилообразных импульсов (усилитель ЭУЗ) * сравниваются (точка б на рис. 58,6), и результирующее напряжение подается на усилитель ЭУ4. В процессе торможения напряжение Ер > Ви, и на выходе усилителя ЭУ4 возникает большое отрицательное напряжение, запирающее лампу Л элек­

тронного коммутатора ЭК (см. рис. 74, а).

В момент уравнивания напряжений Ер и Е н лампа Л откры­ вается. Ее аноды .питаются напряжением переменного тока, и в цепи каждого анода течет пульсирующий ток. При этом на вы­ ходной обмотке трансформатора Т2 наводится напряжение пере­ менного тока, находящееся в противофазе с напряжением вспомо­ гательной обмотки трансформатора Т2. Так как напряжение, сни­ маемое с трансформатора Т2, значительно больше напряжения, снимаемого с обмотки трансформатора Л, то в момент открытия

.106

лампы Л фаза коммутирующего напряжения Ек опрокидывается.

Благодаря этому полярность на выходе электронного усилителя

ЗУ (см. рис. 73) восстанавливается, электромашинный усилитель перемагничивается, и привод ножниц начинает интенсивно разго­ няться (участок диаграмм правее точки б на рис. 74, б). Когда скорость привода ножниц восстановится и напряжение, пропорци­ ональное Ап, будет достаточно мало, электронный усилитель ЭУ1

(рис. 74, а) открывает тиратрон Т, находящийся в цепи питания

экранной сетки лампы Л1 электронного реле времени ЭРВ. Зажи­ гание тиратрона вызывает резкое снижение напряжения на экран­

ной сетке лампы Л1, вследствие чего резко снижается анодный ток лампы и отпадает реле ЭРВ (точка в на рис. 74, б). Контакты

реле ЭРВ, разрывая цепь питания электронного коммутатора ЭК,

снимают коммутирующее напряжение, и на вход электронного усилителя подается только напряжение, пропорциональное Ап.

При правильной настройке режима работы усилителя ЭУ1 от­ ключение коммутирующего напряжения происходит с некоторым

предварением, и скорость двигателя ножниц после непродолжи­

тельного переходного периода достигает установившегося зна­ чения.

В рассмотренной схеме длина пореза переднего конца опреде­ ляется настройкой реле времени ЭРВ.

Хотя выдержка этого реле и зависит от скорости стана, но вы­ бор начальной выдержки может быть неточным; кроме того, в процессе работы стана может измениться соотношение между скоростью вращения валков и скоростью движения прокатанного

металла. Поэтому в системе предусмотрена автоматическая под­ стройка реле ЭРВ на основании сравнения фактической длины по­ реза передних концов с заданной.

Фактическая длина пореза передних концов контролируется при помощи фотореле ФР2 (,см. рис.-73), установленного на не­ котором расстоянии от. ножниц. Автоматическая подстройка вы­ держки времени осуществляется реверсивным шаговым искате­ лем, контакты которого переключают настроечные сопротивле­ ния реле ЭРВ до тех пор, пока рее переднего конца не будет со­ впадать по времени с засвечиванием фотореле ФР2.

Испытания рассмотренной схемы показали, что разброс вре­ мени ее работы не превышает 0,05 сек., т. е. при скорости прокат­ ки 10 м/сек точность пореза переднего конца находится в преде­ лах 50 мм.

На рис. 75 приведен вариант схемы управления ножницами с использованием цифрового вычислительного устройства, в кото­ ром скорость металла и ножниц измеряется с помощью генера­ торов импульсов ГИ.

Чтобы повысить точность измерения скорости металла, за по­

следней клетью установлен измерительный ролик, ИР прижимае­ мый к движущемуся металлу. Обычный тахометрический регуля­ тор скорости приближенно согласует скорость этого ролика со

107

скоростью валков последней клети. При выходе металла из стана ролик, прижимаясь к движущемуся металлу, приобретает ту же

скорость, что и металл. С роликом сочленен генератор импульсов

ГИ, представляющий собой контактный или бесконтактный пре­ рыватель. Частота генерируемых импульсов прямо пропорцио­

нальна скорости ролика, а число импульсов—-длине металла,

прошедшего под роликом. Такой же генератор импульсов ГИ уста­ новлен на ножницах Н.

