RU2314170C1 - Emulsion temperature control apparatus in cold rolling mill - Google Patents
Emulsion temperature control apparatus in cold rolling mill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2314170C1 RU2314170C1 RU2006123884/02A RU2006123884A RU2314170C1 RU 2314170 C1 RU2314170 C1 RU 2314170C1 RU 2006123884/02 A RU2006123884/02 A RU 2006123884/02A RU 2006123884 A RU2006123884 A RU 2006123884A RU 2314170 C1 RU2314170 C1 RU 2314170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- emulsion
- circuit
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области прокатного производства, а более конкретно - к устройствам, регулирующим температуру эмульсии, и может быть использовано в системе подготовки эмульсии станов холодной прокатки для поддержания ее постоянной температуры.The invention relates to the field of rolling production, and more specifically to devices that control the temperature of the emulsion, and can be used in the preparation system of the emulsion of cold rolling mills to maintain its constant temperature.
Эмульсия представляет собой соединение воды и эмульсола и предназначена для охлаждения валка в процессе прокатки. Эмульсия на валок подается через систему форсунок, установленных по зонам вдоль длины валка. Количество таких зон в зависимости от ширины полосы может быть, например, от 9 до 32. Изменяя объемы эмульсии, подаваемые на отдельные зоны, можно (за счет тепловой деформации валка) воздействовать на профиль прокатываемой полосы и таким образом влиять на ее качество, например уменьшать неплоскостность. Такое воздействие является одним из трех каналов улучшения профиля и формы полосы. При установившемся режиме прокатки (а он является основным) и при постоянной (стабильной) температуре эмульсии ее необходимые расходы могут быть определены исходя из скорости прокатки, ширины и толщины полосы. При этом для контроля расхода эмульсии на трубопроводе ее подачи устанавливается измеритель расхода, сигналы с выхода которого поступают в соответствующие системы слежения и управления. В случае, если температура эмульсии нестабильна, то это создает дополнительные неопределенности и значительно усложняет как сам процесс охлаждения, так и регулирование тепловой деформации. Во избежании этих проблем температуру эмульсии необходимо держать постоянной. Эмульсия, готовая к применению и предварительно нагретая, подается в теплообменник, где охлаждается до необходимой (и постоянной) температуры обычной водой.The emulsion is a combination of water and emulsol and is designed to cool the roll during the rolling process. The emulsion to the roll is fed through a system of nozzles installed in zones along the length of the roll. The number of such zones, depending on the width of the strip, can be, for example, from 9 to 32. By changing the volume of the emulsion supplied to individual zones, it is possible (due to thermal deformation of the roll) to affect the profile of the rolled strip and thus affect its quality, for example, reduce non-flatness. Such an impact is one of three channels for improving the profile and shape of the strip. With a steady rolling mode (and it is the main one) and at a constant (stable) temperature of the emulsion, its necessary costs can be determined based on the rolling speed, width and thickness of the strip. At the same time, to control the flow rate of the emulsion, a flow meter is installed on its supply pipe, the output signals of which are sent to the corresponding tracking and control systems. If the temperature of the emulsion is unstable, this creates additional uncertainties and greatly complicates both the cooling process itself and the regulation of thermal deformation. In order to avoid these problems, the temperature of the emulsion must be kept constant. The emulsion, ready for use and preheated, is fed into the heat exchanger, where it is cooled to the required (and constant) temperature with ordinary water.
Известна система для измерения и слежения за концентрацией эмульсии (Патент US 3954119, МКИ В 21 В 27/06), содержащая излучатель и приемник зондирующих сигналов, цепь синхронизации, цифроаналоговый преобразователь и цепь температурной компенсации.A known system for measuring and tracking the concentration of an emulsion (US Pat. No. 3,954,119, MKI B 21 V 27/06), comprising a transmitter and receiver of probing signals, a synchronization circuit, a digital-to-analog converter, and a temperature compensation circuit.
Недостатком этой системы является то, что она не обеспечивает стабилизацию температуры эмульсии.The disadvantage of this system is that it does not stabilize the temperature of the emulsion.
Известна система управления струйным охлаждением валков (Заявка JP 61-71113, МКИ В 21 В 27/10), в которой для каждой зоны охлаждения валка эмульсия подводится по двум ветвям. Одна с более высокой температурой ("горячая"), другая - с более низкой ("холодная"). Система содержит датчики температуры валка, задвижки и смесители.A known control system for jet cooling of rolls (Application JP 61-71113, MKI B 21 V 27/10), in which for each cooling zone of the roll the emulsion is fed in two branches. One with a higher temperature ("hot"), the other with a lower ("cold"). The system contains roll temperature sensors, gate valves and mixers.
Для изменения температуры эмульсии при общем сохранении объема расход изменяют сразу по двум ветвям. Если надо снизить температуру, то "холодной" добавляют, а "горячей" одновременно убавляют. Если надо повысить температуру, то действуют наоборот. Такое одновременное воздействие позволяет существенно повысить быстродействие данного регулятора.To change the temperature of the emulsion while maintaining the total volume, the flow rate is changed immediately along two branches. If it is necessary to lower the temperature, then the “cold” is added, and the “hot” is simultaneously reduced. If you need to raise the temperature, then they act the other way around. Such simultaneous exposure can significantly improve the performance of this regulator.
Недостатком этой системы является то, что она не обеспечивает стабильную температуру эмульсии на общем подводе к зонам.The disadvantage of this system is that it does not provide a stable temperature of the emulsion on a common approach to the zones.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для регулирования рабочей температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания (Патент RU 2253024, МКИ F 01 P 7/14, F 01 P 3/20), содержащее регулирующий орган, сопряженный с электрическим исполнительным механизмом, датчик температуры, датчик нагрузки, задатчик, блок сравнения и блок управления, при этом выход датчика нагрузки соединен со входом задатчика, а выход датчика температуры соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика температуры, выход блока сравнения соединен со входом блока управления, а выход блока управления соединен со входом исполнительного механизм. Это устройство выбрано в качестве прототипа. Общим является, во-первых, характер решаемой задачи, а во-вторых, то, что в целом по структуре имеется значительное количество совпадающих элементов схем устройств. Для заявляемого устройства регулирующим органом является теплообменник, соединенный с клапаном, изменяющим расход охлаждающей воды; датчик температуры - это датчик температуры эмульсии (а не воды); датчик нагрузки - это измеритель расхода эмульсии; задатчик - задатчик температуры эмульсии (а не воды).Closest to the proposed device is a device for regulating the operating temperature of the coolant of an internal combustion engine (Patent RU 2253024, MKI F 01 P 7/14, F 01 P 3/20), containing a regulatory body associated with an electric actuator, a temperature sensor, a load sensor, a setter, a comparison unit and a control unit, wherein the output of the load sensor is connected to the input of the setter, and the output of the temperature sensor is connected to the first input of the comparison unit, the second input of which is connected to the output of the set point t temperature, the output of the comparison unit is connected to the input of the control unit, and the output of the control unit is connected to the input of the actuator. This device is selected as a prototype. The common thing is, firstly, the nature of the problem being solved, and secondly, the fact that the structure as a whole has a significant number of matching elements of device circuits. For the inventive device, the regulatory body is a heat exchanger connected to a valve that changes the flow of cooling water; temperature sensor is a temperature sensor of the emulsion (not water); load sensor is an emulsion flow meter; setter - setpoint for the temperature of the emulsion (rather than water).
Недостатком этого устройства является то, что блок управления не обеспечивает необходимой точности регулирования. Кроме этого, в устройстве не содержится элементов, позволяющих организовать диагностику его работы и смежной с ним аппаратуры.The disadvantage of this device is that the control unit does not provide the necessary control accuracy. In addition, the device does not contain elements that make it possible to organize diagnostics of its operation and related equipment.
Указанные недостатки не позволяют использовать такое устройство для регулирования температуры эмульсии на станах холодной прокатки.These disadvantages do not allow the use of such a device to control the temperature of the emulsion on cold rolling mills.
Поскольку прототип предназначен для установки в основном на автомобилях и может существовать в большом количестве экземпляров (тысячи - миллионы штук), то важнейшими его свойствами должны быть:Since the prototype is intended to be installed mainly on cars and can exist in a large number of copies (thousands - millions of pieces), its most important properties should be:
- простота и связанная с ней надежность,- simplicity and related reliability,
- относительно невысокая стоимость,- relatively low cost,
- хорошие динамические характеристики,- good dynamic characteristics,
- небольшие габариты и масса.- small dimensions and weight.
