«ипу имени В. А. Трапезникова ран» (стр. 12 из 17)

На точность измерения влияют в основном три фактора: неравномерность движения заготовки в зоне измерения, разрешающая способность датчиков и наличие скола на передней и задней кромках заготовки.

Для уменьшения первой составляющей ошибки необходимо располагать фотодатчики измерителя как можно ближе к разматывателю, так как чем больше путь, пройденный заготовкой, тем ближе ее скорость к установившемуся значению. Но нельзя располагать датчики слишком близко к разматывателю, так как возможно колебание штрипса, что может повторно засветить датчики с возможностью ложного показание измерителя. Кроме того, ошибка от неравномерности движения заготовки может быть уменьшена правильным расположением датчиков.

Датчик диаметра трубной заготовки

Для измерения диаметра трубной заготовки, передающая телекамера установлена сверху формовочного стана и визирована на выходящую из стана трубную заготовку. Электронный блок установлен в машинном зале системы. Искомый диаметр состоит из двух компонент

,

где

– номинальный диаметр трубной заготовки;

– отклонения диаметра трубной заготовки от номинального размера.

На выходе электронного блока имеется напряжение

, а размер задан переключателем и остается постоянным в продолжение прокатки. Этот размер вводится в машину через пульт сменных констант перед началом прокатки. В конструкции блока управления может быть предусмотрен вывод величины на прибор индикации с целью получения информации об отклонении диаметра трубной заготовки от уставки (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Блок-схема измерения диаметра трубной заготовки:

1 – труба; 2 – передающая телекамера; 3 – электронный блок; 4 – блок определения номинального размера; 5 – развязывающий усилитель; 6 – логическое устройство; 7 – цифровой вольтметр; 8 – вычислительная машина

Информация о диаметре трубной заготовке содержится в видеосигнале, поступающем с телекамеры на электронный блок, который определяет величину постоянной составляющей

и отклонения . Напряжение, пропорциональное поступает на развязывающий усилитель, который превращает напряжение, плавающее относительно нуля, в напряжение, фиксированное относительно общего провода. С согласующего усилителя напряжение поступает на цифровой вольтметр, который преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму. Логическое устройство обеспечивает начало преобразования через заданные промежутки времени. После ввода первого измерения в машину дается сигнал на повторное измерение. Логическое устройство вырабатывает импульс на повторный запуск цифрового вольтметра, и второй замер также вводится в машину. После определенного числа замеров блок логики прекращает дальнейшие измерения, а машина по произведенным замерам вычисляет среднее значение, которое в дальнейшем используется как отклонение от , заданного постоянным числом с пульта ввода исходных данных.

Аналогичный датчик измерения диаметра трубной заготовки в виде передающей телекамеры установлен сверху профильно-формовочного стана и визируется на его входную сторону.

Блок-схема измерения диаметра трубной заготовки совпадает с блок-схемой, приведенной на рис. 5. При движении штрипса к формовочному стану он попадает в поле зрения телекамеры, и схема логики дает команду на начало измерения. После заданного числа замеров дальнейший съем информации с датчика прекращается, а машина вычисляет среднее значение отклонения диаметра заготовки

от уставки . Полный диаметр заготовки определяется по аналогии с формовочным станом

.

Окончательно, диаметр трубы измеряется оптико-механическим блоком, визируемым на выходную сторону профильно-калибровочного стана, установленным на стане рядом с измерителем длины трубы.

Как и для датчика диаметра трубной заготовки, результат измерения состоит из постоянной и переменной частей

,

где

– абсолютный диаметр трубы;

– постоянная часть диаметра;

– отклонение от постоянной части.

Постоянная часть вводится в блок управления посредством сменных констант, а переменная часть в виде напряжения подается на цифровой преобразователь, с которого в виде кода вводится в машину. Для уточнеия модели по выражению (5) используется только отклонение

.

Определение толщины стенки трубной заготовки

Этот параметр существенно влияет на выходные размеры трубы, и отказаться от учета его влияния нельзя. Для определения толщины стенки трубной заготовки можно воспользоваться определенным математическим аппаратом или использовать измерительные датчики. В результате для расчета толщины трубной заготовки используется отклонение от средней величины

, (7)

где

– среднее значение толщины стенки трубной заготовки в течение промежутка времени.

Полученная таким образом толщина стенки трубной заготовки усредняется по всем замерам с тем, чтобы использовать ее для прогнозирования по формулам (2) и (4).

На основании статистической обработки результатов измерений определяется дисперсия толщины стенки и вычисляются доверительные интервалы с записью в постоянной памяти блока управления. В процессе работы могут быть случайные сбои или в датчиках, или в технологическом процессе. Например, заготовка может остановиться на позиции измерения длины заготовки, что приведет к неправильному показанию датчика длины заготовки и, как следствие, к ошибочному результату при вычислении толщины стенки. Программой вычисления толщины стенки должно быть предусмотрено сравнение отклонения

с предельными граничными значениями. Если полученная величина находится внутри доверительных интервалов, то она считается достоверной и используется для вычислений в выражениях (2) и (4). В противном случае принимается средняя толщина стенки гильзы, при подстановке которой в выражение (7) получаем нулевое значение. Это приводит к тому, что в том шаге, в котором произошел сбой, поправки модели (вернее, искажения) не произойдет. Но сбой в определении стенки более опасен, если выражение (2) используется для определения величины управляющего воздействия, так как по неверному будет неверно определено необходимое перемещение валков и труба может пойти в брак.

Сравнение с доверительными интервалами позволяет исключить влияние неправильного замера стенки на вычисление корректирующего сигнала.

Датчик положения валка

Положение валков – это единственный параметр, который позволяет корректировать наружный диаметр и толщину стенки трубы после формовочного стана.

Ручная настройка осуществляется при переходе на другой размер проката путем одновременного перемещения всех валков. При этом положение оси прокатки не изменяется. Задачей адаптивной системы является поднастройка стана при стационарном процессе прокатки, а так как обычно не требуется перемещать валок больше, чем на ±2 мм от исходного положения, то поднастройка выполняется только при помощи верхнего валка. Возникающее при этом изменение положения оси прокатки не оказывает влияния на качество трубы.

Для уравнения (2) требуется не абсолютная величина калибра, а только отклонение калибра от исходного положения. В связи с этим оказалось возможным ограничиться только датчиком положения верхнего валка.

Конструкция датчика определяется схемой вычислительной машины. Так, считывание информации может осуществляться системой щеток, расположенных одна относительно другой по правилу V-образного кода. Датчик связан с двигателем перемещения валка через редуктор.

В состав датчика входит также ограничитель, срабатывающий при отклонении валка от исходного положения на величину свыше ±2 мм. Ограничитель используют в системе управления.

2.1.4. Обработка исходных данных

Основным звеном адаптивной системы управления является блок управления, решающий задачи по сбору и первичной обработке информации. Он оценивает параметры модели, определяет необходимую величину корректирующего импульса и осуществляет процесс управления станом.