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

поэтому

975- р

ЗОс’п

т. е. при неизменной скорости прокатки' натяжение прямо про­ порционально мощности. Следовательно, для того чтобы поддер­

живать неизменным натяжение, необходимо регулировать мощ­ ность на валу двигателя.

В одной из систем ре­

гулирования натяжения было предложено изме­ рять мощность при помо­ щи электромеханического

вычислительного устрой­ ства, реализующего опера­

буждение от падения на-

пряжения в сопротивлении Ra силовой цепи двигателя.

В этой системе ток возбуждения двигателя моталки неизме­ нен, поэтому ток силовой цепи и поток возбуждения управляю­ щего генератора прямо.пропорциональны моменту двигателя ДАТ. Так как напряжение на якоре генератора УГ прямо пропорци­ онально произведению скорости вращения и потока возбужде­ ния, то, следовательно, это напряжение в некотором масштабе равно мощности на валу двигателя моталки. Напряжение ге­

нератора УГ сравнивается с напряжением тахогенератора ТГ клети; полученная разность подается на электромашинный уси­ литель ЭМУ, определяя величину напряжения генератора ГМ,

питающего двигатель моталки.

Допустим, что при полной скорости и минимальном радиусе рулона установлено требуемое натяжение полосы, а значит и

мощность на валу двигателя моталки. Увеличение радиуса ру­

лона приведет к увеличению момента, а следовательно, и тока якоря двигателя моталки, в результате чего увеличится напря­ жение генератора УГ. Так как скорость прокатки осталась не­ изменной, то увеличение напряжения генератора УГ приведет к

141

уменьшению напряжения ЭМУ и снижению скорости моталки за счет уменьшения напряжения генератора ГМ. Таким образом,

в процессе намотки рулона регулятор, воздействуя на напряже­ ние генератора, будет поддерживать неизменным (в пределах статизма) напряжение генератора УГ, а следовательно, и мощ­ ность на валу моталки и напряжение полосы.

Задание регулятору натяжения можно изменять при помо­ щи потенциометра, с которого снимается часть напряжения

Рис. 93. Схема регулирования натяжения с электромеханически­ ми вычислительными устройствами для расчета момента двигателя

тахогенератора. Изменение скорости прокатки приводит к про­

порциональному изменению задания на регулирование мощ­ ности, в результате чего натяжение оказывается независимым о г скорости полосы. Динамическая составляющая момента, возни­ кающего в процессе изменения скорости стана, компенсируется путем изменения напряжения генератора УГ, так как его вспомо­ гательная обмотка возбуждения подключена через дифферен­ цирующий трансформатор ДТ на якорь тахогенератора. Пара­ метры цепи динамической компенсации подбирают так, чтобы при среднем радиусе рулона напряжение генератора УГ было пропорционально лишь составляющей мощности двигателя, обусловленной натяжением полосы.

Косвенное измерение натяжения металла можно также про­ изводить путем вычисления величины опережения на основании известных значений линейной скорости валков и линейной ско­ рости полосы. На рис. 93 приведена схема ', в которой скорость

1 Разработана в ФРГ.

142

валков измеряется при помощи тахогенератора ТГ, сочлененно­

го с приводом клети, а скорость полосы на выходе из валков —

при помощи тахогенератора, сочлененного с опорным роликом ОР. Кроме данных о скорости валков пв и скорости опорного ро­

лика Пр, в вычислительное устройство ВУ1 вводятся данные за­ мера скорости привода моталки пм и величины ускорения стана

ки М питаемого от генератора Г. Чтобы получить заданную вели­ чину натяжения F, М3 подается во второе вычислительное уст­ ройство ВУ2, которое на основании измерительных величин то­

ка якоря двигателя моталки /я, напряжения 17я и скорости мо­ талки пм рассчитывает задания регулятору тока якоря РТЯ и

регулятору тока возбуждения РТВ. Вычислительные устройства

ВУ1 и ВУ2 выполнены электромеханическими (см. рис. 94). Для того чтобы обеспечить заданную величину натяжения- F,

двигатель моталки должен развить момент М, равный

M = F.fl + GD2-^ + 7UTp,

где Р — радиус намотки;

GD2— маховой момент привода моталки с рулоном; Л4тр— момент трения в механизме привода моталки (при­

нимается постоянным).

Радиус намотки может быть определен из соотношения

Д-пк = Др-пр,

где Др — диаметр опорного ролика;

тогда

Маховой момент моталки с рулоном является функцией ра­ диуса намотки

^ = С^о + *ДЦД- 4),

где G£)2 —маховой момент моталки без рулона;

До—радиус барабана моталки;

—коэффициент, учитывающий удельный вес и шири­ ну наматываемой полосы.

