Устройство управления загрузкой печи для нагрева заготовок

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ПЕЧИ ДЛЯ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК , содержащее приводы толкателя и шагающих балок, задатчик щирины заготовки , задатчик интервала между заготовками , датчик перемещения толкателя, блок управления, первый, второй и третий входы которого присоединены соответственно к задатчкку ширины заготовки, задатчику интервала между заготовками и датчику перемещения толкателя, а выход подсоединен к приводу толкателя, датчик окончания полного щага балок, датчик наличия заготовок и блок сравнения, первый вход которого присоединен к датчику окончания полного шага балок, а выход - к приводу щагающих балок, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности устройства, в него дополнительно введены датчик перемещения щагающих балок, блок передачи информации о ширине заготовок и блок отсчета координаты заготовок в зоне выдачи, первый, второй и третий i входы которого подсоединены соответственно к датчику перемещения шагающих балок, блоку передачи информации о щирине заготовок и датчику наличия заготовок, а выход соединен со вторым входом блока сравнения, S третий вход которого соединен с выходом блока управления, четвертый вход которого соединен с датчиком перемещения шагающих балок.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,Я0„„1015219

З(51) (27 В 9/40 с

4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3337185/22-02 (22) 24.08.81 (46) 30.04.83. Бюл. № 16 (72) Л. А. Любо вский, Е. И. Мейбаум и Л. Л. Прядкин (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 621.783.22 (088.8) (56) l. Патент США № 3556492, кл. 27В 9/-14, 1971.

2. Авторское свидетельство .СССР № 836476, кл. F 27 В 9/40, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

ЗАГРУЗКОЙ ПЕЧИ ДЛЯ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК, содержащее приводы толкателя и шагающих балок, задатчик ширины заготовки, задатчик интервала между заготовками, датчик перемещения толкателя, блок управления, первый, второй и третий входы которого присоединены соответственно -к задатчику ширины заготовки, задатчику интервала между заготовками и датчику перемещения толкателя, а выход подсоединен к приводу толкателя, датчик окончания полного шага балок, датчик наличия заготовок н блок сравнения, первый вход которого присоединен к датчику окончания полного шага балок, а выход — к приводу шагающих балок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него дополнительно введены датчик перемещения шагающих балок, блок передачи информации о ширине заготовок и блок отсчета координаты заготовок в зоне выдачи, первый, второй и третий - входы которого подсоединены соответственно к датчику перемещения шагающих балок, блоку передачи информации о ширине заготовок и датчику наличия заготовок, а выход соединен со вторым входом блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом Е блока управления, четвертый вход которого соединен с датчиком перемещения шагающих балок.

С:

1015219

Изобретение относится к управлению средствами перемещения заготовок в нагревательных печах и может быть использовано, в частности, для автоматизации управления загрузкой печей с шагающими балками.

Известно устройство управления загрузкой печи, содержащее приводы толкателя и шагающих балок, блок управления, задатчик ширины, задатчик интервала между слябами, датчик перемещения шагающих балок, датчик наличия слябов, установленный на передней границе зоны выгрузки печи, счетчик и датчик окончания полного шага балок.

Как известно, загрузка печи включает в себя две операции: во-первых, подачу толкателем сляба на заданную позицию в зоне загрузки печи (с заданным интервалом относительно позиции предыдущего сляба); во-вторых, транспортирование шагающими балками (или шагающим подом) последовательного ряда слябов в печи с целью подачи сляба, подлежащего выдаче из печи, на заданную позицию в зоне выгрузки печи (1).

В устройстве управляющий сигнал, фиксирующий положение сляба в зоне выгрузки печи, получается на выходе датчика наличия слябов в. момент пересечения линии визирования последнего передним торцом сляба, подлежащего выдаче из печи. При этом по указанному сигналу прерывается горизонтальное перемещение балок еще до окончания полного шага балок, а затем с помощью блока управления блокируются приводы балок и толкателя до окончания выгрузки печи. Следовательно, цикл загрузки печи завершается за счет использования дополнительного неполного шага балок.

