Система вычисления теоретической массы движущейся полосы

Авторы патента:

B21B37 - Способы и устройства, специально предназначенные для управления прокатными станами (способы или устройства для измерения, специально предназначенные для прокатных станов B21B 38/00)

Полезная модель относится к системам вычисления теоретической массы движущейся полосы при прокатке металла на непрерывных станах, а также и в других производствах, где требуется контролировать теоретическую массу продукции. Техническим результатом является повышение точности вычисления теоретической массы движущейся полосы, за счет более точного измерения площади поперечного сечения полосы. Для этого система дополнительно содержит два толщиномера, аппроксиматор, интегратор, вычислитель длины полосы текущей дискреты, счетчик-сумматор длин полос текущих дискрет, вычислитель номинальной площади поперечного сечения полосы, вычитатель, вычислитель отклонения массы длины дискреты от номинального значения, вычислитель текущего значения массы длины дискреты, счетчик-сумматор текущих отклонений масс длин дискрет от номинального значения, счетчик-сумматор текущих масс длин дискрет, вычислитель разности заданной длины полосы и суммарного значения текущих значений длин дискрет, при этом своими входами вычитатель соединен с выходом интегратора и вычислителем номинальной площади поперечного сечения полосы, а своим выходом вычитатель подсоединен к одному из входов вычислителя отклонения массы длины дискреты от номинального значения, выход интегратора также связан с одним из входов блока вычислителя текущего значения массы длины дискреты, вторые входы вычислителя отклонения массы длины дискреты от номинального значения и вычислителя текущего значения массы длины дискреты подсоединены к выходу вычислителя длины полосы текущей дискреты и к входу счетчика-сумматора длин полос текущих дискрет, выход которого связан со вторым входом вычислителя разности заданной длины полосы и суммарного значения текущих значений длин дискрет, вход вычислителя длины полосы текущей дискреты подсоединен к выходу счетчика импульсов, выходы счетчика-сумматора текущих отклонений масс длин дискрет от номинального значения и счетчика-сумматора текущих масс длин дискрет подключены на входы вычислителя теоретической массы, а дополнительные датчики толщины подключены на входы АЦП выход, которого соединен с входом аппроксиматора, выход которого подключен на вход интегратора. 1 н.п.ф. Илл.1

Известна система вычисления теоретической массы полосы, содержащая датчик толщины полосы, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель среднего значения толщины полосы, счетчик импульсов, задатчик импульсов, подсистему управления скоростью стана, подсистему управления режущим механизмом [А.С. СССР 1235575, МКИ: В21В 37/00, 1986 г].

Недостатком устройства является низкая точность вычисления теоретической массы металла вследствие неточного вычисления площади поперечного сечения полосы. Толщина полосы по ее ширине неодинакова, поэтому измерение этого параметра одним датчиком толщины полосы, установленным в центре полосы, приводит к погрешности.

Известна система вычисления теоретической массы полосы, содержащая датчик толщины полосы, аналого-цифровой преобразователь, счетчик импульсов, задатчик импульсов, задатчик теоретической массы полосы, вычислитель заданной длины полосы, вычислитель теоретической массы, первый и второй компараторы, вычислитель оставшейся длины полосы, подсистему управления скоростью стана, подсистему управления режущим механизмом [Патент на полезную модель 74321, МПК В21В 37/00].

Недостатком существующей системы является также низкая точность вычисления теоретической массы металла из-за неточного измерения площади поперечного сечения полосы из-за ее разнотолщинности по ширине.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении точности вычисления теоретической массы движущейся полосы за счет более точного измерения площади поперечного сечения полосы.