Рис. 75. Вариант схемы управления ножницами с использованием цифровой вычислительной техники

Импульсы обоих генераторов поступают в реверсивный счетчик импульсов РСИ1, причем импульсы, следующие от генератора ГИ

измерительного ролика, заполняют счетчик, а импульсы, следую­ щие от генератора ГИ ножниц, осуществляют сброс счета. С вы­ хода счетчика, через преобразователь цифровых величин в непре­ рывные ПР (см. рис. 66), снимается напряжение, пропорциональ­ ное разности числа импульсов, поступивших от обоих генераторов. Это напряжение подается через электронный коммутатор Ж на обмотку ЭМУ системы генератор—двигатель ножниц, что обеспе­ чивает точное согласование скорости ножниц со скоростью изме­ рительного ролика.

Для управления длиной пореза переднего конца металла слу­

жит второй реверсивный счетчик импульсов РСИ2. Счетчик запол­

няется импульсами от генератора импульсов ГИ измерительного ролика в период времени между замыканием контакта путевого выключателя ПВ и срабатыванием электронного реле времени

ЭРВ. При этом осуществляется запоминание рассогласования между положением вращающихся ножей и положением переднего конца движущегося металла. Отработка пути рассогласования ножницами контролируется при помощи дифференциального сель-

108

сила ДС, получающего питание от сельсинов СС, связанных с из­ мерительным роликом и ножницами. При такой схеме включения

скорость вращения дифференциального сельсина равна разности скоростей измерительного ролика и ножниц. С валом дифферен­ циального сельсина связан генератор импульсов ГИ. Число им­ пульсов, даваемых этим генератором, прямо пропорционально

разности пути, проходимого металлом и ножницами. Очевидно,

что при согласованном движении ножниц и измерительного роли­

ка дифференциальный сельсин неподвижен, и частота импульсов,

генерируемых генератором ГИ этого сельсина, равна нулю. Так же, как и в рассмотренной выше схеме (см. рис. 73, 74), в момент срабатывания реле ЭРВ электронный коммутатор ЭД обеспечива­ ет перевод двигателя ножниц в режим интенсивного торможения.

Переключения цепей электронного коммутатора для перевода

двигателя ножниц в режим разгона и восстановления скорости осуществляются реверсивным счетчиком РСИ2. Для этого в счет­ чик подаются импульсы от генератора ГИ дифференциального сельсина, тем самым осуществляется сброс накопленного в счет­

чике числа импульсов. Цепи электронного коммутатора переклю­

чаются в момент, когда общее число импульсов, накопленных

в счетчике, становится равным нулю. Так как в процессе тормо­ жения ножницы проходят лишь половину пути рассогласования, то генератор импульсов дифференциального сельсина дает двой­ ную частоту по сравнению с остальными генераторами (при рав­ ной скорости вращения). Благодаря этому число накопленных в счетчике РСИ2 импульсов будет равно нулю, когда привод нож­ ниц пройдет путь, равный половине пути, проходимого движущим­ ся металлом.

Счетчики импульсов используются также для управления нож­ ницами, работающими периодически. На рис. 76 приведена схема,

в которой длина реза задается числом импульсов, поступающих

109

в счетчик. Так же, как и в схеме рис. 75, скорость металла изме­ ряется при помощи ролика, ИР связанного с генератором импуль­ сов ГИ. Заданная длина реза устанавливается переключателем Л,,

цепи которого подключены к соответствующим ячейкам электрон­

ного счетчика СИ. Когда число импульсов, поступающих в счет­

чик, станет равно заданному, сработает реле Р, дающее команду на сведение ножей для реза. В момент реза путевой выключатель

ИВ ножниц, подавая напряжение в цепь гашения, осуществляет сброс всего числа импульсов, накопленных в счетчике, подготав­ ливая схему для очередного пореза.

вес заготовок, прокатываемых из слитков, колеблется в некоторых пределах, поэтому заготовки оказываются не одинаковыми по дли­ не, и при раскрое их на мерные длины получаются отходы, иду­ щие в брак. Для того чтобы при порезе не было отходов, необхо­ димо выбрать такую длину мерного реза, которая находилась бы в пределах допусков и в то же время была кратной длине заго­ товки.

Один из возможных вариантов схемы реза заготовки без отхо­ дов изображен на рис. 77. Длина реза в этой схеме задается по­ ложением флажкового выключателя ФВ относительно ножниц И. Выключатель ФВ перемещается серводвигателем СД со следящей системой СС, при помощи которой оператор стана устанавливает требуемую мерную длину реза.

Допустим, что длина заготовки достаточно велика и число мерных резов всегда больше 10, а допускаемые колебания длин мерного реза составляют ± 5%.

110