Описанное выше обстоятельство является недостатком данного устройства, так как выполнение дополнительного шага балок соответственно снижает темп загрузки печи и увеличивает расход электроэнергии в каждом цикле загрузки печи, привод шагающих балок является несравнимо более мощным потребителем электроэнергии относительно всех других приводом механизмов транспортирования слябов.

Кроме того, недостатком устройства является низкая точность определения координаты положения заднего торца сляба, остановленного в зоне выгрузки при случайных сдвигах относительно пода печи отдельных слябов или групп слябов при транспортировании садки печи, так как эти сдвиги могут привести к неконтролируемому изменению координаты положения сляба до недопустимой величины.

Наиболее близким к предлагаемому, является устройство управления загрузкой печи для нагрева заготовок, содержащее приводы механизмов загрузки печи — толкателя и шагающих балок, блок управления, 40 равляющий сигнал на вход привода шагающих балок, цикл которых выполняется при

4 отсутствии заготовок в зоне выгрузки (отсутствие сигнала на выходе блока сравнения) (2).

Однако известное устройство характеризуется недостаточной точностью определения координаты положения заднего торца

50 сляба, остановленного в зоне выгрузки, при случайных сдвигах относительно пода печи отдельных слябов или группы слябов при транспортировании садки печи, так как эти сдвиги могут привести к стыковке группы слябов, перемещаемых без зазора, иден55 тификацию которых с помощью прототипа выполнить нельзя. В результате возникает аварийная ситуация, при которой возможна

1О

Зо

35 первый и второй выходы которого подключены к приводу толкателя и первым входам привода шагающих балок соответственно, задатчики ширины заготовки и интервала между заготовками, подключенные к первому и второму входам блока управления соответственно, датчик наличия заготовок, датчик перемещения толкателя, подключенный к четвертому входу блока управления, счетчик числа шагов балок, выход которого подключен к пятому входу блока управления, датчик окончания полного шага балок, подключенный ко входу счетчика, блок сравнения первый и второй входы которого подключены к датчикам наличия заготовок и окончания полного шага балок соответственно, а выход подключен к третьему входу блока управления и второму входу привода шагающих балок.

Управление загрузкой печи устройством осуществляется следующим образом.

При ходе толкателя в направлении от печи с помощью датчика его перемещений измеряется координата положения заготовки в зоне загрузки печи, которая запоминается в блоке управления. Производится перемещение последовательного ряда заготовок в печи до поступления первой из них в зону выдачи, размер которой равен полному шагу балок S, прекращение цикла балок осуществляется по совпадению информационных сигналов датчика наличия заготовок и датчика полного шага балок, блок сравнения формирует при этом соответствующий сигнал.

Величина перемещения В ряда определяется по данным счетчика, регистрирующего числа N полных шагов балок, т е.

В = S-N.

Ширина заготовки (W ) и интервал между заготовками (hW) задаются вручную с помощью задатчиков. Расчет необходимого хода толкателя S и формирование соответствующих управляющих сигналов производится блоком управления, причем

S — — Y+  — WA — ЮК

После окончания операции загрузки печи с выхода блока управления поступает уп1015219

3 поломка оборудоирния печи (разрушение заслонок на стороне выгрузки печи).

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство управления загрузочной печи для нагрева заготовок, содержащее приводы толкателя и шагающих балок, задатчик ширины заготовки, задатчик интервала между заготовками, датчик перемещения толкателя, блок управления, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к задатчику ширины заготовки, задатчику интервала между заготовками и датчику перемещения толкателя, а выход подключен к приводу толкателя, датчик окончания полного шага балок, датчик наличия заготовок и блок сравнения, первый вход которого подключен к датчику окончания полного шага балок, а выход — к приводу шагающих балок, дополнительно введены датчик перемещения шагающих балок перемещения шагающих балок, блок передачи информации о ширине заготовок и блок отсчета координаты заготовок в зоне выдачи, первый, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к датчику перемещения шагающих балок, блоку передачи информации о ширине заготовок и датчику наличия заготовок, а выход подсоединен ко второму входу блока сравнения, третий вход которого подсоединен к выходу блока управления, четвертый вход которого подсоединен к датчику перемещения шагающих балок.

