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

Опытная проверка системы на одном из действующих про­ катных станов показала чрезвычайную сложность и громозд­

кость набора программ обжатий. В связи с этим в Институте автоматики и телемеханики АН СССР была создана система ав-

Рис. 83. Блок-схема системы выработки программы перемещении на-

жимного устройства в функции длины прокатываемой полосы

тематической выработки программы перемещении нажимных устройств клетей в соответствии с фактической разнотолщинностью полос. Общий принцип этой системы основан на опреде­ лении величин отклонений толщин участков полос по длине на

основании данных о фактических толщинах полос на выходе из стана, усреднения и запоминания этих отклонений и передаче их

значений в программное устройство. Уточнение программы осу­ ществляется непрерывно в процессе работы стана в соответствии

с показаниями измерителя толщины полосы, установленного за

последней клетью.

На рис. 83 приведена принципиальная схема, поясняющая принцип выработки программы для последней клети стана. Из­ меритель толщины ИТ, установленный на некотором расстоянии

122

от последней клети стана, выявляет отклонения толщины прока­ тываемой полосы \h(t} от номинала.

Напряжение, пропорциональное Дй, подается на коммутатор

КМ1, который поочередно подключает его ко входам интегри­ рующих звеньев ИЗ. Работой коммутатора КМ1 управляет уст­ ройство У/СЛ обеспечивающее поочередное переключение цепей

конец очередной полосы входит под измеритель толщины ИТ и

засвечивает фотореле ФР1. Таким образом, все прокатываемые полосы разбиваются по длине на участки, причем данные об от­ клонении толщины первого участка каждой из полос поступают в интегрирующее звено И31, второго участка — в звено И32 и т. д. Следовательно, на выходе каждого интегратора появляется напряжение, равное

Так как интегрирование производится всегда с неизменными

пределами (для каждого участка), то величина интеграла про­

порциональна средней величине отклонения толщины полосы Дйср на данном участке.

Напряжения с интегрирующих звеньев подаются через ком­ мутатор КМ2 как задание на следящую систему СС нажимных устройств клети, что вызывает соответствующее перемещение верхнего валка. Так как полоса сначала проходит через клеть

и лишь через некоторое время т под измерителем толщины, то управление коммутатором КМ2 осуществляется устройством

УК2, которое включается от фотореле ФР2, установленного пе­

ред клетью. Работа обоих устройств УК1 и УК2 согласована та­

ким образом, что коммутаторы переключаются со сдвигом по времени, равным времени запаздывания т.

Допустим, что при первом включении системы напряжения на выходах всех интегрирующих звеньев равны нулю. При про­ ходе через стан первой полосы на выходах интеграторов воз­

никнут напряжения, соответствующие величинам интегралов

т

К*\Kh(t)dt для каждого участка длины. При выходе этой поло-

о

сы из стана коммутатор КМ2 встанет в первое положение и под­

ключит звено И31 к следящей системе СС, что вызовет переме­ щение нажимного устройства на величину, пропорциональную

123

напряжению на выходе звена И3.1. Таким образом, первый уча­ сток второй полосы будет обжат иначе, чем такой же участок первой полосы, и отклонение толщины уменьшится. Аналогично будут уменьшены отклонения толщин и на других участках вто­

рой полосы.

При этом, однако, следует иметь в виду, что разнотолщин-

ность первой и второй полос может быть различной. Исследова­ ния показали, что разнотолщинность каждой полосы имеет как

закономерные, так и случайные составляющие. Для того чтобы случайные составляющие не оказывали большого влияния на выработку программы обжатий полосы по участкам, программа

вырабатывается в процессе прокатки не одной, а достаточно большого числа полос. Для этого в следящую систему подает­ ся не действительное значение отклонения А/гср на данном уча­ стке, найденное во время прокатки полосы, а лишь часть его, определяемая соответствующим выбором коэффициента К.

Таким образом, вторая полоса будет прокатана лишь с не­ значительно уменьшенной разнотолщинностью, вследствие чего на выходах интеграторов напряжения увеличатся, и третья полоса будет прокатана с еще более уменьшенной разнотолщинностью и т. д.1 При этом напряжения на выходе каждого интегратора

\U3 будут равны сумме интеграло®, полученных при прокатке соответствующих участков всех полос п, прошедших через стан после включения системы:

АД3 каждого интегратора достигнет установившегося значения-

Совокупность АД3 всех интегрирующих звеньев и определяет вы­ работанную программу перемещений нажимных устройств кле­ ти по длине полосы.