Предлагаемое же устройство предназначается для его стационарной установки на стане холодной прокатки. Существует такое устройство в единичных экземплярах и должно обеспечивать высокое качество (точность) регулирования и высокую надежность работы. Таких требований к простоте, стоимости, габаритам и массе, какие предъявляются к прототипу, у заявляемого устройства нет.The proposed device is intended for its stationary installation on a cold rolling mill. There is such a device in single copies and should provide high quality (accuracy) regulation and high reliability. Such requirements for simplicity, cost, dimensions and weight, which are presented to the prototype, the claimed device does not.
В связи с этим блок управления в прототипе не проработан. Действительно, нет никакой необходимости применять в данном случае какие-то особые схемные и конструктивные решения. Важно, чтобы этот элемент был недорогой, надежный и не вносил значительных статических и динамических погрешностей в трап-регулировании. (Нет необходимости с точностью до 1 С° поддерживать величину температуры). В то же время, именно структура блока управления является предметом изобретения заявляемого устройства (поскольку максимально допустимое отклонение от задания не должно превышать 2 С°, а среднее - не должно быть более 1 С°) и, по-существу, на Фиг.1 данной заявки изображена подробная схема блока управления. Ближайшая реализация такой схемы (стан 1200 НЛМК) будет на недешевой элементной базе фирмы "Siemens" (программируемый логический контроллер, персональный компьютер с дисплеем, модули ввода и вывода сигналов, базовое программное обеспечение, устройства связи и т.п.). Занимать такая электроника будет весьма заметный объем (реально это будет распределенная система, но общий размер только кассеты контроллера будет примерно 0,8×0,3×0,3 м3), и стоимость только электронной части будет порядка 25 ООО Евро. Понятно, что при таких габаритах и цене предполагать массовое применении заявляемого устройства (например, для автомобиля) не имеет смысла.In this regard, the control unit in the prototype is not worked out. Indeed, there is no need to apply in this case any special circuit and design solutions. It is important that this element is inexpensive, reliable and does not introduce significant static and dynamic errors in the trap regulation. (It is not necessary to maintain a temperature value with an accuracy of 1 ° C). At the same time, it is the structure of the control unit that is the subject of the invention of the claimed device (since the maximum permissible deviation from the task should not exceed 2 ° C, and the average should not exceed 1 ° C) and, in essence, in FIG. The application shows a detailed diagram of the control unit. The nearest implementation of such a scheme (NLMK mill 1200) will be on the expensive Siemens hardware base (programmable logic controller, personal computer with display, signal input and output modules, basic software, communication devices, etc.). Such electronics will occupy a very noticeable volume (in reality it will be a distributed system, but the total size of the controller cassette will be approximately 0.8 × 0.3 × 0.3 m 3 ), and the cost of only the electronic part will be about 25 LLC Euro. It is clear that with such dimensions and price, it makes no sense to assume mass application of the inventive device (for example, for a car).
Задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении возможности регулирования температуры эмульсии на стане холодной прокатки путем повышения точности работы устройства за счет первоначальной его автоматической настройки и автоматической же ее коррекции в процессе работы, а также повышения надежности работы устройства за счет обнаружения сбоев и отказов в работе механического и электронного оборудования.The problem solved by the invention is to provide the ability to control the temperature of the emulsion on a cold rolling mill by improving the accuracy of the device due to its initial automatic adjustment and its automatic correction during operation, as well as improving the reliability of the device by detecting failures and failures mechanical and electronic equipment.
Эта задача решается следующим образом.This problem is solved as follows.
В известном устройстве для регулирования температуры эмульсии, содержащем теплообменник, клапан, изменяющий расход охлаждающей воды и сопряженный с электрическим исполнительным механизмом, измеритель расхода эмульсии, датчик и задатчик температуры эмульсии, блок сравнения и блок управления, при этом выход датчика температуры эмульсии соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика температуры эмульсии, выход блока сравнения соединен со входом блока управления, а выход блока управления соединен со входом исполнительного механизма, согласно изобретению дополнительно введены второй блок сравнения и датчик температуры охлаждающей воды, а блок управления выполнен ввиде логическо - вычислительной схемы, содержащей первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой RS-триггеры, первую, вторую, третью, четвертую и пятую схему ИЛИ, первую и вторую схему И, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, дифференцирующее устройство, первый и второй счетчики времени, пороговое устройство, стартовый блок, первое и второе устройство умножения, устройство деления, определитель времени, запоминающее устройство, определитель изменения расхода и вычислитель отношения, при этом выход первого блока сравнения соединен с S входами первого и шестого RS-триггеров и первым входом третьей схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с S входами второго и пятого RS-триггеров и выходом второго блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика температуры эмульсии, а второй вход - с выходом датчика температуры эмульсии, входом дифференцирующего устройства, первыми входами первого и второго сумматора, вторые входы которых соединены с выходом дифференцирующего устройства, а третьи входы - с выходами соответственно шестого и пятого RS-триггеров и первыми входами первой и второй схем И, вторые входы которых соединены с выходом порогового устройства, вход которого соединен с выходом вычислителя отношения и первым входом первого устройства умножения, первый выход которого соединен со входом первого счетчика времени, выход которого соединен с R входами третьего и четвертого RS-триггеров, а стартовый вход - с выходом третьей схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с R входом шестого, выходом третьего RS-триггеров и первым входом первой схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом первого RS-триггера, а выход - с первым входом исполнительного механизма, второй вход которого соединен с выходом второй схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом второго RS-триггера, а второй вход - с выходом четвертого и R входом пятого RS-триггеров и вторым входом третьей схемы ИЛИ, выход стартового блока соединен с первым входом пятой схемы ИЛИ, выход которой соединен с первым входом четвертого сумматора, а второй вход - с выходом определителя изменения расхода, вход которого соединен с выходом датчика расхода и первым входом второго устройства умножения, выход которого соединен со входом определителя времени, выход которого соединен с первым входом запоминающего устройства, второй вход и первый выход которого соединены соответственно со вторыми входом и выходом первого устройства умножения, второй выход запоминающего устройства соединен со входом второго счетчика времени, выход которого соединен с R входами первого и второго RS-триггеров, а стартовый вход - с выходом четвертой схемы ИЛИ и стробирующим входом запоминающего устройства, выходы первого и второго сумматора соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя отношения, третий вход которого соединен с выходом задатчика температуры эмульсии, первым входом третьего и вторым входом четвертого сумматоров, выход третьего сумматора соединен с первым входом устройства деления, выход которого соединен со вторым входом второго устройства умножения, а второй вход - с выходом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика температуры охлаждающей воды, а второй вход третьего сумматора соединен с выходом датчика температуры эмульсии, кроме этого дополнительно введены первый и второй датчики конечного положения исполнительного механизма, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый RS-триггеры, третья, четвертая, пятая и шестая схемы И, второе пороговое устройство, третий счетчик времени, первый, второй, третий и четвертый индикаторы аварийных ситуаций и кнопка сброса, при этом выход четвертой схемы ИЛИ соединен с первым входом шестой схемы И и входом третьего счетчика времени, выход которого соединен со вторым входом этой же схемы И, выход которой соединен с S входом одиннадцатого RS -триггера, выход которого соединен с первым входом четвертой схемы И, выход которой соединен с S входом восьмого RS-триггера, а второй вход - с инверсным выходом десятого RS-триггера, и первым входом третьей схемы И, выход которой соединен с S входом седьмого RS-триггера, а второй и третий входы - соответственно с выходом первого датчика конечного положения и выходом первого блока сравнения, выход второго датчика положения соединен с первым входом пятой схемы И, второй вход которой соединен с выходом второго блока сравнения, а выход - с S входом девятого RS-триггера, выход датчика температуры охлаждающей воды соединен со входом второго порогового устройства, выход которого соединен с S входом десятого RS-триггера, выход