Введение датчика перемещения шагающих балок и блока отсчета координаты, первый вход которого подключен к датчику импульсов шагающих балок, а третий вход— к датчику наличия заготовок, позволяет измерить путь перемещения заготовки при движении шагающих балок в горизонтальной плоскости в сторону выдачи из печи.

Введение блока передачи информации, выход которого подключен ко второму входу блока отсчета координаты, выход которого подключен ко второму входу известного блока сравнения, третий вход которого подключен к выходу блока управления, позволяет определить истинную координату положения заднего торца заготовки, остановленной с помощью предлагаемого устройства в зоне выдачи, в случае перемещения заготовок «встык», благодаря сравнению заданной и измеренной ширины заготовки, подлежащей выдаче из печи. Это обстоятельство, повышая точность управления загрузкой печи, исключает возможность возникновения аварийной ситуации при выгрузке печи посредством механизма выдачи заготовок из печи в случае случайного образования в садке печи группы заготовок, перемещаемых без зазора («встык»).

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления загрузкой, печи для на4 грева заготовок; на фиг. 2 — блок-схема блока управления; на фиг. 3 — схема блока отсчета координаты; на фиг. 4 — схема блока сравнения.

Устройство (фиг. 1) содержит привод 1 толкателя, привод 2 шагающих балок, блок 3 управления, выход которого подключен ко входу привода 1, задатчик 4 ширины заготовки и задатчик 5 интервала между заготовками, подключенные к первому и второму входам блока 3 управления соответственно, датчик 6 наличия заготовок, датчик 7 перемещения толкателя, подключенный к третьему входу блока 3, датчик 8 окончания полного шага балок, блок 9 сравнения, выход которого подключен ко входу npu1s вода 2, а третий и первый входы — к выходам блока 3 и датчика 8 соответственно, датчик 10 импульсов шагающих балок, соединенный с четвертым входом блока 3, блок 11 отсчета координаты, выход которого подключен ко второму входу блока 9, а первый и третий входы — к датчикам 10 и 6 соответственно, блок 12 передачи информации, выход которого подключен ко второму входу блока 11.

Датчик 7 выполнен в виде импульсного датчика с тремя выходами. На первом выходе формируются путевые импульсы при ходе толкателя к печи, на втором — такие же импульсы при ходе толкателя от печи, на третьем выходе формируется импульсный сигнал при прохождении толкателя фиксированной точки, принятой за начало отсчета.

Одно из возможных исполнений блока 3 управления представлено на фиг. 2. Блок 3 управления содержит сумматор 13, первый и второй входы которого (являются первым и вторым входами блока 3) подключены к выходам задатчиков 4 и 5 соответственно; реверсивный счетчик 14, установочные входы которого подключены к выходам сумматора 13; элементы 15 и 16 И, первые входы которых подключены к выходам один и два датчика 7 соответственно (через третий вход блока 3); RS-триггер 17, прямой выход которого подключен ко вторым входам элементов 15 и 16 соответственно, причем двухвходовые элементы И на входах S u R триггера 17 первыми входами подключены к выходам датчика 7; элемент 18 ИЛИ, входы которого подключены к выходам элемента 16 и датчика 10 (через четвертый вход блока 3); RS-триггер 19 с двухкодовыми элементами И на входах S и R, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу счетчика 14, а вторые — к выходу элемента 18, счетному входу «Вычитание» счетчика 14 и к выходу элемента 15, счетному входу «Сложение» счетчика 14 соответственно; RS-триггер 20 и одновибратор 21, вход которого подключен к прямому выходу триггера 20, а выход — ко входу разрешения записи кода в

1015219

10 !

