Пристрій для автоматичного вимірювання швидкості прокатного стану

Винахід відноситься до автоматизації прокатного виробництва, може бути використаний для вимірювання частоти обертання приводного двигуна і лінійної швидкості валка прокатного стану. Відомий пристрій для автоматичного вимірювання швидкості прокатного стану, що містить частотноімпульсний датчик швидкості, перший вихід якого з'єднаний з входами першого і другого дільників частоти, перший лічильник, вхід якого з'єднаний з виходом першого дільника частоти, а вихід - з входом першого регістра пам'яті, керований дільник частоти, вхід якого з'єднаний з виходом другого дільника частоти, другий лічильник, лічильний вхід якого з'єднаний з виходом керованого дільника частоти, а ви хід - з входом другого регістра пам'яті, перший блок індикації, вхід якого з'єднаний з виходом першого регістра пам'яті, другий блок індикації, вхід якого з'єднаний з виходом другого регістра пам'яті, генератор часових міток, вихід якого з'єднаний з управляючими входами першого і другого регістрів пам'яті і через інвертор - з входом першого одновібратора, вихід останнього з'єднаний з управляючими входами першого і другого лічильників, вузол задания коефіцієнта ділення частоти, вихід якого з'єднаний з управляючим входом керованого дільника частоти обладнаний третім лічильником, третім регістром пам'яті, двома схемами порівняння чисел, елементом логічного додавання, двома тригерами, чотирма одновібраторами, двома елементами логічного множення, вхід третього лічильника з'єднаний з першим виходом частотно-імпульсного датчика швидкості, а вихід - з входом третього регістра пам'яті, вихід якого з'єднаний з входами першої і другої схем порівняння чисел, виходи яких з'єднані, відповідно, з першим і другим входами елемента логічного додавання, вихід якого з'єднаний з входом другого одно вібратора, вихід якого з'єднаний з першим входом першого тригера, прямий вихід якого з'єднаний з першим входом першого елемента логічного множення, а інверсний вихід першого тригера - з першим входом другого елемента логічного множення, другі входи першого і другого елементів логічного множення з'єднані з виходом генератора часових міток, другий вихід частотно-імпульсного датчика швидкості з'єднаний з входом третього одновібратора, прямий вихід якого з'єднаний з управляючим входом третього регістра пам'яті, а інверсний вихід - з інверсним входом четвертого одновібратора, вихід якого з'єднаний з управляючим входом третього лічильника, перший вхід друго го тригера з'єднаний з виходом першого елемента логічного множення і входом п'ятого одновібратора, вихід якого з'єднаний з другим входом першого тригера, вихід другого елемента логічного множення з'єднаний з другим входом другого тригера, вихід якого з'єднаний з управляючими входами блоків індикації. (Авторское свидетельство СССР № 1712019, кл. В 21 В 37/00, G 01 Р 3/54,1990). і Недоліком відомого пристрою є те, що вузлом задання коефіцієнта ділення частоти (цей коефіцієнт К 4 = , D де і - передаточне число редуктора, через який прокатні валки з'єднані з приводним двигуном, D - діаметр прокатного валка) можна задати числа, які виходять за межі можливого діапазону значень згаданого коефіцієнта. Діапазон значень цього коефіцієнта визначається передаточним числом і (що має для конкретної прокатної кліті постійне значення) і діаметром валка D , який, наприклад, для безперервно-заготівельного стану "500" може 1 змінюватись в діапазоні від 480 мм до 530 мм. При і=1, Dmin = 480 мм, Dmax = 530 мм, К 4 min = » 0,0021 , 480 1 К4 max = » 0,0189 . 530 При помилковому введенні оператором, в наведеному прикладі, числа, що виходить за межі зазначеного вище діапазону, інформація про лінійну швидкість валка прокатного стану буде спотворена. На таку ситуацію відомий пристрій не зреагує, а використання згаданої спотвореної інформації призведе до порушень технології і, пов’язаними з ними, випуском неякісної продукції, створенням аварійних ситуацій. В основу винаходу поставлена технічна задача створення такого пристрою, який забезпечив би підвищення точності вимірювання і контролю лінійної швидкості валка прокатного стану. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для автоматичного вимірювання швидкості прокатного стану, що містить частотно-імпульсний датчик швидкості, перший вихід якого з'єднаний з входами першого і другого дільників частоти, перший лічильник, вхід якого з'єднаний з виходом першого дільника частоти, а вихід - з входом першого регістра пам'яті, керований дільник частоти, вхід якого з'єднаний з виходом другого дільника частоти, др угий лічильник , лічильний вхід якого з'єднаний з виходом керованого дільника частоти, а вихід - з входом другого регістра пам'яті, перший блок індикації, вхід якого з'єднаний з виходом першого регістра пам'яті, другий блок індикації, вхід якого з'єднаний з виходом другого регістра пам'яті, генератор часових міток, вихід якого з'єднаний з управляючими входами першого і другого регістрів пам'яті і через інвертор - з входом першого одновібратора, вихід останнього з'єднаний з управляючими входами першого і другого лічильників, вузол задання коефіцієнта ділення частоти, вихід якого з'єднаний з управляючим входом керованого дільника частоти, третій лічильник, вхід якого з'єднаний з першим виходом частотно-імпульсного датчика швидкості, а вихід - з входом третього регістра пам'яті, вихід якого з'єднаний з входами першої і другої схем порівняння чисел, виходи яких з'єднані, відповідно, з першим і другим входами елемента логічного додавання, вихід якого з'єднаний з входом другого одновібратора, вихід якого з'єднаний з першим входом першого тригера, прямий вихід якого з'єднаний з першим входом першого елемента логічного множення, а інверсний вихід першого тригера - з першим входом другого елемента логічного множення, другі входи першого і другого елементів логічного множення з'єднані з виходом генератора часових міток, другий вихід частотно-імпульсного датчика швидкості з'єднаний з входом третього одновібратора, прямий вихід якого з'єднаний з управляючим входом третього регістра пам'яті, а інверсний вихід - з інверсним входом четвертого одновібратора, вихід якого з'єднаний з управляючим входом третього лічильника, перший вхід другого тригера з'єднаний з виходом першого елемента логічного множення і входом п'ятого одновібратора, вихід якого з'єднаний з другим входом першого тригера, вихід другого елемента логічного множення з'єднаний з другим входом другого тригера, вихід якого з'єднаний з управляючим входом першого блока індикації, додатково містить третю і четверту схеми порівняння чисел, другий елемент логічного додавання, причому входи третьої і четвертої схем порівняння чисел з'єднані з виходом вузла задання коефіцієнта ділення частоти, виходи третьої і четвертої схем порівняння чисел з'єднані, відповідно, з першим і другим входами другого елемента логічного додавання, третій вхід якого з'єднаний з виходом другого тригера, а вихід - з управляючим входом другого блока індикації. На кресленні зображена структурна схема пристрою. Пристрій містить частотно-імпульсний датчик 1 швидкості, перший вихід якого з'єднаний з входами першого 2 і другого 3 дільників частоти, перший лічильник 4, вхід якого з'єднаний з виходом першого дільника 2 частоти, а вихід - з входом першого регістра 5 пам'яті, керований дільник 6 частоти, вхід якого з'єднаний з виходом другого дільника 3 частоти, другий лічильник 7, лічильний вхід якого з'єднаний з виходом керованого дільника 6 частоти, а вихід - з входом другого регістра 8 пам'яті, перший блок 9 індикації, вхід якого з'єднаний з виходом першого регістра 5 пам'яті, другий блок 10 індикації, вхід якого з'єднаний з виходом другого регістра 8 пам'яті, генератор 11 часових міток, вихід якого з'єднаний з управляючими входами першого 5 і другого 8 регістрів пам'яті і через інвертор 12-з входом першого одновібратора 13, вихід останнього з'єднаний з управляючими входами першого 4 і другого 7 лічильників, вузол 14 задання коефіцієнта