Данная задача достигается за счет того, что система вычисления теоретической массы движущейся полосы, содержащая датчик толщины полосы, аналого-цифровой преобразователь, счетчик импульсов, задатчик импульсов, задатчик теоретической массы полосы, вычислитель заданной длины полосы, вычислитель теоретической массы, первый и второй компараторы, вычислитель оставшейся длины полосы, подсистему управления скоростью стана, подсистему управления режущим механизмом, согласно полезной модели, дополнительно содержит два датчика толщины полосы, аппроксиматор, интегратор, вычислитель длины полосы текущей дискреты, счетчик-сумматор длин полос текущих дискрет, вычислитель номинальной площади поперечного сечения полосы, вычитатель, вычислитель отклонения массы длины дискреты от номинального значения, вычислитель текущего значения массы длины дискреты, счетчик-сумматор текущих отклонений масс длин дискрет от номинального значения, счетчик-сумматор текущих масс длин дискрет, вычислитель разности заданной длины полосы и суммарного значения текущих значений длин дискрет, при этом своими входами вычитатель соединен с выходом интегратора и вычислителем номинальной площади поперечного сечения полосы, а своим выходом вычитатель подсоединен к одному из входов вычислителя отклонения массы длины дискреты от номинального значения, выход интегратора также связан с одним из входов блока вычислителя текущего значения массы длины дискреты, вторые входы вычислителя отклонения массы длины дискреты от номинального значения и вычислителя текущего значения массы длины дискреты подсоединены к выходу вычислителя длины полосы текущей дискреты и к входу счетчика-сумматора длин полос текущих дискрет, выход которого связан со вторым входом вычислителя разности заданной длины полосы и суммарного значения текущих значений длин дискрет, вход вычислителя длины полосы текущей дискреты подсоединен к выходу счетчика импульсов, выходы счетчика-сумматора текущих отклонений масс длин дискрет от номинального значения и счетчика-сумматора текущих масс длин дискрет подключены на входы вычислителя теоретической массы, а дополнительные датчики толщины подключены на входы АЦП выход, которого соединен с входом аппроксиматора, выход которого подключен на вход интегратора.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение точности вычисления теоретической массы полосы за счет более точного вычисления площади поперечного сечения полосы.

Устройство поясняется фиг.1, на которой показана функциональная схема системы вычисления теоретической массы движущейся полосы.

Система включает в себя три датчика толщины полосы 1, 2 и 3 (например, радиоизотопные), установленные на одной линии перпендикулярной центральной линии полосы выходами соединенные с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 4, выход которого соединен с входом аппроксиматора 5. Выход блока 5 соединен с входом интегратора 6. Система содержит так же импульсный датчик 7 выходом связанный со счетчиком импульсов 8. Выход блока 8 связан с входом запуска АЦП 4. Второй вход счетчика импульсов 8 соединен с задатчиком импульсов 9. Выход счетчика импульсов 8 подключен на вход вычислителя длины полосы текущей дискреты _i 10 (дискрета _i - длина полосы между двумя измерениями толщины полосы). Выход блока 10 соединен с входом счетчика-сумматора длин полос L_p текущих дискрет 11. Выход блока 10 соединен также с первыми входами блоков 14 вычислителя отклонения массы длины дискреты от номинального значения m_i, и 15 вычислителя текущего значения массы длины дискреты m_i. Вторые входы блоков 14 и 15 подключены соответственно к выходу вычитателя 13 и выходу интегратора 6. Выход блока 14 соединен с входом счетчика-сумматора текущих отклонений масс M_p длин дискрет от номинального значения 16. Выход блока 15 подключен на вход блока 17 счетчика-сумматора текущих масс длин дискрет M_p. Второй вход вычитателя 13 соединен с вычислителем номинальной площади поперечного сечения S_ном полосы 12. Выходы блоков 16 и 17 подключены на входы блока 19 вычислителя теоретической массы движущейся полосы M_теор. Выход блока-задатчика теоретической массы M_зад полосы 18 соединен с входом первого компаратора 23 и блоком 20 вычислителя заданной длины полосы L_зад . Выход блока 19 подключен ко второму входу первого компаратора 23. Выход 23 подключен на вход подсистемы управления летучими ножницами 25. Выход блока 20 соединен к первому входу блока 22 вычислителя разности заданной длины полосы и суммарного значения текущих значений длин дискрет. Второй вход блока 22 соединен с выходом блока 11. Выход блока 22 подключен на первый вход второго компаратора 24. Второй вход 24 связан с выходом блока 21 вычислителя оставшейся длины полосы L_ост. Выход второго компаратора 24 подключен на вход подсистемы управления скоростью стана 26.

Система работает следующим образом.

Движущаяся полоса проходит около трех датчиков толщины полосы (например, радиоизотопных) установленных на одной линии перпендикулярной центральной линии агрегата. Импульсный датчик 7 формирует импульсы прямоугольной формы. Датчики толщины полосы 1, 2 и 3 измеряют толщину полосы в трех точках по ширине полосы и формируют аналоговые сигналы на вход аналого-цифрового преобразователя 4.