При изменении условий работы стана или дополнительной

подстройке его характер закономерных составляющих отклоне­

ний может измениться. При этом &h(t*)=£ 0 и программа будет продолжать изменяться до тех пор, пока не установятся новые

значения АД3, при которых А/г(Д) будет минимальной.

Так как длины полос бывают различными из-за разброса ве­ са слябов, то при прокатке полосы уменьшенной или увеличен­

ной длины задний конец ее будет обжат неправильно, и откло­ нения толщины не только не уменьшатся, но могут даже уве­ личиться. Чтобы предупредить возможное увеличение разнотолщинности, управление коммутаторами при прокатке хвостовой

1 При этом для простоты предполагается, что время запаздывания г равно или больше интервала интегрирования Т.

124

части полосы осуществляется не по переднему, а по заднему концу полосы, прохождение которого контролируется при помо­

пропорциональное Д/г, и напряжение тахогенератора ТГ. Наличие обратной связи по скорости делает

скорость двигателя Д прямо пропорциональной входному напря­ жению Д/г, а угол поворота выходного вала — интегралу Д/г(/)

по времени. Включение электромагнитных муфт осуществляется контактами коммутатора КМ1, а подключение цепей движков реохордов к ^следящей системе нажимных устройств —контакта­ ми коммутатора ДМ2.

Вследствие малой скорости нажимных устройств, возможной перегрузки клети и ряда других факторов большие отклонения

толщины не могут быть устранены путем перемещения валка только одной клети. Поэтому в разработанной системе регули­ рующее воздействие подается не только на последнюю клеть, но

и на другие клети чистовой группы. Для этого каждая клеть обо-

125

рудована коммутатором с устройством управления, включаемым от соответствующего фотореле (так же, как на схеме рис. 83

для последней клети). Таким образом регулирующее воздейст­

вие подается на следящие. системы нажимных устройств каж­ дой клети по мере прохождения соответствующих участков по­ лосы через эти клети. Распределение этих воздействий выбирает­

ся в соответствии с загрузками клетей и степенью влияния изме­ нения обжатий на толщину полосы, выходящей из стана.

10. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА В СИСТЕМЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ В ПРОЦЕССЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

В целях улучшения качества холоднокатаного листа станы холодной прокатки оборудуются системами автоматического ре­ гулирования толщины. Вследствие конструктивных особенностей станов измеритель толщины может быть установлен лишь на некотором, довольно значительном расстоянии от валков клети, что определяет наличие запаздывания измерения. Поэтому в разработанных системах применен импульсный метод, при ко­

тором величина регулирующего воздействия пропорциональна отклонению толщины, а пауза между отдельными воздействия­ ми—обратно пропорциональна скорости прокатки.

Общая принципиальная схема регулирования толщины на реверсивном стане холодной прокатки с воздействием на нажим­ ное устройство приведена на рис. 85. Показания измерителя

толщины ИТ1 сравниваются с заданной величиной, и выявленное отклонение Д/г подается на вычислительное устройство ВУ1, кул& вводится также величина скорости валков п. На основании этих данных вычислительное устройство рассчитывает требуе­ мую длительность командного воздействия на нажимное уст­ ройство и величину пауз между этими воздействиями.

На рис. 86 приведен один из возможных вариантов схемы та­ кого вычислительного устройства. Интегрирующее звено ИЗ, представляющее собой усилитель ЗУ, охваченный емкостной обратной связью, поочередно подключается контактами реле Р и РБ к тахогенератору, измеряющему скорость п первой клети,

иисточнику эталонного напряжения Uo.

Квыходу интегрирующего звена подключены два поляризо­ ванных реле Р1 и Р2. На вход реле Р1 подается разность на­ пряжений выхода звена и некоторого напряжения UL, пропор­

ционального расстоянию между осью валков клети и измерите­

лем толщины. На вход реле Р2 подается разность напряжения усилителя ЭУ и напряжения, пропорционального величине от­ клонения толщины Д/г от номинала. Выпрямительная схема В

обеспечивает независимость полярности напряжения Д/г от зна­ ка отклонения. Полярность включения реле Р1 и Р2 выбрана так, что реле Р1 срабатывает в момент, когда напряжение инте-

126

грирующего звена превышает напряжение UL, а реле Р2 отпа­

дает, когда напряжение интегрирующего звена превышает на­ пряжение Д/г. Включение вычислительного устройства и необ­

ходимые коммутационные операции осуществляются релейной схемой при замыкании ключа К.