ділення частоти, третій лічильник 15, вхід якого з'єднаний з першим виходом частотно-імпульсного датчика 1 швидкості, а вихід - з входом третього регістра 16 пам'яті, вихід якого з'єднаний з входами схем 17 і 18 порівняння чисел, виходи яких з'єднані, відповідно, з першим і другим входами елемента 19 логічного додавання, вихід якого з'єднаний з входом другого одновібратора 20, вихід якого з'єднаний з першим входом першого тригера 21, прямий вихід якого з'єднаний з першим входом першого елемента 22 логічного множення , а інверсний вихід першого тригера 21 - з першим входом другого елемента 23 логічного множення , другі входи першого 22, і другого 23 елементів логічного множення з'єднані з виходом генератора 11 часових міток, другий вихід частотно-імпульсного датчика 1 швидкості з'єднаний з входом третього одновібратора 24, прямий вихід якого з'єднаний з управляючим входом третього регістра 16 пам'яті, а інверсний вихід - з інверсним входом четвертого одновібратора 25, вихід якого з'єднаний з управляючим входом третього лічильника 15, перший вхід другого тригера 26 з'єднаний з виходом першого елемента 22логічного множення і з входом п'ятого одновібратора 27, вихід якого з'єднаний з другим входом першого тригера 21, вихід другого елемента 23 логічного множення з'єднаний з другим входом другого тригера 26, вихід якого з'єднаний з управляючим входом першого блока 9 індикації, третю і четверту схеми 28, 29 порівняння, входи яких з'єднані з виходом вузла 14 задання коефіцієнта ділення частоти, а ви ходи, відповідно, - з першим і другим входами другого елемента 30 логічного додавання, третій вхід якого з'єднаний з виходом другого тригера 26, а вихід - з управляючим входом другого блока 10 індикації. Пристрій працює таким чином. Сигнал з частотно-імпульсного датчика 1 швидкості поступає на входи дільників 2 і 3 частоти. З дільника 2 частоти сигнал поступає на лічильний вхід лічильника 4. З дільника 3 частоти сигнал поступає на вхід керованого дільника 6 частоти, де відбувається ділення сигнала частоти на коефіцієнт, заданий вузлом 14 задания коефіцієнта ділення частоти. Коефіцієнт дільника 2 частоти вибирають таким, щоб підрахована лічильником 4 кількість імпульсів за заданий відрізок часу, виражалася б тими ж цифрами, що і вимірювана частота обертання двигуна. Кількість імпульсів N, що надходить з датчика 1 швидкості за відрізок часу, визначається N= f ×t , де f - частота імпульсів, що надходять з датчика швидкості; t - заданий відрізок часу вимірювання. Частота обертання N f ×t f n= = = , K1 K1 K 2 K1 де K2 = t Відрізок часу t на протязі якого лічильник 4 підраховує імпульси, може вибиратись в широкому інтервалі часу в залежності від потрібної точності. Цей відрізок часу задається генератором 11 часових міток. Короткий імпульс з генератора 11 часових міток поступає на управляючий вхід регістра 5 пам'яті, здійснюючи запис інформації з лічильника 4. По спаду імпульса часової мітки на виході генератора 11, через інвертор 12 запускається одновібратор 13, виробляючий короткий імпульс (тривалістю набагато меншою тривалості імпульса від датчика швидкості), здійснюючий обнулювання лічильника 4, який починає з нуля підрахунок вхідних імпульсів. В подальшому цикл повторюється. При надходженні на управляючий вхід регістра 5 пам'яті наступного імпульса часової мітки з генератора 11, інформація в ньому обнуляється і т.д. Таким чином, вимірювання здійснюється на протязі заданого відрізка часу. Для вимірювання лінійної швидкості валка використовується дільник 3 частоти, керований дільник 6 частоти, вузол 14 задания коефіцієнта ділення частоти, лічильник 7, регістр 8 пам'яті і блок 10 індикації. Лінійна швидкість валка (окружна швидкість) pDn V= , 60i де D - діаметр прокатного валка, i - передаточне число редуктора, через який прокатні валки з'єднані з приводним двигуном. Або n V= , K3 ×K4 60 i де K3 = , K4 = p D f Враховуючи, що n = , отримуєм: К2 V= f f , або V = , К2 ×К3 ×К4 К4 ×К5 де К5 = К 2 × К3 Коефіцієнт K 5 задається дільником 3 