Устройство для программного регулирования

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащее исполнительный .орган, блок управления, объект регулирования и последовательно соединенные генератор импульсов, первый делитель частоты, блок восстановления , реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, су1 а«шру1С1ций усилитель и триггер, второй вход суммирукадбцо усилителя соединен с выходом датчика температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности, в него введены последовательно соединенные ключевой элемент, второй делитель частоты, счетчик импульсов, второй цифро-аналоговый преобразователь и управляемый ограничитель, выходом соединенный с входом исполнительного органа, причем выход триггера подключен к входам ключевого элемента и блока восстановления, третий вход последнего соединен с выходом блока управления, второй выход кото-рого подключен к второму входу первого делителя частоты, а вход - к второму выходу реверсивного счетчика.

1 (19) (11)

СО(ОЗ СОНЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) 5 В 19 39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3318106/18-24 (22) 20.07.81 (46) 07.05.83. Бюл. 9 17 (72) Л.Я.Гарбер, М.М.Карпенко, Г.M.Màèëîâ и В.M.Mà÷àðàøâèëè (53) 62-503.55(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство .СССР

9 515088, кл. G 05 В 19/39, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 711541, кл..G 05 В 19/39, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ, содериащее исполнительный.орган, блок управления, объект регулирования и последовательно соединенные генератор импульсов, первый делитель частоты, блок восстановления, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, суммируищий усилитель и триггер, второй вход суммирующего усилителя соединен с выходом датчика температуры, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с .целью повышения точности и надежности, в него введены последовательно соединенные ключевой элемент, второй делитель частоты, счетчик импульсов, второй цифро-аналоговый преобразователь и управляемый ограничитель, выходом соединенный с входом исполнительного органа, причем выход триггера подключен к вторым входам ключевого элемента и блока восстановления, третий вход последнего соединен с выходом блока управления, второй миход кото- 3

-рого подключен к второму входу первого делителя частоты, а вход - к второму выходу реверсивного счетчика.

1016772

Изобретение относится к автоматы" ке и может быть использовано, в част- ности, для регулирования температурного режима печей сопротивления.

Электрическая печь сопротивления как объект регулирования характери- 5 зуется обычно большой тепловой инерцией. Дополнительная тепловая инерция определяется местом расположения датчика температуры, а также наличием тепловых экранов между нагревателем и датчиком. В результате сигнал обратной связи по температуре поступает на вход регулятора с запаздыванием. Это приводит к тому, что в моменты включений (первоначальное вклю"15 чение, повторное включение после случайных отключений электрической энергии) неизбежны броски электрической мощности на нагревателе, сокращающие срок службы последнего. При программном регулировании нарушается воспро-. изведение заданной программы даже если предусмотрено восстановление хода выполнения программы после случайных отключений.

В устройстве для устранения влияния временного запаздывания используется второй датчик температуры, установленный на нагревателе. Однако введение второго датчика для измерения температуры нагревателя часто ЗО невозможно из-за конструктивных особенностей нагревателя и его температурного режима (в высокотемпературных печах температура нагревателя достигает 2500-3000 С). Кроме того, 35 усложняется установка задания температуры, так как корректирующий сиг- . нал используется в течение всего процесса регулирования и его величина зависит от диапазона регулируемых 4р температур. Поэтому подобный прием не применим для программного регулирования.

В известном устройстве (1), в качестве сигнала, фиксирукщий вхожцение объекта в нормальный режим, используется величина крутизны изменения тока нагревателя. Подобное построение устройства позволяет вводить корректирукщий сигнал только на время запаздывания, на броски электрической мощности на нагревателе при эхом не устраняются.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее,исполнительный орган, блок управления, 55 объект регулирования и последовательно соединенные генератор импульсов, первый делитель частоты, блок восстановления, цифро- аналоговый преобразователь, суммирующий усилитель и триг-Я) гер, второй вход суммкрукщего усилителя соединен с выходом датчика температуры. Устройство имеет воэмож.ность при повторном включении (например, после случайного отключения электрической энергии) быстро довестк программу до состояния, где был остановлен рабочий процесс, с плавной подачей электрической мощности, подводимой к нагревателю (2).

Однако при регулировании температуры инерционных объектов известное устройство не учитывает наличие временного запаздывания сигнала обратной связи, что также приводит к 6рос. кам электрической мощности нагрева в моменты включений и нарушению воспроизведения заданной программы.