20

30

40

5 счетчик 14, причем входы S u R триггера 20 подключены к выходам элементов 16 и 15 соответственно; прямой выход триггера 21 (выход блока 3) подключен ко входу привода 1 толкателя.

Блок 11 отсчета координаты (фиг. 3) содержит вычитающий счетчик 22, установочные входы которого подключены к выходам блока 12; элемент 23 И, выход которого подключен к счетному входу счетчика 22, а входы к выходам датчиков 6 и 10 (первый и третий входы блока 11); одновибратор 24, выход которого подключен к счетному входу счетчика 22, а входы — к выходам датчиков 6 н 10 (первый и третий входы блока 11);; многовходовой элемент 25 И, входы которого подключены к выходам счетчика 22; RS-триггер 26, прямой выход которого является выходом блока 11, а входы S u R подключены к выходам элемента 25 и датчика 6.

Блок 9 сравнения содержит элемент

27 ИЛИ-НЕ, входы которого подключены к выходам блоков 3 и 11 (третий и второй входы блока 9), элемент 28 ИЛИ, выход которого является выходом блока 9, а входы подключены к выходу элемента 27 и датчика 8 (первый вход блока 9).

Устройство работает следующим образом.

При ходе толкателя к печи с заготовкой по сигналам датчика 7 (выходы один, три) включается триггер 17 (фиг. 2). После останова в печи привод 1 реверсируется. В момент реверса через элемент 16 включается триггер 20, так как включен триггер 17 и появляется первый импульс на выходе два датчика 7. При этом одновибратор 23 формирует импульс, разрешающий запись суммы ширины следующей заготовки W и требуемого интервала DWp с выходов задатчиков 4 и 5 через сумматор 13 в счетчик 14. Код его таким образом соответствует величине Wp + ЬЮд. При дальнейшем ходе толкателя от печи это значение уменьшается на величину (расстояние от точки начала отсчета до задней кромки, загруженной в печь заготовки), поскольку на вычитающий вход счетчика поступают импульсы датчика 7 (выход два, элементы 16 и 18). В момент прохождения толкателем точки начального отсчета триггера 17 отключается сигналами с выходом три и два датчика 7 (длительность сигнала на выходе три больше периода следования импульсов на выходах один и два), запрещая прохождение импульсов через элемент

16. Код счетчика 14 в это время соответствует значению W +hW — Y. Ход толкателя в зоне загрузки, а следовательно, и величина Y не превышает обычно величины полного шага балок S, что обеспечивает возможность раскладки заготовок в печи с любыми требуемыми интервалами ЫЧ, причем загрузка заготовок может выполняться после одного или нескольких полных циклов перемещения балок. Величина S для печей наиболее распространенных широкополюсных станов горячей прокатки выбирается в 2 — 4 раза меньшей минимальной ширины заготовок. В соответствии с этим полученное значение W+3W> — Y)0, что означает невозможность загрузки следующей заготовки без выполнения одного или нескольких шагов балок. Во время выполнения шага импульсы датчика 10 поступают через элемент 18 на вычитающий вход счетчика 14. После выполнения N шагов балок, код счетчика 14 будет соответствовать Wp+

+ЛЖИ вЂ” Y — S.N. Когда при очередном шаге балок счетчик 14 перейдет через ноль, произойдет включение триггера 19, сигнал с прямого выхода которого разрешает очередной цикл загрузки печи и одновременно поступает в блок 9. Работа этого блока будет рассмотрена ниже.

После получения разрешающего сигнала привод толкателя 1 совершает очередной цикл загрузки. При ходе к печи и прохожденни толкателем точки начала отсчета включается триггер 17 (сигнал с выходов один, три датчика 7), разрешая прохождение импульсов с выхода один через элемент 15 на вход «Сложение» счетчика 14.