седьмого, восьмого, девятого и десятого RS-триггеров соединены соответственно со входом первого, второго, третьего и четвертого индикаторов аварийных ситуаций, R входы всех пяти RS-триггеров соединены с выходом кнопки сброса.In a known device for controlling the temperature of an emulsion containing a heat exchanger, a valve that changes the flow rate of cooling water and is coupled to an electric actuator, an emulsion flow meter, an emulsion temperature sensor and setter, a comparison unit and a control unit, wherein the output of the emulsion temperature sensor is connected to the first input the comparison unit, the second input of which is connected to the output of the emulsion temperature setter, the output of the comparison unit is connected to the input of the control unit, and the output of the control unit is connected inen with an actuator input, according to the invention, a second comparison unit and a cooling water temperature sensor are additionally introduced, and the control unit is designed as a logical-computational circuit containing first, second, third, fourth, fifth and sixth RS triggers, first, second, third , the fourth and fifth OR circuit, the first and second AND circuit, the first, second, third and fourth adders, a differentiating device, the first and second time counters, a threshold device, a starting block, the first and second device are multiplied I, a dividing device, a time determiner, a storage device, a flow change determinant and a ratio calculator, while the output of the first comparison unit is connected to the S inputs of the first and sixth RS triggers and the first input of the third OR circuit, the second input of which is connected to S inputs of the second and fifth RS-flip-flops and the output of the second comparison unit, the first input of which is connected to the output of the emulsion temperature setter, and the second input - to the output of the emulsion temperature sensor, the input of the differentiating device, the first inputs of the first o and the second adder, the second inputs of which are connected to the output of the differentiating device, and the third inputs - with the outputs of the sixth and fifth RS-flip-flops, respectively, and the first inputs of the first and second circuits AND, the second inputs of which are connected to the output of the threshold device, the input of which is connected to the output ratio calculator and the first input of the first multiplication device, the first output of which is connected to the input of the first time counter, the output of which is connected to the R inputs of the third and fourth RS-flip-flops, and the start input - with the output of t OR circuit, the first input of which is connected to the R input of the sixth, the output of the third RS-flip-flops and the first input of the first OR circuit, the second input of which is connected to the output of the first RS-flip-flop, and the output - with the first input of the actuator, the second input of which is connected to the output of the second OR circuit, the first input of which is connected to the output of the second RS-flip-flop, and the second input - with the output of the fourth and R input of the fifth RS-flip-flops and the second input of the third OR circuit, the output of the starting block is connected to the first input of the fifth OR-circuit, the output of which connected to lane the input of the fourth adder, and the second input with the output of the flow rate determinant, the input of which is connected to the output of the flow sensor and the first input of the second multiplier, the output of which is connected to the input of the time detector, the output of which is connected to the first input of the storage device, the second input and the first the output of which is connected respectively to the second input and output of the first multiplication device, the second output of the storage device is connected to the input of the second time counter, the output of which is connected to R input the first and second RS-flip-flops, and the start input - with the output of the fourth OR circuit and the gate input of the storage device, the outputs of the first and second adders are connected respectively to the first and second inputs of the ratio calculator, the third input of which is connected to the output of the emulsion temperature setter, the first input the third and second input of the fourth adders, the output of the third adder is connected to the first input of the division device, the output of which is connected to the second input of the second multiplication device, and the second input to the output the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the cooling water temperature sensor, and the second input of the third adder is connected to the output of the emulsion temperature sensor, in addition, the first and second sensors of the final position of the actuator, the seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh RS triggers, third, fourth, fifth and sixth circuits AND, second threshold device, third time counter, first, second, third and fourth indicators of emergency situations and a reset button, while the output of the fourth circuit OR is connected to the first input of the sixth circuit And and the input of the third time counter, the output of which is connected to the second input of the same circuit And, the output of which is connected to the S input of the eleventh RS-trigger, the output of which is connected to the first input of the fourth circuit And, the output of which connected to the S input of the eighth RS-trigger, and the second input to the inverse output of the tenth RS-trigger, and the first input of the third circuit And, the output of which is connected to the S input of the seventh RS-trigger, and the second and third inputs, respectively, with the output of the first sensor end position and the output of the first comparison unit, the output of the second position sensor is connected to the first input of the fifth circuit And, the second input of which is connected to the output of the second comparison unit, and the output is connected to the S input of the ninth RS-trigger, the output of the cooling water temperature sensor is connected to the input of the second threshold devices whose output is connected to the S input of the tenth RS-trigger, the output of the seventh, eighth, ninth and tenth RS-triggers are connected respectively to the input of the first, second, third and fourth emergency indicators, R inputs to ex five RS-flip-flops are connected to the output of the reset button.
На чертеже изображена структурная схема устройства для регулирования температуры эмульсии на стане холодной прокаткиThe drawing shows a structural diagram of a device for controlling the temperature of the emulsion on a cold rolling mill
Устройство для регулирования температуры эмульсии на стане холодной прокатки содержит теплообменник 1, клапан 2, изменяющий расход охлаждающей воды и сопряженный с электрическим исполнительным механизмом 3, измеритель 4 расхода эмульсии, датчик 5 и задатчик 6 температуры эмульсии, первый блок 7 сравнения, второй блок 8 сравнения, датчик 9 температуры охлаждающей воды, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13, пятый 14 и шестой 15 RS -триггеры, первую 16, вторую 17, третью 18, четвертую 19 и пятую 20 схему ИЛИ, первую 21 и вторую 22 схема И, первый 23, второй 24, третий 25 и четвертый 26 сумматоры, дифференцирующее устройство 27, первый 28 и второй 29 счетчики времени, пороговое устройство 30, стартовый блок 31, первое 32, и второе 33 устройство умножения, устройство 34 деления, определитель 35 времени, запоминающее устройство 36, определитель 37 изменения расхода и вычислитель 38 отношения, первый 39 и второй 40 датчики конечного положения исполнительного механизма, седьмой 41, восьмой 42, девятый 43, десятый 44 и одиннадцатый 45 RS -триггеры, третью 46, четвертую 47, пятую 48 и шестую 49 схемы И, второе пороговое устройство 50, третий счетчик 51 времени, первый 52, второй 53, третий 54 и четвертый 55 индикаторы аварийных ситуаций и кнопку 56 сброса.A device for controlling the temperature of an emulsion in a cold rolling mill comprises a heat exchanger 1, a valve 2 that changes the flow rate of cooling water and is coupled to an electric actuator 3, an emulsion flow meter 4, a sensor 5 and an emulsion temperature adjuster 6, a first comparison unit 7, a second comparison unit 8 , cooling water temperature sensor 9, first 10, second 11, third 12, fourth 13, fifth 14 and sixth 15 RS triggers, first 16, second 17, third 18, fourth 19 and fifth 20 OR circuit, first 21 and second 22 circuit And, first 23, second 24, t retrieval 25 and fourth 26 adders, differentiating device 27, first 28 and second 29 time counters, threshold device 30, start block 31, first 32, and second 33 multiplying device, division device 34, time determiner 35, memory 36, determiner 37 flow rate changes and a ratio calculator 38, the first 39 and second 40 sensors of the final position of the actuator, seventh 41, eighth 42, ninth 43, tenth 44 and eleventh 45 RS triggers, third 46, fourth 47, fifth 48 and sixth 49 circuits And, second threshold device 50, mp Tille time counter 51, the first 52, second 53, third 54 and fourth 55 indicators and emergency button 56 reset.
Перед тем, как описать работу устройства, требуется дать следующие пояснения.Before describing the operation of the device, the following explanations are required.
