Импульсные датчики положении трубы в стане

д

А

К/1 .

КПп

Рис. 46. Система последовательного изменения скорости группы клетей редукционного стана ( бегущая волна ):

К„2- пЗ ~ делители частоты второй и третьей клетей;; К./7 2- ni ~ ключи управления и 2 з - сумматор,формирующие сигнал Д^ при прохождении переднего конца трубы в клетях стана:

Кз2. - делители частоты; КЛ- JsZ~ ключи управлении и S, Z33-сумматоры, формирующие сигналД^ при прохождении заднего конца трубы соответственно во второй и третьей клетях стаиа

двигателя соответствующей клети. На ри£. 45 делитель k общий для всех клетей стана, делители М и Л/, предназначены для группы клетей с одинаковым коэффициентом, остальные элементы для каждой клети индивидуальны.

При последовательном включении делителей, учитывающих соответствующие коэффициенты, и дальнейшем суммировании их выходов обеспечиваются простота и удобство контроля и наладки системы. Благодаря цифровому заданию коэффициентов k, и N{ обеспечивается высокая точность формирования выходных частотно-импульсных сигналов, пропорциональных заданной скорости.

В системе бегущая волна (на рис. 46 показана одна группа клетей) содержатся импульсные датчики, сигнализирующие о прохождении трубы по клетям стана; программное устройство (выделено штриховой линией на рис. 46), состоящее из регистра памяти РП, дешифратора Д и делителей частоты с коэффициентами деления, соответствующими коэффициентам задания на изменение скорости; ключей управления и сумматоров.

Программное устройство вырабатывает сигналы управления ключами КЛп, КЛд в зависимости от положения трубы в стане и задания на изменение скорости групп клетей, которые, в свою очередь, определяют время подключения выходов делителей частоты fe , к сумматорам 2 , S3.

Делители к„, ключи КЛ и сумматоры S предназначены для формирования сигнала -f А/, при прохождении переднего конца трубы по клетям стана, а К^, КЛ и Eg формируют сигнал - Д/ при прохождении заднего конца трубы. Когда труба заполняет все клети стана (установившийся режим), система бегущая волна отключается. Коэффициенты fe и feg также заданы в цифровой форме, при этом обеспечивается достаточно высокая точность формирования сигналов ± Aft-

Внедрение данной системы, разработанной НИИ ХЭМЗом и Тяжпромэлектропроектом, позволит расширить

сортамент выпускаемых труб, повысить производительность стана, уменьилить количество некондиционных труб и,улуч-шить их качество.

3. ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

В частотных цифроаналоговых системах целесообразно для наблюдения и контроля представлять информацию об измеряемой величине в цифровой форме. Это позволяет сочетать высокую точность измерения с наглядностью, а также в большинстве случаев исключать ошибку при считывании.

I Любое устройство цифровой индикации построено на счетчике, в котором подсчитывается число импульсов либо за эталонный интервал времени при измерении скорости и положения (для частотного датчика положения), либо за интервал времени, определяемый режимом работы контролируемой системы, при измерении соотношения скоростей и положения, когда перемещение определяется количеством импульсов. Время измерения зависит от единицы измерения контролируемой величины и допустимой погрешности.

Устройства измерения частотно-импульсных сигналов отличаются вводимыми дополнительными схемами, которые устраняют погрешность измерения в единицу младшего разряда и уменьшают время, необходимое для выполнения логических операций.

Структурная схема для измерения частоты вращения показана на рис. 47. Кварцевый генератор КГ вырабатывает эталонные частоты и F которые сдвинуты во времени по отношению друг к другу на полпериода. Частота F поступает на делитель частоты ДЧ, выходы которого соединены с логической схемой управления СУ, предназначенной для открывания схемы совпадения СС на эталонное время измерения и формирования логических сигналов переноса ,и сброса. Эталонное время измерения Tji = 60/(пб), где

д

сси

дчт

п - число импульсов датчика за 1 мин 8 - заданная абсолютная точность измерения за 1 мин~.