Первым из этих импульсов отключается триггер 21. Код счетчика 15 на момент начала отсчета соответствовал С вЂ” Yz, где

С вЂ” емкость счетчика, а Y — расчетная координата загрузки заготовки. Таким образом, после отсчета числа импульсов, соответствующего величине У>, счетчик 14 снова перейдет через ноль, при этом триггер 19 по входу R отключится и остановит привод толкателя. Далее порядок функционирования блока 3 управления повторяется.

Если датчик установлен на расстоянии D от передней границы зоны выдачи (фиг. 1), то для выполнения указанного выше условия необходимо выполнение условия

Wü — Ха D+ S где Х вЂ” расстояйие, пройденное заготовкой с момента пересечения плоскости установки датчика 6.

Код счетчика 22 соответствует величине

Ws — Х, а многовходовой элемент 25 И является дешифратором постоянной величины D+S. При равенстве указанных величин элементом 25 формируется импульсный сигнал, включающий триггер 26. Его выходной сигнал, поступая в блок 9, запрещает следующий шаг балок. Код счетчика 22 в это время представляет координату заднего торца заготовки, отсчитанную от плоскости установки датчика 6. Эта информация используется для управления экстрактором, выполняющим выдачу заготовок из печи.

Запрет следующего шага балок сохраняется до выхода заготовки из зоны действия датчика 6, которое происходит при разгрузке печи. Изменение выходного сигнала датчика 6 вызывает сброс триггера 26 и

1015219

В = Р1 ЧР2 Рв

7,1

7 запрет прохождения импульсов датчика 10 через элемент 23 в счетчик 22.

Блок 12 передачи информации предназначен для информационного сопровождения изделий, перемещающихся по конвейеру.

Параметром информационного сопровождения является ширина загружаемых в печь заготовок, датчиком которой служит задатчик 4.

При загрузке печи запоминание ширины в блоке 12 происходит по заднему фронту выходного сигнала блока 3. Выдача кода ширины заготовки, достигшей позиции выдачи, производится в блок 1! по переднему фронту сигнала датчика 6.

В момент пересечения заготовкой линии визирования датчика 6 начинает функционировать блок 11 (фиг. 3}. Выходной сигнал датчика 6 поступает на вход одновибратора 24, который формирует импульс разрешения записи информации в вычитающий счетчик 22. По этому импульсу в счетчик 22 записывается код ширины заготовки

Юв с выхода блока 12. Одновременно выходной сигнал датчика 6, поступая на вход элемента 23, разрешает поступление импульсов от датчика 10 на вход счетчика 22.

Перемещение шагающих балок и расположенных на них заготовок производится до попадания задней кромки очередной заготовки в зону выдачи, размер которой равен полному шагу балок S.

Таким образом, блоки 3 и 11 формируют выходные сигналы запрета (логическая «1») и разрешения (логический «О») шага балок.

Блок сравнения формирует выходной сигнал управления приводом 2 по соотношению где В -сигнал разрешения цикла балок;

Р1 -сигнал запрета цикла балок по условиям загрузки, формируемый блоком 3;

P -сигнал запрета цикла балок по условиям выдачи, формируемый блоком 11;

1-и -сигнал полного шага балок (логическая «1» — шаг выполняется, логический «О» — шаг окончен), формируемый датчиком 8.

Указанное соотношение реализуется элементами 27 и 28 блока 9.

Основным технико-экономическим преимуществом при реализации предлагаемого устройства управления загрузкой печи для нагрева заготовок по сравнению с прототипом является исключение простоев оборудования по вине автоматики вследствие повышения точности устройства.

Экономический эффект от реализации изобретения составляет 10 тыс. руб. в год за счет внедрения каждого комплекта в составе автоматизированной системы управления загрузкой и выгрузкой печей прокатноЗо ro стана.

1015219

Составитель В. Этннген

Редактор В. Пилипенко Техред И. Верес Корректор М. Коста

Заказ 3190/38 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4