При регулировании (поддержании постоянной) температуры какой - либо компоненты имеются определенные сложности, связанные с существенной инерционностью тепловых процессов. В данном случае, если организовать простой пропорциональный регулятор, то ситуация будет, скорее всего, следующая. При достижении, например, предельного "плюсового" значения температуры включается охлаждение, но эмульсия сразу охлаждаться не начнет (теплообменник и подводящие трубы хранят тепло), но замедлится процесс повышения температуры. В результате температура перескочит допустимую границу, регулятор включится "посильней" еще сильней замедлит и наконец остановит повышение температуры. Поскольку произошло повышение температуры, то регулятор продолжает работать на охлаждение и температура начинает падать. Регулятор снижает "усилие" регулирования, но температура продолжает понижаться и наконец достигает требуемой величины. Регулятор выключается, но температура продолжает падать, т.к. теплообменник и подводящие трубы хранят "холод", который образовался за счет интенсивной работы регулятора. Температура перескакивает нижний порог, регулятор "пытается" активно выправить возникшую ситуацию. И процесс начинает идти в другую сторону, но уже более интенсивно, чем в первый раз. В результате может возникнуть режим автоколебаний (отрицательная обратная связь в регуляторе "превратилась" в положительную за счет фазового сдвига, обусловленного инерционностью процесса). Следует заметить, что заметный вклад в запаздывание может внести непосредственно сам измеритель температуры, поскольку для измерения относительно невысокой температуры эмульсии и воды невозможно применить быстродействующий пирометрический прибор. Как правило, для этих целей применяется термопреобразователь сопротивления, представляющий катушку, помещенную в достаточно прочный и следовательно массивный кожух. Показатель тепловой инерции такого прибора измеряется временем порядка нескольких десятков секунд. (такой измеритель не быстро реагирует на изменение температуры)When regulating (maintaining a constant) temperature of any component, there are certain difficulties associated with a significant inertia of thermal processes. In this case, if you organize a simple proportional regulator, then the situation will most likely be as follows. When, for example, the limit “positive” temperature is reached, cooling is turned on, but the emulsion will not begin to cool immediately (the heat exchanger and supply pipes store heat), but the process of increasing the temperature will slow down. As a result, the temperature will jump over the permissible limit, the controller will turn on "stronger" slow down even more and finally stop the temperature increase. As the temperature rises, the regulator continues to work for cooling and the temperature begins to drop. The regulator reduces the "effort" of regulation, but the temperature continues to drop and finally reaches the desired value. The controller turns off, but the temperature continues to fall, as the heat exchanger and the supply pipes store “cold”, which was formed due to the intensive operation of the regulator. The temperature jumps to the lower threshold, the regulator "tries" to actively correct the situation. And the process begins to go the other way, but more intensively than the first time. As a result, a self-oscillation mode may arise (negative feedback in the controller "turned" into positive due to a phase shift due to the inertia of the process). It should be noted that the temperature meter itself can make a significant contribution to the delay, since it is impossible to use a high-speed pyrometric device to measure the relatively low temperature of the emulsion and water. As a rule, a resistance thermoconverter is used for these purposes, representing a coil placed in a sufficiently strong and therefore massive casing. The thermal inertia index of such a device is measured by a time of the order of several tens of seconds. (such a meter does not respond quickly to temperature changes)
Причины возникновения вышеназванных колебаний из-за "перерегулирования" хорошо известны и подробно изучены в теории систем автоматического управления. Для борьбы с этим явлением используется "дифференциальный" регулятор, который учитывает скорости протекания процесса, кроме этого, можно учесть запаздывание между воздействием на систему и ее реакцией. (что обычно и делают). Но для описываемого случая использование таких известных приемов весьма затруднено по следующим причинам. Температура охлаждающей воды значительно изменяется в течение года (от +6 - +12 зимой до +32 С° летом); в переходные периоды она только в среднем растет весной и убывает осенью. Изменение температуры воды связано с изменением погоды, а это процесс вероятностный. В 70% случаев погода завтра совпадет с той, которая сегодня, а вот в 30% - нет. При изменении температуры воды (а еще и изменяется ее биологический и химический состав) изменяются и динамические свойства системы охлаждения. "Входная" температура эмульсии также не постоянна и подвержена в определенной степени случайным изменениям. А это также изменяет динамику системы охлаждения. На динамику повлияет и изменение тепловых характеристик подводящих труб и самого теплообменника, а здесь кроме изменения размеров внутренних отверстий (зарастание, коррозия, отслаивание) играет роль температура окружающего воздуха и его влажность. А это, в свою очередь, случайные факторы, которые еще и могут значительно отличаться на разных участках системы подготовки эмульсии. Учесть влияние даже перечисленных факторов очень сложно. Да еще (вполне вероятно), есть факторы и пока не замеченные. Допустим нагрев какого-то участка трубы в солнечный день за счет того, что солнцем нагревается стена, вдоль которой эта труба проложена.The causes of the above oscillations due to "overshoot" are well known and studied in detail in the theory of automatic control systems. To combat this phenomenon, a "differential" controller is used, which takes into account the speed of the process, in addition, you can take into account the delay between the effect on the system and its reaction. (which they usually do). But for the described case, the use of such well-known techniques is very difficult for the following reasons. The temperature of the cooling water varies significantly throughout the year (from +6 - +12 in winter to +32 ° C in summer); during transition periods it only grows on average in spring and decreases in autumn. A change in water temperature is associated with a change in weather, and this is a probabilistic process. In 70% of cases, the weather tomorrow will coincide with that of today, but in 30% - no. When the temperature of the water changes (and its biological and chemical composition also changes), the dynamic properties of the cooling system also change. The "inlet" temperature of the emulsion is also not constant and is subject to some degree of random changes. And it also changes the dynamics of the cooling system. The dynamics will be affected by the change in the thermal characteristics of the supply pipes and the heat exchanger itself, but here, in addition to changing the sizes of the internal holes (overgrowing, corrosion, peeling), the ambient temperature and its humidity play a role. And these, in turn, are random factors that may also differ significantly in different parts of the emulsion preparation system. It is very difficult to take into account the influence of even these factors. Moreover (quite likely), there are factors that have not yet been noticed. Suppose the heating of a section of a pipe on a sunny day due to the fact that the wall heats along this pipe is heated by the sun.
Инерционность системы имеет и положительные свойства, главное из которых состоит в том, что любые (в том числе и случайные) изменения происходят плавно. Причем для данного случая время таких изменений измеряется часами, сутками, неделями и т.д. по нарастанию величины. Единственной величиной, которая может изменяться резко, является расход эмульсии. Однако это изменение происходит следующим образом. При переходе на очередной сортамент вальцовщик подбирает общий расход и расходы по зонам, прокатывая "пробный" рулон (может быть и не один), добиваясь необходимого качества выходного проката. Расходы при этом он изменяет резко и довольно ощутимо. Но это режим подбора расходов. Когда такой подбор сделан и стан работает в основном рабочем режиме, то общий расход эмульсии резко в течение прокатки не изменяется. Поскольку режим подбора является вынужденным и качество "пробного" рулона может быть неудовлетворительным, то при переходе на новый сортамент, естественно, стараются максимально учесть предыдущий опыт. Да и производственную программу стараются составить так, чтобы таких непроизводительных переходов было как можно меньше (группируют заказы таким образом, чтобы лишний раз не перестраивать прокатный стан). Как правило, такие переходы бывают даже не каждый месяц. Т.е. в реальной производственной ситуации общий расход эмульсии для предлагаемого устройства можно считать постоянной величиной.The inertia of the system also has positive properties, the main of which is that any (including random) changes occur smoothly. Moreover, for this case, the time of such changes is measured in hours, days, weeks, etc. by increasing value. The only quantity that can change dramatically is the emulsion flow rate. However, this change is as follows. When switching to the next product range, the roll maker selects the total consumption and expenses by zones, rolling a “test” roll (maybe not one), achieving the required quality of output rolling. At the same time, he changes expenses sharply and quite noticeably. But this is a cost selection mode. When such a selection is made and the mill operates in the main operating mode, the total emulsion flow rate does not change sharply during rolling. Since the selection mode is forced and the quality of the “test” roll may be unsatisfactory, then, when switching to a new assortment, they naturally try to take into account the previous experience as much as possible. And they try to make up the production program so that such unproductive transitions are as few as possible (orders are grouped in such a way as not to rebuild the rolling mill again). As a rule, such transitions do not even occur every month. Those. in a real production situation, the total emulsion flow rate for the proposed device can be considered a constant value.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Вначале его работы происходит настройка устройства без минимизации/оптимизации времени отработки возмущения. Настройка производится не методом проб и ошибок, а исходя из величин, рассчитанных по формуле, характеризующей "физику" процесса. В результате определяется: какое действие должен сделать предлагаемый регулятор для того, чтобы отработать известное возмущение. Это действие (в данном случае время "приоткрытия" или "призакрытия" клапана, регулирующего расход охлаждающей воды) запоминается. Когда в следующий ближайший раз надо будет отработать такое же возмущение, то регулятор просто совершает запомненное действие. Поскольку за время между возникновениями этих двух возмущений параметры системы заметно не изменились (система инерционная), то такое действие будет минимальным по времени, не приведет к "раскачке" системы и уменьшит до нуля возникшее возмущение. Так как параметры системы хотя и медленно, но все же изменяются, то при истечению какого-то времени такое действие не будет доводить до нуля возникающее возмущение. Эта ситуация будет обнаружена предлагаемым устройством и величина действия будет откорректирована с учетом обнаруженной "недоводки". Устройство запомнит эту новую величину и при отработке ближайшего возникшего возмущения будет использовать уже эту новую откорректированную величину.At the beginning of its operation, the device is tuned without minimizing / optimizing the disturbance processing time. The adjustment is made not by trial and error, but on the basis of values calculated by the formula characterizing the "physics" of the process. As a result, it is determined: what action should the proposed regulator take in order to work out a known disturbance. This action (in this case, the time of “ajar” or “closing” of the valve regulating the flow of cooling water) is remembered. When the next next time it will be necessary to work out the same disturbance, the regulator simply performs the stored action. Since the parameters of the system have not noticeably changed during the time between the occurrences of these two disturbances (the system is inertial), such an action will be minimal in time, will not lead to a "buildup" of the system, and will reduce the resulting disturbance to zero. Since the parameters of the system, although slowly but still changing, then after some time this action will not bring to zero the resulting disturbance. This situation will be detected by the proposed device and the magnitude of the action will be adjusted taking into account the detected "deficiency". The device will remember this new value and, when working out the nearest disturbance that has arisen, will use this new corrected value already.