Система настроена таким образом, что оцифровка аналоговых сигналов толщины полосы осуществляется десять раз за один оборот мерительного ролика связанного механически с датчиком 7. В счетчик импульсов 8 с задатчика импульсов 9 записывается число равное , где N - число прямоугольных импульсов, формируемых импульсным датчиком 7. При достижении числа импульсов в счетчике 8 равного происходит запуск АЦП 4, оцифрованные значения помещаются в память. В блоке 5 происходит аппроксимация функции (например, параболой) проходящей через три точки полученных значений толщин по ширине движущейся полосы , , . В блоке 6 вычисляется определенный интеграл полученной подынтегральной функции с пределами интегрирования от 0 до В (B - ширина полосы). Таким образом, на выходе блока 6 имеем точное текущее значение площади поперечного сечения полосы S_i . В вычитателе 13 определяется разность S=S_ном-S_i. В блоке 14 производится вычисление отклонения массы длины дискреты от номинального значения по формуле m_i=S_i·_i·, где - плотность стали. Блок 16 определяет сумму отклонений масс от номинального значения по выражению M_p=m_i. В блоке 15 вычисляется текущая масса длины дискреты m_i=S_i·_i·. Блок 17 суммирует текущие массы длин дискрет по формуле M_p=m_i. В блоке 19 вычисляется теоретическая масса полосы с учетом отклонений ее толщины от номинального значения M_теор=M_p+M_p.

В блоке 20 вычисляется заданная длина полосы по формуле:

В первом компараторе 23 происходит сравнение двух величин: заданного оператором значения теоретической массы М_зад в блоке 18 и вычисляемой системой в блоке 19 величины M_теор. В случае их равенства выдается сигнал в подсистему 25 управления летучими ножницами, далее происходит рез полосы. В блоке 21 рассчитывается длина полосы, которую нужно еще намотать в рулон, но при этом необходимо начать торможение стана с рабочей скорости V_раб до скорости реза V_рез. Таким образом, блок 21 вычисляет длину по выражению

где A_зам - допустимое замедление стана.

Вычислитель 22 производит расчет разности заданной длины и суммы длин текущих дискрет согласно выражения L=L_зад-L_p. Во втором компараторе 24 сравниваются L_ост и L, если величины равны, то выдается сигнал в подсистему управления скоростью стана 26 для начала его замедления до скорости реза V_рез.

За счет внедрения полезной модели повысится точность вычисления теоретической массы движущейся полосы.

Система вычисления теоретической массы движущейся полосы, содержащая датчик толщины полосы, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), счетчик импульсов, задатчик импульсов, задатчик теоретической массы полосы, вычислитель заданной длины полосы, вычислитель теоретической массы, первый и второй компараторы, вычислитель оставшейся длины полосы, подсистему управления скоростью стана, подсистему управления режущим механизмом, отличающаяся тем, что она снабжена двумя толщиномерами, аппроксиматором, интегратором, вычислителем длины полосы текущей дискреты, счетчиком-сумматором длин полос текущих дискрет, вычислителем номинальной площади поперечного сечения полосы, вычитателем, вычислителем отклонения массы длины дискреты от номинального значения, вычислителем текущего значения массы длины дискреты, счетчиком-сумматором текущих отклонений масс длин дискрет от номинального значения, счетчиком-сумматором текущих масс длин дискрет, вычислителем разности заданной длины полосы и суммарного значения текущих значений длин дискрет, при этом своими входами вычитатель соединен с выходом интегратора и вычислителем номинальной площади поперечного сечения полосы, а своим выходом вычитатель подсоединен к одному из входов вычислителя отклонения массы длины дискреты от номинального значения, выход интегратора также связан с одним из входов блока вычислителя текущего значения массы длины дискреты, вторые входы вычислителя отклонения массы длины дискреты от номинального значения и вычислителя текущего значения массы длины дискреты подсоединены к выходу вычислителя длины полосы текущей дискреты и к входу счетчика-сумматора длин полос текущих дискрет, выход которого связан со вторым входом вычислителя разности заданной длины полосы и суммарного значения текущих значений длин дискрет, вход вычислителя длины полосы текущей дискреты подсоединен к выходу счетчика импульсов, выходы счетчика-сумматора текущих отклонении масс длин дискрет от номинального значения и счетчика-сумматора текущих масс длин дискрет подключены на входы вычислителя теоретической массы, а дополнительные датчики толщины подключены на входы АЦП выход, которого соединен с входом аппроксиматора, выход которого подключен на вход интегратора.