Импульсы измеряемой частоты с датчика Д через формирователь Ф поступают на схему синхронизации ССИ, на второй вход которой приходят импульсы эталонной частоты Использование схемы синхронизации позволяет избежать потери информации и сбои при прохождении импульсов через схему совпадения -- I , 111, СС в счетчик Сч. По окончании

1 riLjTivl бремени измерения информация

из счетчика импульсом переноса через схемы совпадения СС1 переписывается в регистр памяти РП. Импульс сброса, вырабатываемый в конце импульса переноса, сбрасывает счетчик импульсов и делитель частоты в нулевое состояние, начиная тем самым новый цикл измерения. С регистра памяти информация об измеряемой частоте вращения через дешифратор Д1 и усилитель мощности УМ поступает на цифровые индикаторы ЦИ.

При определении соотношения двух частот вращения используется подсчет количества импульсов одной частоты за временной интервал, задаваемый второй частотой. При этом может быть использована схема, аналогичная показанной на рис. 47. В этом случае одна из измеряемых частот подается на делитель частоты (она определяет временной интервал измерения), а вторая через схему совпадения - на счетчик импульсов. Точность и временной интервал измерения в таких схемах будет расти с увеличением емкости делителя частоты, задающего измерительный цикл. Здесь целесообразно применять делитель частоты с переменной емкостью, которая могла бы увеличиваться по мере возрастания измеряемых частот. Это позволяет уменьшить дина-

Рис. 47. Структурная схема цифрового измерителя частоты вращения

мическую погрешность при определении соотношения сигналов низкой частоты и обеспечить высокую точность в верхней части диапазона измерения.

Устройство измерения частотно-импульсных сигналов выполнено на интегральных схемах серии К155 с применением для делителя частоты и счетчика импульсов элементов средней интеграции К155ИЕ, поэтому можно использовать серийно выпускаемые индикаторы Ф207, состоящие из регистра памяти, дешифратора, усилителя мощности и индикаторной лампы типа ИН.

4. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ САУ

Конструктивное исполнение. Элементной базой для цифровых и аналоговых систем управления в настоящее время являются интегральные микросхемы малой и средней степени интеграции. Микросхемы устанавливают на платах с одно- или двухсторонним печатным монтажом. Многослойные печатные платы для промыш.1тенных САУ практически не применяются. Наиболее распространены платы размером 100 X 160 мм и 150 X 160 мм. В передней части платы устанавливается лицевая панель, на которой размещаются контрольные гнезда, регулируемые резисторы, устройства индикации и др. Для соединения с остальной схемой платы могут снабжаться штепсельными разъемами или иметь специальные места для пайки внешних цепей. В последнем случае соединение получается более надежным, но усложняется его эксплуатация.

Печатная плата является наименьшим сменным модулем системы. Систему управления разбивают на единичные сменные модули по способу выделения однотипных функциональных узлов. С помощью такого способа обеспечивается построение системы с ограниченным количеством сменных модулей, что упрощает проектирование и эксплуатацию системы, позволяет снизить время простоев за счет замены неисправного модуля резервным. Печатные платы уставав-

ливаются в кассеты, причем в современных конструкциях монтаж между платами также выполняется печатным. Кассеты размещаются в шкафах с двухсторонним обслуживанием или на поворотных рамах для возможности доступа к монтажу. Рамы могут устанавливаться в два ряда.

При компоновке шкафов САУ не рекомендуется размещать в них силовую и контактную аппаратуру, являющуюся источником помех при работе цифровых и аналоговых устройств. Система питания устройств управления состоит из первичного источника (сеть напряжением 220 или 380 В и частотой 50 Гц) и вторичных источников цепей питания.