Такое построение регулятора позволяет сочетать:This construction of the controller allows you to combine:
а) высокое быстродействие (только на относительно очень коротком первоначальном этапе имеются неоптимальные затраты времени, в последующем регулятор работает с максимальной скоростью отработки возмущения);a) high speed (only at a relatively very short initial stage there are non-optimal time consumptions, in the future the controller operates at the maximum speed of working out disturbances);
б) высокую точность (при возникновении возмущения регулятор уменьшает это возмущение до нуля); если считать амплитуды возмущений случайными величинами, распределенными по нормальному закону, то при максимальном отклонении ±2°С, среднее (по времени существования) отклонение не превысит ±0,8°С. Действительно, отклонение±2°С существует всего несколько милисекунд, так как регулятор начинает его "устранять" сразу же, как только обнаружит, а отклонение±0°С может существовать десятки минут (регулятор после каждой отработки добивается именно такого отклонения, и система - инерционная);b) high accuracy (when a disturbance occurs, the controller reduces this disturbance to zero); if we consider the perturbation amplitudes as random variables distributed according to the normal law, then with a maximum deviation of ± 2 ° C, the average (over the lifetime) deviation will not exceed ± 0.8 ° C. Indeed, a deviation of ± 2 ° C exists for only a few milliseconds, since the regulator begins to “eliminate” it as soon as it detects it, and a deviation of ± 0 ° C can exist for tens of minutes (the regulator achieves such a deviation after each test, and the system inertial);
в) устойчивость к "раскачке" системы несмотря на высокое быстродействие и точность регулирования.c) resistance to the "buildup" of the system despite the high speed and accuracy of regulation.
Работа устройства начинается с появления сигнала на выходе схемы ИЛИ 20. Сигнал на выходе этой схемы может появиться или с выхода стартового блока 31, или с выхода блока 37 определителя изменения расхода. В свою очередь, сигнал на выходе стартового блока 31 вырабатывается или автоматически после того, как прошло включение устройства, или формируется вручную, нажатием кнопки "Пуск". (Эти схемы типовые и они не показаны). Сигнал на выходе блока 37 определителя изменения расхода формируется в случае, если произошло заметное и заранее определенное изменение величины расхода. (±10% для конкретной реализации на стане 1200 Новолипецкого меткомбината).The operation of the device begins with the appearance of a signal at the output of the OR circuit 20. The signal at the output of this circuit can appear either from the output of the start block 31, or from the output of the flow change determiner block 37. In turn, the signal at the output of the start block 31 is generated either automatically after the device has been turned on, or is manually generated by pressing the "Start" button. (These schemes are typical and not shown). A signal at the output of the flow change determiner unit 37 is generated if a noticeable and predetermined change in the flow rate has occurred. (± 10% for a specific implementation at mill 1200 of the Novolipetsk Iron and Steel Works).
В основе работы устройства лежит использование зависимостей, описываемых уравнением теплового баланса. (Сколько тепла отдала эмульсия, столько тепла получила охлаждающая вода). Для данного устройства вышеназванное уравнение имеет следующий вид:The device is based on the use of dependencies described by the heat balance equation. (How much heat was given by the emulsion, how much heat was received by the cooling water). For this device, the above equation has the following form:
Сэ×Qэ×ΔТэ=Св×ΔQв×ΔТв With e × Q e × ΔT e = C in × ΔQ in × ΔT in
где:Where:
Сэ, Св - удельные теплоемкости эмульсии и воды в соответствии с индексами;With e , With in - the specific heat of the emulsion and water in accordance with the indices;
Qэ - текущий расход эмульсии;Q e - the current flow rate of the emulsion;
ΔТэ - требуемое изменение температуры эмульсии;ΔT e - the desired change in temperature of the emulsion;
ΔТв - перепад температуры охлаждающей воды;ΔТ в - differential temperature of cooling water;
ΔQв - изменение расхода воды, необходимое дляΔQ in - change in water flow required for
обеспечения требуемого ΔТэ. Из вышеприведенного уравнения можно найти величину ΔQв.providing the required ΔT e . From the above equation, you can find the value ΔQ in .
ΔQв=Сэ×Qэ×ΔТэ/Св×ΔТв ΔQ in = C e × Q e × ΔT e / C in × ΔT in
Считая Сэ=Св (реально Сэ на 2-3% меньше, чем Св), получаем:Assuming C e = C in (actually C e is 2-3% less than C in ), we get:
ΔQв=Qэ×ΔТэ/ΔТв (1)ΔQ in = Q e × ΔT e / ΔT in (1)
Две первых величины в правой части этого уравнения известны:The first two quantities on the right side of this equation are known:
Оэ - текущее значение величины расхода эмульсии; оно измеряется соответствующим прибором. (Напомним, что для данной системы "новый" прибор не устанавливается, а используется сигнал с расходомера, использующегося в системе управления режимами прокатки),Oe - the current value of the flow rate of the emulsion; it is measured with an appropriate instrument. (Recall that for this system a “new” device is not installed, but the signal from the flowmeter used in the control system of the rolling modes is used),
ΔТэ - величина, которая в случае старта или изменения расхода вычисляется как разность между измеряемой и требуемой (заданной) температурой эмульсии. В случае же, когда регулятор работает в стационарном режиме (это основной режим) ΔТэ - постоянная величина, равная разности между требуемой (известной) температурой эмульсии и предельно допустимой величиной ее верхней или нижней температуры (также известной);ΔT e - a value that, in the case of a start or a change in flow rate, is calculated as the difference between the measured and the required (given) temperature of the emulsion. In the case when the controller operates in a stationary mode (this is the main mode), ΔТ e is a constant value equal to the difference between the required (known) temperature of the emulsion and the maximum allowable value of its upper or lower temperature (also known);
а ΔТв - определяется как величина разности между температурами воды на выходе и входе теплообменника. Температура на входе измеряется, а температура на выходе принимается равной требуемой (известной) величине температуры эмульсии. Т.е. предполагается, что теплообменник - идеальный и "выходные" температуры и эмульсии и воды - одинаковы.and ΔТ в - is defined as the difference between the water temperatures at the outlet and inlet of the heat exchanger. The inlet temperature is measured, and the outlet temperature is taken equal to the required (known) value of the temperature of the emulsion. Those. it is assumed that the heat exchanger is ideal and the “output” temperatures and emulsions and water are the same.
По трем известным величинам определяется необходимая величина ΔQв.Three known quantities determine the required value ΔQ in .
Техническая реализация вышеописанной процедуры определения величины ΔQв следующая. По сигналу с выхода схемы ИЛИ 20 сигнал величины температуры охлаждающей воды с датчика 9 поступает на вход сумматора 26. В сумматоре вычисляется разность (ΔТв) между температурами воды на выходе и входе теплообменника. Температура на входе измеряется датчиком 9, а температура на выходе задается (задатчик 6) равной требуемой величине температуры эмульсии.Technical implementation of the above procedure for determining ΔQ in the following. According to the signal from the output of the OR circuit 20, the signal of the temperature of the cooling water from the sensor 9 is fed to the input of the adder 26. In the adder, the difference (ΔТ c ) between the water temperatures at the outlet and inlet of the heat exchanger is calculated. The inlet temperature is measured by the sensor 9, and the outlet temperature is set (setpoint 6) equal to the required temperature of the emulsion.
С выхода сумматора 26 величина ΔТв поступает на вход устройства 34 деления, на другой вход которого поступает величина ΔТэ, вычисленная в сумматоре 25 как разность между заданной (уставка: "У") и текущей (датчик 5) температурой эмульсии. На выходе устройства 34 деления имеется величина ΔТэ/ΔТв, поступающая на вход устройства 33 умножения, на второй вход которого поступает с датчика 4 величина текущего расхода эмульсии (Qэ). В устройстве 33 вычисляется величина ΔQв по формуле:From the output of the adder 26, the ΔT value is supplied to the input of the division device 34, the ΔT e value calculated in the adder 25 as the difference between the set (setting: "U") and the current (emulsion 5) temperature is transferred to the other input. At the output of division device 34 has a value of e? T /? T in arriving at the input of multiplication device 33, the second input of which the sensor 4 with the current value of the emulsion flow rate (Q e). The device 33 calculates the value ΔQ in the formula:
ΔQв=Qэ×ΔТэ/ΔТв приведенной в конце 14-й страницы данного описания.ΔQ in = Q e × ΔT e / ΔT in the data given at the end of the 14th page of this description.