Подставив значение Д, найдем выражение для махового мо­ мента моталки с рулоном

R=r;.—+

В рассматриваемой системе измеряется ускорение валков клетей, а не ускорение моталки, поэтому для определения дина­

мической составляющей момента необходимо определить соот-

143

где S — опережение.

Приняв, что в периоды ускорения и замедления стана радиус

Пм

Подставив найденные значения в уравнение для момента двига­ теля, получим

р \ «м/ J пи dt

Решение найденного уравнения для М3 реализуется вычис­ лительным устройством ВУ1, схема которого приведена на рис. 94. Автоматический компенсатор, состоящий из балансиро­ вочного двигателя БД, электронного усилителя ЭУ1 и двух рео­ хордов R1 и R2, вычисляет значение частного от деления пр/п в и выдает его как угловое смещение выходного вала на угол х. Как следует из схемы, реохорд R2 так же, как и реохорд R1,

питается напряжением пв, благодаря чему с движка этого рео­ хорда снимается напряжение, пропорциональное п .

Цель такого двойного преобразования при определении зна­ чения Пр, которое может быть взято непосредственно с входных

144

раций умножения и возведения в степень. Задатчик 31 подает на вход трансформатора Т1 напряжение, пропорциональное

KtR4. Выходное напряжение этого трансформатора, пропорцио­

второго трансформатора Т2, при этом возводится в квадрат ве­

личина пр/пи. При помощи трансформатора ТЗ осуществляет­ ся возведение этой величины в куб. Таким образом, на выходе трансформатора ТЗ напряжение оказывается пропорциональным

Трансформатор Т4 включен в цепь обратной связи электрон­ ного усилителя ЭУЗ; этим реализуется операция деления. Если обозначить через е напряжение на входе электронного усилите­ ля, то напряжение на его выходе, приложенное к обмотке транс­ форматора Т4, будет е ц, где ц— коэффициент усиления усили­

теля. На выхопе тоансфсшматопа Т4 напряжение ер, будет умно­ жено на Пр/пм, благодаря повороту ротора трансформатора на угол у. Таким образом, напряжение на входе усилителя будет

где (CD® —*ЛфЯ) — напряжение, снимаемое с задатчика 32. При больших значениях коэффициента ц

e-^p^GD2 -KtR*. «м °

Следовательно, выходное напряжение усилителя ЭУЗ, по­ данное на вход трансформатора Т4, будет равно

<4,-^0 . (Пр/Лм)

Это напряжение складывается с напряжением трансформа­ тора ТЗ и через электронный усилитель ЭУ4 подается на транс­

разом результирующее напряжение усилителя ЭУЗ и трансфор­

матора ТЗ умножается на величину отношения пр/пБ. Транс­ форматор Т5 питает трансформатор Тб, угол поворота которого

пряжение на выходе трансформатора Тб и усилителя ЭУ5 ока­ зывается пропорциональным динамической составляющей мо­

мента двигателя (средний член уравнения для Л43).

Ротор трансформатора Тб сидит на валу динамометрической машины Феррариса, статор которой связан с рукояткой кон­ троллера, задающего скорость главного привода стана. В зави­ симости от скорости перемещения контроллера изменяется угол

146

дого пропуска и создает предпосылки для полной автоматиза­ ции стана. Для того чтобы стан можно было автоматизировать

полностью, прежде всего необходимо создать систему автомати­ ческой точной остановки стана в конце каждого пропуска. На-

Клгть

Рис. 95. Блок-схема цифровой системы управления оста­ новкой моталок реверсивного стана холодной прокатки

личие такой системы позволит осуществить программное управ­ ление режимом обжатий и скоростными режимами стана по про­ пускам. Тогда после заправки очередного рулона и установле­ ния программы стан сможет работать без вмешательства опера­

тора; таким образом будут созданы условия для обслуживания

нескольких станов одной бригадой вальцовщиков.

В разработанных системах автоматической остановки стана применяются механические путевые выключатели, при помощи которых осуществляется счет числа витков, наматываемых и сматываемых моталками.

На рис. 95 приведен вариант схемы автоматической останов­ ки, в которой используются элементы цифровой вычислительной техники. На валу моталки М установлен контактный или бес-

148

контактный прерыватель ГИ, генерирующий импульс при пово­ роте вала моталки на определенный угол. Величина этого угла

определяется желаемой точностью отсчета длины полосы, остав­ шейся на моталке в конце пропуска. В процессе намотки руло­ на импульсы поступают в электронный реверсивный счетчик ЭРС, тем самым осуществляется запоминание общего числа витков в наматываемом рулоне. При размотке рулона счетчик включается на вычитание, и поступающие импульсы уменьшают число, хранящееся в счетчике, т. е. число витков сматываемой с рулона полосы вычитается из общего числа намотанных витков.