Вторичные источники состоят из понижающих трансформаторов, выпрямителей, фильтров и стабилизаторов напряжения. Надежность системы питания обусловливает надежность всей САУ, поэтому мощность вторичных источников выбирается с запасом, чтобы в реальном режиме все узлы питания были недогружены. Вторичные источники питания снабжены аппаратурой контроля выходных напряжений и защиты от перегрузки. Предусматривается выработка логического сигнала в систему блокировок о наличии напряжения вторичных источников.

Помехоустойчивость цифроаналоговых систем. Построение САУ на интегральных микросхемах привело наряду с уменьшением габаритов и повышением надежности к резкому снижению мощности сигналов управления. При соизмеримости сигналов помех с полезными сигналами происходят нарушения в работе систем, появляются дополнительные погрешности и ложные срабатывания.

Повышение помехоустойчивости САУ достигается специальными схемами, конструктивными решениями, а также соблюдением соответствующих правил при монтаже и наладке системы. При проектировании САУ основное внимание уделяется борьбе с помехами, воздействующими по цепям питания и входным цепям цифроаналоговых регуляторов.

Внутреннее сопрохивление источников питания микросхем оказывает значительное влияние на их помехоустойчивость. Для повышения помехоустойчивости необходимо: 1) использовать для питания микросхем стабилизаторы напряжения с низким внутренним сопротивлением; 2) выбирать площ,адь сечения шин и проводов цепей питания по максимально допустимому падению напряжения, которое не должно превышать 0,05 В; 3) использовать для цепей питания медные шины; 4) максимально сокращать длину цепей питания от стабилизатора напряжения к приемникам, а также исключить влияние работы одних модулей на другие.

Рекомендуется устанавливать конденсаторные фильтры по цепям питания в каяодом модуле, быстродействующий (т. е. отрабатывающий импульсные изменения входного напряжения) стабилизатор напряжения в каждой кассете, а раздачу питания по шкафу производить постоянным напряжением от общего выпрямителя.

Для защиты элементов системы управления от проникновения помех сети рекомендуется цепи питания переменного тока напряжением 220 и 380 В и частотой 50 Гц прокладывать отдельным жгутом с расстоянием до жгутов цепей управления не менее 60 см, а также предусматривать электростатические экраны в виде разомкнутого витка из металлической фольги или разомкнутой однослойной обмотки между обмотками всех трансформаторов вторичных источников питания.

Для повышения помехозащищенности цифроаналоговых систем по входным цепям при проектировании рекомендуется принимать следующие меры:

а) выполнять нулевой провод, т. е. провод, присоединяемый к нулевой точке источников, постоянный потенциал которого принят равным нулю, в виде медной шины с радиальной (а не последовательной) разводкой от нее к модулям. Разводку к модулям рекомендуется выполнять по кратчайшим путям проводом большого сечения;

б) не оставлять незадействованными входы микросхем, соединяя все свободные входы либо с нулевой точкой, либо с источником питания в зависимости от вида и функционального назначения конкретной микросхемы;

в) все нуль-органы выполнять с петлей гистерезиса, ширина которой определяется допустимым уровнем помех;

г) все входные цепи выполнять экранированными проводами с изолированным экраном (во избежание многократного соединения экрана с корпусом) и с соединением экрана с нулевой точкой у приемника;

д) производить потенциальное разделение с удаленными аппаратами и узлами управления с регистрирующими приборами, шунтами и делителями напряжения.

Наибольшие помехи появляются в линиях передачи информации, поэтому для достижения требуемой помехоустойчивости системы, кроме мер, принимаемых при проектировании, необходимы специальные меры, принимаемые при монтаже систем, направленные на снижение помех.

Одним из наиболее действенных методов борьбы с помехами является раздельная прокладка цепей различного назначения. Для исключения влияния силовых цепей на линии информации необходимо их пространственное разделение на всем протяжении (особенно, если трассы этих линий параллельны), а необходимые пересечения должны производиться под прямьш углом.