Клапан, управляющий расходом воды, имеет известную регулировочную характеристику (в нашем случае - линейную). Известно также время переключения клапана из состояния "полностью открыт" в состояние "полностью закрыт".The valve that controls the flow of water has a known control characteristic (in our case, linear). It is also known the time the valve switches from the "fully open" to the "fully closed" state.
Известны также и основные параметры контура подачи охлаждающей воды (для данного конкретного случая: давление на входе 3-4 атм /избыточное/, резких изменений давления нет, перепад давления на участке "клапан-теплообменник" не более 0,5 атм).The main parameters of the cooling water supply circuit are also known (for this particular case: inlet pressure 3-4 atm / excess /, there are no sharp changes in pressure, the pressure drop in the valve-heat exchanger section is not more than 0.5 atm).
Исходя из известных характеристик клапана и по предполагаемому перепаду давления на клапане можно определить время "призакрытия" или "приоткрытия" клапана, требуемое для того, чтобы обеспечить необходимую величину ΔQв. Эта процедура производится определителем 35 времени.Based on the known characteristics of the valve and the estimated pressure drop across the valve, it is possible to determine the time of “closing” or “opening” of the valve required to provide the required value of ΔQ in . This procedure is performed by the determinant 35 time.
Поскольку при расчете были сделаны известные допущения, характеристики клапана известны с "неабсолютной" точностью, а величина перепада давления на клапане вообще предполагается, то время будет определено с большой погрешностью (ориентировочно даже до - 40%). Величина рассчитанного времени "призакрытия" или "приоткрытия" клапана записывается в запоминающее устройство 36.Since well-known assumptions were made in the calculation, the characteristics of the valve are known with "non-absolute" accuracy, and the pressure drop across the valve is generally assumed, then the time will be determined with a large error (approximately even up to -40%). The value of the calculated time of “closing” or “opening” of the valve is recorded in the storage device 36.
Если температура эмульсии превысила заданный верхний предел, то на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал, устанавливающий первый 10 и шестой 15 триггеры. Сигнал с выхода триггера 10 через схему ИЛИ 16 поступает на вход исполнительного механизма 3 и начинает приоткрывать клапан. Одновременно сигнал с выхода блока 7 через схему ИЛИ 19 поступает на стробирующий вход запоминающего устройства 36 и разрешает перепись информации из него в счетчик 29 времени и запускает отсчет этого времени. При обнулении счетчика 29 на его выходе появляется сигнал, сбрасывающий триггер 10. При этом клапан прекращает приоткрываться.If the temperature of the emulsion has exceeded a predetermined upper limit, a signal appears at the output of the comparison unit 7, setting the first 10 and sixth 15 triggers. The signal from the output of the trigger 10 through the OR circuit 16 is fed to the input of the actuator 3 and begins to open the valve. At the same time, the signal from the output of block 7 through the OR circuit 19 is fed to the gate input of the storage device 36 and allows the information to be transferred from it to the time counter 29 and starts counting this time. When the counter 29 is reset, a signal appears at its output, resetting the trigger 10. At the same time, the valve stops opening slightly.
Во время "движения" клапана и некоторое время после его "остановки" температура эмульсии изменяется в нужном направлении (в данном случае уменьшается). Когда эта температура перестанет изменяться, на выходе дифференцирующего устройства 27 появляется соответствующий сигнал. Этот сигнал разрешает работу сумматоров 23 и 24. Сигнал с выхода установленного триггера 15 разрешает работу сумматора 23, на вход которого с датчика 5 поступает сигнал установившейся температуры. В сумматоре 23 вычисляется величина произошедшего изменения температуры эмульсии (с момента включения клапана и до момента, когда температура эмульсии перестала изменяться). В сумматоре "также вычисляется разность между величиной заданного отклонения и произошедшим изменением. Величина разности поступает на вход вычислителя 38 отношения, где она делится на величину заданного отклонения, т.е. измения, необходимого для того, чтобы добиться нулевого отклонения температуры от задания.During the "movement" of the valve and some time after its "stop" the temperature of the emulsion changes in the desired direction (in this case, decreases). When this temperature stops changing, the corresponding signal appears at the output of the differentiating device 27. This signal allows the operation of the adders 23 and 24. The signal from the output of the installed trigger 15 allows the operation of the adder 23, the input of which from the sensor 5 receives a steady-state temperature signal. The adder 23 calculates the magnitude of the change in the temperature of the emulsion (from the moment the valve is turned on until the moment when the temperature of the emulsion has ceased to change). In the adder "also calculates the difference between the value of the specified deviation and the change that occurred. The value of the difference is fed to the input of the ratio calculator 38, where it is divided by the value of the specified deviation, that is, the change necessary to achieve zero temperature deviation from the reference.
Конкретный пример. В стационарном режиме требуется держать температуру эмульсии в пределах +45±2С°, величина дискреты температуры: 0,1 С°. При достижении +47С° сработал блок сравнения и клапан начал открываться. По истечении рассчитанного времени клапан выключился и после того, как температура перестала изменяться, было определено, что температура уменьшилась на 1,4 С°. Сумматор определяет эту величину и подает ее на вход вычислителя 38 отношения, который находит разницу между заданным отклонением и величиной произошедшего изменения температуры: 2-1,4=0,6. Кроме этого, вычислитель отношения, во-первых, делит 0,6 на 2 и находит величину 0,3; а, во-вторых, делит 0,6 на 1,4 и находит величину 0,429.Specific example. In stationary mode, it is required to keep the temperature of the emulsion within + 45 ± 2 ° C, the value of the temperature discrete: 0.1 ° C. When reaching + 47 ° C, the comparison unit worked and the valve began to open. After the calculated time, the valve turned off and after the temperature stopped changing, it was determined that the temperature decreased by 1.4 ° C. The adder determines this value and feeds it to the input of the ratio calculator 38, which finds the difference between the given deviation and the magnitude of the temperature change that has occurred: 2-1.4 = 0.6. In addition, the ratio calculator, firstly, divides 0.6 by 2 and finds the value 0.3; and, secondly, divides 0.6 by 1.4 and finds a value of 0.429.
С выхода вычислителя 38 отношения первая найденная величина поступает на вход порогового устройства 30, и, если эта величина превысила заданный порог (для данного конкретного случая 0,1, т.е. реагируем на "недоработку" не меньше 0,2 градуса, что повышает помехоустойчивость устройства), то на выходе устройства 30 появляется сигнал, поступающий на входы двух 21 и 22 схем И. Поскольку триггер 15 установлен в "единицу", то на выходе схемы 21 появляется сигнал, устанавливающий триггер 12. Сигнал с выхода этого триггера поступает через схему ИЛИ 16 на вход исполнительного механизма 3 клапана и вновь приоткрывает клапан.From the output of the ratio calculator 38, the first value found is fed to the input of the threshold device 30, and if this value exceeds a predetermined threshold (for this particular case, 0.1, i.e., we respond to a “flaw” of at least 0.2 degrees, which increases noise immunity of the device), then at the output of device 30, a signal appears at the inputs of two 21 and 22 circuits I. Since the trigger 15 is set to “one”, then at the output of the circuit 21 a signal sets the trigger 12. The signal from the output of this trigger comes through input circuit OR 16 body mechanism 3 valves and again opens the valve.
Вторая найденная величина (0,429) поступает на вход устройства 32 умножения, где производится умножение на это число величины, хранящейся в запоминающем устройстве 36. Результат умножения записывается в счетчик 28 времени. Отсчет времени этого счетчика запускается по сигналу с выхода схемы ИЛИ 18, т.е. тогда, когда установлен хотя бы один из триггеров 12,13. При обнулении счетчика 28 на его выходе появляется сигнал, сбрасывающий триггер 12. При этом клапан прекращает приоткрываться и остается в этом положении. (т.е. с учетом результатов предыдущего шага определили величину второго шага и выполнили его).The second found value (0.429) is input to the multiplication device 32, where it is multiplied by this number of the value stored in the memory 36. The result of the multiplication is recorded in the time counter 28. The countdown of this counter is triggered by a signal from the output of the OR circuit 18, i.e. when at least one of the triggers 12.13 is installed. When the counter 28 is reset, a signal appears on its output, resetting the trigger 12. At the same time, the valve stops opening slightly and remains in this position. (i.e., taking into account the results of the previous step, we determined the value of the second step and performed it).