Таким образом, счетчик в каждый данный момент показывает число витков, оставшееся в сматываемом рулоне.

Переключение электронного реверсивного счетчика с сумми­ рования на вычитание осуществляется реверсивными контакта­

ми В и Н направления вращения главного привода. Подача им­ пульсов в счетчик начинается лишь при наличии натяжения по­ лосы, что контролируется при помощи реле статического тока

РСТ. Блокировка электронного счетчика в реле статического тока позволяет исключить ложную работу счетчика при обрыве полосы и при заправке ее в моталку.

Система управления станом СУС обеспечивает линейный за­

кон торможения, поэтому путь, проходимый валками в процессе торможения, пропорционален квадрату скорости, достигнутой станом перед торможением. Таким образом, момент начала тор­ можения можно определить по равенству длины несмотанной полосы на ьмоталке величине, пропорциональной квадрату скорос­

ти главного привода. При этом предполагается, что изменение

радиуса рулона при смотке оставшихся витков достаточно мало,

а величины обжатия и опережения металла при прокатке остают­ ся неизменными.

Скорость прокатки измеряется при помощи тахогенератора на валу двигателя главного привода или по положению травер­ сы плоского контроллера, посредством которого задается ско­

рость стана. В современных станах, оборудованных электрома-

шинными регуляторами скорости, расхождение между положе­ нием траверсы и фактической скоростью достаточно мало, и по­ ложение траверсы можно использовать для измерения скорости стана. Для преобразования величины скорости, измеряемой по положению траверсы плоского контроллера, в цифровую форму

и возведения этой величины в квадрат механизм сервопривода плоского контроллера должен быть снабжен преобразователем ПКПР. В качестве такоге преобразователя может быть исполь­

зован кодирующий диак (см. рис. 28) или дополнительные

контактные ряды самого плоского контроллера. В обоих слу­ чаях число рядов должно быть выбрано в соответствии с желае­

мой точностью определения пути торможения.

Код, поступающий от преобразователя скорости ПКПР, no­

li 49

лается на вход схемы совпадений СС, куда подается также код, снимаемый с реверсивного счетчика ЭРС. Когда код, заполняю­ щий счетчик ЭРС, станет равным коду, поступающему от пре­ образователя ПК.ПР, схема совпадения подаст напряжение в

электронное реле РТ, дающее команду на торможение стана.

В современных системах это торможение осуществляется путем

плавного перевода траверсы плоского контроллера в нулевое положение при помощи серводвигателя с постоянной скоростью вращения. При правильно выбранном соотношении между ве­

личиной скорости прокатки и величиной пути торможения оста­ новка стана должна произойти в момент, когда на сматываю­ щей моталке будет размотан последний виток рулона.

Однако не исключена возможность, что скорость перемеще­ ния траверсы плоского контроллера будет несколько изменяться, в результате чего путь торможения не будет постоянным. По­ этому, для того чтобы получить точную остановку, в этих слу­ чаях необходимо корректировать интенсивность торможения стана в процессе изменения положения траверсы. В рассматри­ ваемой схеме эта корректировка осуществляется путем воздей­

ствия на. электромашинный усилитель ЭМУ цепи возбуждения

генератора главного привода стана. Корректирующая обмотка возбуждения ЭМУ получает питание от балансного электронно­ го усилителя мощности БЭУ, на вход которого подается напря­ жение, снимаемое с преобразователей ПР цифровых величин в непрерывные. Эти преобразователи (они могут быть выполнены

по схеме, приведенной на рис. 66) преобразуют код числа, за­

полняющего счетчик, и код числа, даваемого преобразователем ПКПР, в напряжения постоянного тока. Если торможение стана осуществляется с постоянным замедлением, равным расчетному, то напряжение на корректирующей обмотке ЭМУ равно нулю,

и никаких корректирующих сигналов в схему управления глав­ ным приводом не подается. Если же замедление стана отличает­

ся от расчетного, то на обмотке ЭМУ появляется напряжение, что вызывает увеличение или уменьшение интенсивности тормо­

жения главного привода до тех пор, пока длина несмотанной с моталки полосы не будет равна расчетному пути торможения

(пропорциональному квадрату скорости).

Например, если в конце процесса торможения плоский кон­ троллер уже дойдет до своего нулевого положения, когда часть полосы еще будет оставаться на моталке (число, заполняющее

реверсивный счетчик, не равно нулю), то из-за возбуждения кор­ ректирующей обмотки ЭМУ главный привод стана будет про­ должать процесс прокатки на малой скорости. Полная останов­ ка стана произойдет в момент, когда число, заполняющее счет­ чик ЭРС, станет равно нулю.

Таким образом, в случае недостаточно точного;выбора мо­ мента торможения стана рассмотренная схема обеспечивает в

.150