частоти і вибирається таким, щоб підрахована кількість імпульсів лічильником 7 за заданий відрізок часу, виражалася б тими ж цифрами, що і вимірювана лінійна швидкість валка. Коефіцієнт K 4 задається вузлом 14 задания коефіцієнта ділення частоти. Вузол 14 представляє собою пристрій ділення передаточного числа i на діаметр D прокатного валка. На виході вузла 14 формується значення і коефіцієнта К 4 = . Причому, число i є постійним для конкретної прокатної кліті і задається вузлом 14 у вигляді D константи. Змінюється в процесі роботи діаметр прокатного валка за рахунок його фізичного зносу, або заміни прокатних валків на валки іншого діаметру. Число D вводиться оператором при допомозі програмних перемикачів, якими оснащений вузол 14. Наприклад, кількість імпульсів на один оберт вала частотно-імпульсного датчика F = 600 , t = 0,5c , i = 1,437 , ƒ=3000Гц, D=510мм. При цьому: f × 60 3000c -1 × 60 = = 3000об / хв ; F 600об -1 f 3000 К2 = = = 10 , n 300 тобто при вимірюванні частоти обертання n в об/хв коефіцієнт ділення К 2 дільника 2 дорівнює 10. n= 60 » 19,1 ; K 5 = K 2 × K 3 = 10 × 19,1 = 191, тобто коефіцієнт ділення K 5 дільника 3 дорівнює 191. p i 1,437 К4 = = » 0,0028 , тобто коефіцієнт ділення К 4 заданий вузлом 14 дорівнює 0,0028. D 510 f 3000 V= = » К 4 × K 5 0,0028 × 191 K3 = » 5609 мм / с » 5б61м / с Робота лічильника 7, регістра 8 пам'яті, блока 10 індикації аналогічна роботі відповідних вузлів при вимірюванні частоти обертання. Блоками 9 і 10 індикації здійснюється відображення результатів вимірювань, відповідно, частот обертання і лінійної швидкості. З другого виходу частотно-імпульсного датчика швидкості сигнал (1 імпульс на оберт) поступає на третій одновібратор 24, де формується короткий сигнал "Запис", і поступає на управляючий вхід третього регістра 16 пам'яті, здійснюючи запис інформації з виходу третього лічильника 15. По перепаду сигналу з "1" в "0" на вході четвертого одновібратора 25, на його виході формується короткий сигнал "Скид", який поступає на управляючий вхід третього лічильника 15, здійснюючи його обнулювання. В подальшому цикл повторюється. Таким чином, в регістр 16 пам'яті буде занесено число, відповідне кількості імпульсів за один оберт вала датчика. Схеми 17 і 18 порівняння чисел здійснюють перевірку цієї кількості імпульсів заданому значенню. Якщо це значення попадає в заданий діапазон, то на виходах схем 17, 18 порівняння з'являється сигнал "0", якщо ні - "І". Наприклад, кількість імпульсів на один оберт вала датчика складає F=600. В залежності від потрібної точності вимірювання необхідно визначити діапазон припустимих значень. Наприклад, верхня межа припустимих значень А=602, а нижня В=598. Схема 17 порівняння чисел формує на виході сигнал "1" в випадку, якщо F>А, тобто F>602, а схема 18 порівняння чисел формує сигнал "І", якщо F 0,003 , а схема 29 порівняння чисел формує на виході сигнал "1", якщо К 4 < К 4 min . Якщо на перший К 4 max = або другий входи другого елемента 30 логічного додавання надходить сигнал "1" з виходу схеми 28 або 29 порівняння, на виході елемента 30 також з'являється сигнал "1", який подається на управляючий вхід блока 10 індикації, здійснюючи погашення індикації. Таким чином, при надходженні з вузла 14 задання коефіцієнта ділення недостовірної інформації, її відображення блоком 10 індикації здійснюватись не буде. При встановленні оператором значення діаметра валка в межах робочого діапазону (в наведеному прикладі D = 480... 530 мм) вузлом 14 буде заданий коефіцієнт ділення К 4 max ³ К 4 ³ К 4 min (в наведеному прикладі 0,003 ³ К 4 ³ 0,0027 ), і на виходах схем 28,29 порівняння чисел, а також на виході елемента 30 логічного додавання (при сигналі "0" на її третьому вході, що надходить з виходу тригера 26) та на управляючому вході блока 10 індикації встановлюються сигнали "0", чим дозволяється видача інформації на блок 10 індикації. Таким чином, пропонований пристрій забезпечує підвищення точності вимірювання і контролю лінійної швидкості валка прокатного стану.