Величина, хранящаяся в запоминающем устройстве 36, поступает на вход умножающего устройства 32, где происходит ее умножение на величину (1+0,429). Результат (произведение) записывается в запоминающее устройство 36. И в ближайший момент, когда возникнет необходимость "подрегулировать" температуру, клапан будет включен на это откорректированное время.The value stored in the storage device 36 is fed to the input of the multiplying device 32, where it is multiplied by the value (1 + 0.429). The result (product) is recorded in the storage device 36. And in the near future, when it becomes necessary to “adjust” the temperature, the valve will be turned on for this adjusted time.
В случае возникновения ситуации, когда температура эмульсии стала ниже нижнего предела (для данного конкретного случая: меньше+43С° (+45С°-2С°)), то работа регулятора начинается с появления сигнала на выходе второго блока 8 сравнения и установки триггера 11. Логика работы устройства в этом случае полностью совпадает с логикой, вышеописанной для случая превышения верхнего предела. Только управляющий сигнал, не приоткрывающий, а призакрывающий клапан, формируется на выходе схемы 17 ИЛИ, а цепь, формирующая возможный второй "шаг" регулятора, реализована на триггерах 13, 14 и сумматоре 24.In the event of a situation when the temperature of the emulsion has dropped below the lower limit (for this particular case: less than + 43 ° C (+ 45 ° C -2 ° C)), the controller starts with the appearance of a signal at the output of the second comparison unit 8 and the installation of trigger 11. The logic of the device in this case completely coincides with the logic described above for the case of exceeding the upper limit. Only the control signal, which does not open, but closes the valve, is formed at the output of the OR circuit 17, and the circuit forming the possible second "step" of the controller is implemented on triggers 13, 14 and the adder 24.
Процедура регулирования, таким образом, заключается в следующем. По включению устройства (или по ручному пуску), или в случае заметного изменения расхода эмульсии делается шаг, для того чтобы уменьшить величину рассогласования между заданной и текущей температурой эмульсии (в случае, если текущая температура превысила заданные пределы). Этот шаг делается не "наугад", а рассчитывается, исходя из "физики" и параметров процесса и характеристики регулятора. Основной параметр этого шага (время "приоткрывания" или время "призакрывания" клапана) запоминается. Далее определяется: какой результат получился в результате сделанного шага. Т.е. на сколько изменилась температура эмульсии после известного воздействия. Считая зависимость между изменением и воздействием линейной (регулировочная характеристика клапана линейная, и диапазон регулирования узкий), определяем величину последующего воздействия. Она рассчитывается, исходя из того, чтобы величина рассогласования стала "нулевой". Если нулевого отклонения добиться не удалось, то делается еще один "шажок", с учетом результатов предыдущего шага. (С учетом реальных параметров системы приготовления эмульсии можно уверенно полагать, что за три последовательных "шага" нулевое отклонение будет достигнуто). Если добились "нулевого" отклонения, то регулирование прекращается и запоминается суммарное воздействие (за время двух или трех шагов). При последующем возникновении отклонения сразу совершается воздействие, равное суммарному. (Опять же можно уверенно полагать, что с учетом реальных параметров системы приготовления эмульсии нулевое отклонение будет достигнуто за этот один шаг, поскольку за время между возникновениями двух соседних отклонений параметры системы сколько-нибудь ощутимо измениться не могут).The regulatory procedure, therefore, is as follows. When the device is turned on (or by manual start), or in the case of a noticeable change in the flow rate of the emulsion, a step is taken in order to reduce the amount of mismatch between the set and current temperature of the emulsion (in case the current temperature has exceeded the set limits). This step is not done “at random”, but calculated on the basis of “physics” and process parameters and the characteristics of the controller. The main parameter of this step (the time of "opening" or the time of "closing" of the valve) is remembered. Next, it is determined: what result was obtained as a result of the step taken. Those. how much the temperature of the emulsion has changed after a known exposure. Considering the relationship between the change and the impact of the linear (the control characteristic of the valve is linear, and the control range is narrow), we determine the magnitude of the subsequent impact. It is calculated on the basis that the value of the mismatch becomes "zero". If it was not possible to achieve a zero deviation, then another "step" is taken, taking into account the results of the previous step. (Taking into account the real parameters of the emulsion preparation system, one can confidently believe that in three consecutive "steps" zero deviation will be achieved). If you have achieved a “zero” deviation, then the regulation stops and the total effect is memorized (during two or three steps). With the subsequent occurrence of a deviation, an effect equal to the total effect is immediately committed. (Again, we can confidently believe that, taking into account the real parameters of the emulsion preparation system, zero deviation will be achieved in this one step, since the parameters of the system cannot significantly change between the occurrences of two adjacent deviations).
В заявляемом устройстве организована диагностика его работы и диагностика работы всей системы приготовления эмульсии, при этом все сигналы, необходимые для диагностики, поступают со схемы регулированияIn the inventive device organized diagnostics of its operation and diagnostics of the entire system of preparation of the emulsion, while all the signals necessary for the diagnosis come from the control circuit
Диагностика осуществляется следующим образом.Diagnosis is as follows.
Если температура охлаждающей воды превысила заданный порог (для данного конкретного случая:+32 С°), то сигнал с выхода порогового устройства 50, устанавливает RS триггер 44, который включает индикатор 55. С этого индикатора оператору выдается информация: "Недопустимо высокая температура (выше+32 С°) охлаждающей воды!"If the temperature of the cooling water has exceeded a predetermined threshold (for this particular case: + 32 ° C), then the signal from the output of the threshold device 50 sets the RS flip-flop 44, which turns on the indicator 55. From this indicator, the operator receives information: "The temperature is unacceptably high (higher +32 ° C) of cooling water! "
Сигнал с выхода схемы 19 ИЛИ (он имеется тогда, когда превышен верхний или нижний порог допустимой температуры эмульсии) поступает на "верхний" вход схемы 49 И, на второй вход этой схемы поступает сигнал со счетчика 50 времени. Это время выбирается, исходя из максимально возможного времени работы клапана; времени, необходимого для того, чтобы клапан "отработал" возмущение при самых неблагоприятных условиях. По истечении этого времени на выходе счетчика 50 появляется сигнал логической единицы. Если в течение этого времени сигнал с выхода схемы 19 ИЛИ не исчез, то на выходе схемы 49 И появляется сигнал, устанавливающий RS триггер 45. Если при этом температура воды не превысила верхний порог, то на выходе схемы 47 И появляется сигнал, устанавливающий RS триггер 42, который включает индикатор 53. С этого индикатора оператору выдается информация: "Длительное (20 сек) превышение допустимого порога температуры эмульсии. Сбой в системе охлаждения!"The signal from the output of the OR circuit 19 (it is available when the upper or lower threshold of the permissible temperature of the emulsion is exceeded) is fed to the "upper" input of the And circuit 49, the signal from the time counter 50 is fed to the second input of this circuit. This time is selected based on the maximum possible valve operating time; the time required for the valve to "work out" the disturbance under the most adverse conditions. After this time, the output of the counter 50 appears a signal of a logical unit. If during this time the signal from the output of the OR circuit 19 does not disappear, then the signal that sets the RS trigger 45 appears at the output of the circuit 49. If the water temperature does not exceed the upper threshold, then the signal that sets the RS trigger appears at the output of the circuit 47 AND 42, which the indicator 53 turns on. From this indicator, the operator is given the information: "A long (20 sec) excess of the permissible temperature threshold of the emulsion. Failure in the cooling system!"
Если клапан полностью закрыт, то на выходе конечного выключателя 40 имеется сигнал логической единицы, если температура эмульсии упала ниже нижнего порога, то на выходе порогового устройства 8 также имеется сигнал логической единицы. Совпадение этих двух сигналов установит (через схему 48 И) RS триггер 43, который включает индикатор 54. С этого индикатора оператору выдается информация: "Температура эмульсии ниже нижнего порога. Регулятор на упоре. Возможно нарушены нагрев и циркуляция эмульсии".If the valve is completely closed, then at the output of the limit switch 40 there is a logic unit signal, if the temperature of the emulsion has dropped below the lower threshold, then at the output of the threshold device 8 there is also a logic unit signal. The coincidence of these two signals will establish (via the 48 I circuit) RS trigger 43, which turns on the indicator 54. From this indicator, the operator receives information: "The temperature of the emulsion is below the lower threshold. The regulator is on the stop. Heating and circulation of the emulsion may be disturbed."