Особое внимание должно быть уделено взаимному расположению цепей передачи информации и силовых цепей вращающихся машин, статических преобразователей, трансформаторов, реакторов станций управления с контактной аппаратурой и шинопроводов.

Группировать цепи в один кабель необходимо с учетом их возможного взаимного влияния. Все кабели и провода необходимо по возможности прокладывать кратчайшим путем и не применять промежуточные клеммники, при этом их необходимо прокладывать в трубах на расстоянии не менее 0,75 м, абез труб - на расстоянии не менее 1,5 м от

силового оборудования (металлические ограждения оборудования также считаются источниками помех).

Для уменьшения уровня помех рекомендуется попарная скрутка проводов в линии, причем снижение шага скрутки повышает помехоустойчивость линии. Благодаря малой индуктивности оплетки хорошее подавление помех обеспечивают экранированные и коаксиальные провода. Наводки могут быть снижены при уменьшении площадей контуров, образованных оплетками кабелей и проводами. Как правило, в соединительных кабельных линиях остаются резервные жилы, которые могут образовывать замкнутые электрические контуры с сопротивлением, зависящим от сопротивления изоляции. При воздействии внешних электромагнитных полей в этих контурах индуктируются паразитные ЭДС, которые являются источником дополнительных помех для задействованных цепей кабеля. Для исключения подобных явлений рекомендуется все резервные жилы соединять с обоих концов кабеля накоротко и присоединять к нулевой точке. Соблюдение указанных мер позволяет существенно улучшить помехоустойчивость системы.

Эксплуатация цифроаналоговых систем. Основным этапом по вводу систем в эксплуатацию является наладка, заключающаяся в проверке всех цепей, настройке рабочих режимов проектных параметров системы, проведении контрольных испытаний перед включением системы в работу после монтажа.

При наладке по тест-программам проверяют набор выходных сигналов при подаче на вход устройства заданных входных сигналов. Наладка системы производится в следующей последовательности. Прозвонка и контроль изоляции входных и выходных междукассетных цепей связи в шкафах, а также межшкафных соединений и линии передачи информации от датчиков и аппаратов управления и к цифровым индикаторным устройствам при вынутых модулях

Контроль работоспособности модулей, аппаратуры управления и индикаторных устройств. Эта проверка произ-

водится по тест-программам, приведенным в инструкциях по наладке соответствующих элементов, на специализированных контрольно-испытательных стендах. Выявленный неисправный элемент должен быть заменен заведомо исправным резервным элементом. Неисправный элемент целесообразно проверить по специальной диагностической программе для выявления причины отказа.

Прозвонке и контролю работоспособности подвергаются все узлы САУ независимо от того, производились ли ранее эти операции на заводе-изготовителе или нет. Это вызвано тем, что отказы модулей, нарушения монтажа и другие повреждения происходят не только при работе, но и во время хранения, транспортирования и монтажа на объекте.

Проверка работоспособности системы в целом по соответствующим тест-программам с помощью имитации входных и контроля выходных сигналов при отклоненных датчиках, аппаратуре управления и объекте управления.

Контрольные испытания системь! на время непрерывной работы в течение заданного времени. По окончании этих испытаний контролируется тепловой режим в шкафах и кассетах и работа системы при установившейся температуре окружающей среды.

Согласование датчиков, аппаратуры управления и индикаторных устройств с системой. Эта операция заключается в установке требуемой полярности сигналов от датчиков, согласовании полярности, амплитуды и последовательности ввода сигналов аппаратов управления с входными параметрами системы, настройке нулевых уровней и масштабов индикаторных устройств.

Настройка контрольных параметров системы с помощью регулирующих устройств, установленных на модулях.

Проверка работы САУ в реальных условиях, т. е. с действительными входными сигналами, подключенными датчиками, аппаратурой управления, индикаторными устройствами. Заключительным этапом наладки является приведение в порядок монтажа и сдача САУ в эксплуатацию.