При замыкании ключа К срабатывает реле Р, подключая на вход звена ИЗ напряжение Ua и расшунтируя конденсатор цепи обратной связи усилителя ЭУ. Благодаря этому напряжение U п

вится равным напряжению Д/г, что приводит к срабатыванию реле. Благодаря наличию блокировочного реле РБ, конденсатор цепи обратной связи кратковременно шунтируется, напряжение И,л резко падает до нуля (точка Р на графике рис. 86, б), после

чего повторяется цикл интегрирования напряжения п тахогене­

ратора клети. При этом отпадает реле Р, контакты которого на­

ходятся в командных цепях регулятора, включающего при на­ личии отклонения Д/г двигатель нажимного устройства клети в направлении, соответствующем знаку этого отклонения. Таким

образом, в первом такте работы схемы вычислительное устрой­ ство определяет время включения /в нажимного устройства,

пропорциональное амплитуде отклонения Д/г.

Во втором такте работы схемы интегрирование напряжения п

(точка РБ на графике рис. 86, б). Чем выше скорость клети, тем выше напряжение п и тем быстрее увеличивается напряжение UK. Следовательно, время паузы /п между включениями реле Р оказывается обратно пропорциональным скорости прокатки.

В рассмотренной схеме путь перемещения нажимного уст­ ройства пропорционален времени включения /в лишь при срав­ нительно больших перемещениях. При малых перемещениях его отработка производится по треугольному графику (или близко­

му к нему), так как привод нажимного устройства не успевает достичь полной скорости.

Если обозначить ускорение двигателя через ар, а замедление через а3,_ то за время /в привод переместит верхний валок клети на расстояние

128

поступает через фильтр ИФ в дискриминатор ДМ, дающий ко­ манду системе управлейия двигателей СУД на перемещение на­

жимного устройства в сторону уменьшения отклонения. Пере­

вод двигателей в тормозной режим осуществляется электронным

нуль-реле РТ, на вход которого подают выпрямленное выпрями­ телем В напряжение, пропорциональное Ай, и напряжения об­

ратных связей по скорости привода и по положению нажимных

устройств. Напряжение, пропорциональное перемещению на­ жимного устройства, снимается с интегрирующего звена ИЗ, ко­ торое является накопителем импульсов, поступающих от датчи­ ка ДИ, связанного непосредственно с нажимным винтом клети.

Для того чтобы импульсы имели неизменную продолжитель­ ность и стабильную амплитуду, датчик ДИ соединен с тригге­ ром Т, имеющим одно устойчивое положение (одновибратор). Этот триггер срабатывает от переднего фронта импульса датчи­ ка и выдает импульсы, длительность которых не зависит от ско­ рости привода нажимных устройств. Сформированный импульс поступает в преобразователь КП, где автоматически изменяется его амплитуда (что необходимо для самонастройки схемы, рас­ сматриваемой ниже). Из преобразователя импульсы поступают в интегрирующее звено ИЗ, напряжение выхода которого прямо пропорционально числу поступивших импульсов, т. е. величине перемещения нажимного устройства.

Напряжение обратной связи по скорости снимается с тахоге­ нератора ТГ, сидящего на валу приводного двигателя Д нажим­ ного устройства. При правильно построенной схеме электропри­ вода двигатель при торможении развивает постоянный момент, поэтому замедление привода неизменно, и путь выбега пропор­

ционален квадрату начальной скорости. Для учета пути выбега напряжение тахогенератора подается на квадратичный преоб­ разователь КВ, выходное напряжение которого пропорциональ­ но квадрату входного напряжения.

Так как напряжение обратной связи по скорости всегда должно складываться с напряжением обратной связи по поло­ жению (знак которого в данной схеме не зависит от знака ско­

рости), то в квадратичный преобразователь включены также

выпрямители, определяющие неизменную полярность выход­ ного напряжения. В отличие от схемы, приведенной на рис. 86, в

рассматриваемой схеме периоды, или такты работы регулятора задаются не генератором пилообразных напряжений, а элект­ ронным счетчиком С, имеющим заданную емкость. Этот счет­ чик получает импульсы от импульсного датчика скорости ДИС главного привода клети через равные интервалы пути, проходи­ мого валками, т. е. прокатываемой полосой. Если принять, что емкость счетчика равна числу импульсов, даваемых датчиком

ДИС при прохождении полосой расстояния от оси валков до измерителя толщины ИТ, то переполнение счетчика С будет сви-

130