Если клапан полностью открыт, то на выходе конечного выключателя 39 имеется сигнал логической единицы, если температура эмульсии выше верхнего порога, то на выходе порогового устройства 7 также имеется сигнал логической единицы. Если при этом температура воды не превысила верхний порог, то на выходе схемы 46 И появляется сигнал, устанавливающий RS триггер 41, который включает индикатор 52. С этого индикатора оператору выдается информация: "Температура эмульсии выше верхнего порога. Регулятор на упоре. Возможно нарушены нагрев и циркуляция эмульсии".If the valve is fully open, then at the output of the limit switch 39 there is a logic unit signal, if the temperature of the emulsion is above the upper threshold, then at the output of the threshold device 7 there is also a logic unit signal. If the water temperature does not exceed the upper threshold, then the output of circuit 46 And a signal appears that sets the RS flip-flop 41, which turns on the indicator 52. From this indicator, the operator receives information: "The temperature of the emulsion is above the upper threshold. The regulator is on the stop. Heating may be broken. and emulsion circulation. "
Обнуление всех RS триггеров диагностики производится кнопкой 56 сброса.Resetting all RS diagnostic triggers is done by reset button 56.
Предлагаемое устройство является частью АСУ ТП прокатного стана и будет реализовано не в виде специального электронного блока, а на универсальных программирумых логических контроллерах и персональном компьютере. Поэтому индикаторы, например, будут организованы "виртуально" - на экране дисплея компьютера в виде соответствующих мигающих транспорантов с текстом, поясняющим причину появления сигнала. Кнопка, сбрасывающая триггеры сбоев также будет реализована в виде функциональной кнопки на экране. При этом возникновение сбоев и сброс соответствующих триггеров будут автоматически зафиксированы в протоколе работы стана. (С целью повышения ответственности персонала за свои производственные действия).The proposed device is part of the control system of the rolling mill and will not be implemented as a special electronic unit, but on universal programmable logic controllers and a personal computer. Therefore, indicators, for example, will be organized "virtually" - on the computer screen in the form of corresponding flashing transparencies with text explaining the cause of the signal. A button that resets fault triggers will also be implemented as a function button on the screen. In this case, the occurrence of failures and the reset of the corresponding triggers will be automatically recorded in the protocol of the mill. (In order to increase the responsibility of personnel for their production activities).
Относительно диагностики можно сказать следующее. Ее назначение: в случае возникновения отказа или заметного сбоя сразу же обнаружить этот дефект и проинформировать об этом обслуживающий персонал. Это позволит существенно уменьшить вероятность ситуации, при которой сбой или отказ данной системы будет обнаружен только тогда, когда пойдет заметный брак полосы. Понятно, что ошибка обнаруженная поздно, успеет нанести больший ущерб, чем ошибка, обнаруженная в момент ее возникновения, а "изготовление" брака - это вредные затраты времени, материальных, трудовых и энергетических ресурсов.Regarding the diagnosis, the following can be said. Its purpose: in the event of a failure or a noticeable malfunction, immediately detect this defect and inform the maintenance personnel about it. This will significantly reduce the likelihood of a situation in which a malfunction or failure of a given system will be detected only when a noticeable scrap of the band occurs. It is clear that a mistake discovered late will have time to do more damage than a mistake discovered at the time of its occurrence, and “making” a marriage is a waste of time, material, labor and energy resources.
Кроме обнаружения ошибки (отказа или сбоя) обслуживающему персоналу сообщают также и причины, которые могли привести к возникновению обнаруженной ошибки. Более того, при разработке программной части системы приготовления эмульсии можно (через дополнительные меню и всплывающие окна на экране дисплея) дать обслуживающему персоналу дополнительную информацию о том, как действовать в той или иной ситуации, с учетом конкретной гидравлической и электрических схем. Эта информация несмотря на ее очевидность (для разработчика) имеет для обслуживающего персонала высокую ценность, т.к. конкретизирует причины возникновения ошибки и в какой-то мере предписывает порядок поиска и локализации неисправности.In addition to detecting an error (failure or malfunction), the maintenance personnel are also informed of the reasons that could lead to the occurrence of the detected error. Moreover, when developing the software part of the emulsion preparation system, it is possible (through additional menus and pop-ups on the display screen) to give service personnel additional information on how to act in a given situation, taking into account specific hydraulic and electrical circuits. This information, despite its obviousness (for the developer), is of high value to the maintenance staff, as it specifies the causes of the error and, to some extent, prescribes the procedure for searching and localizing the malfunction.
Ускорение процесса поиска и локализации неисправности приводит к уменьшению времени вынужденных простоев, что, по сути, равнозначно повышению производительности на данном участке технологической линии.Accelerating the process of troubleshooting and localization of malfunctions leads to a reduction in the time of forced downtime, which, in essence, is equivalent to an increase in productivity in this section of the production line.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006123884/02A RU2314170C1 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Emulsion temperature control apparatus in cold rolling mill |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006123884/02A RU2314170C1 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Emulsion temperature control apparatus in cold rolling mill |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2314170C1 true RU2314170C1 (en) | 2008-01-10 |
Family
ID=39020116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006123884/02A RU2314170C1 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Emulsion temperature control apparatus in cold rolling mill |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2314170C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104289531A (en) * | 2013-07-18 | 2015-01-21 | 上海宝钢钢材贸易有限公司 | Emulsified liquid temperature optimization setting method of five-rack cold continuous rolling unit |
-
2006
- 2006-07-03 RU RU2006123884/02A patent/RU2314170C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104289531A (en) * | 2013-07-18 | 2015-01-21 | 上海宝钢钢材贸易有限公司 | Emulsified liquid temperature optimization setting method of five-rack cold continuous rolling unit |
| CN104289531B (en) * | 2013-07-18 | 2017-07-21 | 上海宝钢钢材贸易有限公司 | Five Stands Cold Tandem Mill group emulsion temperature optimization establishing methods |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101522325B (en) | Method of monitoring the physical state of a hot-rolled sheet or hot-rolled strip while controlling a plate rolling train for working a hot-rolled sheet or hot-rolled strip | |
| US20130048114A1 (en) | Controlled hydronic distribution system | |
| EP2866117A1 (en) | Distributed adaptive and predictive heating control system and method | |
| US9851118B2 (en) | HVAC system relay autotuning and verification | |
| US20230185297A1 (en) | Time varying performance indication system for connected equipment | |
| CN103402661B (en) | For rolling metal strip, the assay method of the controlled quentity controlled variable of the rolling mill with multiple mill stand | |
| Liu et al. | Algorithm design and application of laminar cooling feedback control in hot strip mill | |
| RU2314170C1 (en) | Emulsion temperature control apparatus in cold rolling mill | |
| CN202270720U (en) | monitor automatic gauge control equipment for high-precision strip steel rolling | |
| JP4890433B2 (en) | Rolled material temperature prediction method, rolled material cooling device control method, and continuous rolling equipment | |
| CN111036685B (en) | Monitoring thickness control method based on improved estimation compensation | |
| JP4259335B2 (en) | Method for correcting model parameters in steel process and method for producing hot-rolled steel sheet using the method | |
| WO2015068257A1 (en) | Production line simulation device | |
| JP4701794B2 (en) | Automatic adjustment device for nonlinear water-cooled heat transfer coefficient model | |
| KR100306147B1 (en) | Method for controlling cooling of hot rolled steel sheet | |
| Zhang et al. | Fault diagnosis using kernel principal component analysis for hot strip mill | |
| EP4060450A2 (en) | Flowrate determination system and method for a flow control valve | |
| WO2010029624A1 (en) | Rolling speed control method of cool tandem rolling machine | |
| JP2015167976A (en) | Winding temperature control method of hot rolled steel sheet | |
| JP2022021794A (en) | Tension variation prediction method, generation method of tension variation prediction model, flying plate thickness changing method, and manufacturing method of steel plate | |
| JPH01162508A (en) | Cooling control method for steel material | |
| US20210199330A1 (en) | Systems and methods for expedited flow sensor calibration | |
| US20220236725A1 (en) | Physical model identification system | |
| US20210018214A1 (en) | Valve assembly with low flow compensation for proportional variable deadband control | |
| JP2007283346A (en) | Method for controlling cooling of rolled stock and rolling equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080808 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110704 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120720 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130704 |