Цель изобретения — повышение точности и надежности устройства, Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для программного регулирования, содержащее исполнительный орган, блок управления, объект регулирования и последовательно соединенные генератор импульсов, первый делитель частоты, блок восстановления, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразо" ватель, суммирующий усилитель и триггер, введены последовательно соединенные ключевой элемент, второй дели.. тель частоты, счетчик импульсов, второй цифро-аналоговый преобразователь и управляемый ограничитель, выходом соединенный с входом исполнительного органа, причем выход триггера подключен к вторьаи входам ключевого элемен-. та и блока восстановления, третий вход последнего соединен с выходом блока управления, второй выход которого подключен к второму входу перво"

ro делителя частоты а вход — к второму выходу реверсивного счетчика.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока восстановления.

Устройство содержит блок 1 управления, первый делитель 2 частоты, генератор 3 импульсов, блок 4 восстановления, реверсивный счетчик 5, первый цифро-аналоговый преобразователь

6, суммирующий усилитель 7, управляемый ограничитель 8, исполнительный орган 9, объект 10 регулирования, датчик 11, триггер 12, ключевой эле" мент 13, второй делитель 14 частоты, счетчик 15 импульсов и второй цифроаналоговый преобразователь 16. Блок

4 восстановления содержит элементы

И«..НЕ 17, 18 и ключевой элемент 19.

Управляемый ограничитель 8 выполнен, например, на дифференциальных усилителях и величина его выходного сигнала, поступакщего на вход исполнительного органа 9, зависит от величины выходного напряжения преобразователя 16, эадаищего уровень ограничения выходного сигнала суммкрукщего усилителя 7. Ключевой элемент 13 (выполненный, например, на основе .микросхем И-ЙЕ 155AA6) срабатывае

1016772 только в том случае, когда íà его уп- управлякщем выходе появляется сигйал равлякщих входах присутствует сигнал логический 0, н ключ 13 закрывалогической единицы. ется, фиксируя такими образом выходУстройство работает следующим об- ное напряжение преобразователя 16. разом. Аналогично устройство отрабатываРучным набором задается программа. 5 ет и повторное включение (после слуработы. устройства, скорость нагрева чайного отключения электрической или охлаждения устанавливается коэф- энергии), счетчик 15 возвращается в фициентом деления делителя 2 частоты, нулевое (рабочее) состояние при вывеличина температуры в режиме Вы- ключении и повторном включении пидержка. устанавливается коэффициен- 10 тания. Таким образом, устройство подтоы заполнения реверсивного счетчи-,готовлено для выполнения (продолжека 5, команда Нагрев нли Охлаж- ния) заданной программы регулировадение задается сигналом. логической ния. 1 или 0 на вход блока 4. В начале нагрева (или при продОлВ момент включения ключ 13 нахо- .15 женин программы после случайного отдится в закрытом состоянии, так как ключения) из-за запаздывания сигнала на выходе триггера 12 присутствует датчика 11 суммирующий усилитель 7 сигнал логический 0, а с управ-. усиливает большой сигнал рассогласолякщего выхода счетчика 15 на ключ вания (разность сигналов преобраэо13 поступает сигнал логическая 1 . 2О вателя 6 и датчика 11). Суммирукщий

Поэтому счетчик остается в нулевом усилитель 7 стремится к насыщению и состоянии и на выходе преобразовате" сигнал на его выходе достигает максиля 16 - нулевой уровень напряжения, мальной величины. Однако этот сигнал который и подается на вход управляе- не поступает на вход исполнительного мого ограничителя 8. В это же время 5 органа 9, так как управляемый ограниимпульсы с генератора 3 через блок 4, читель 8 не пропускает сигнал, превы25 минуя делитель 2, поступают на реввр- вешающий уровень ограничения, задаваесивный счетчик 5, который начинает мый преобразователем 16, который преработать в ускоренном режиме (с час- образует код счетчика 15. Емкость тотой генератора 3), и выходное на- счетчика 15 выбирается такой, чтобы пряжение преобразователя 6 быстро- ЗО напряжение на выходе преобразователя нарастает. 16 достигало величины напряжения наКлючи блока 4 .в зависимости от сьщения суммирутайего усилителя 7. Выходной сигнал ограничителя 8, котосостояния триггера 12 пропускают ими льсы на вход рева а 3 импульсов (ускоренный режим в нию выходногс напряжения преобразовапов о но теля 16. В результате электрическая момент первоначального или повторного включения), или с делителя 2 час- моцность, .подаваемая на нагреватель

:объекта 10 уПравления, нарастает таты.

Выходное напряжение преобразовате- 40

С появлением сигнала с датчика 11 ля 6 быстро нарастает и, как только вго величина превысит напряжение дат- и по мере его нарастания сигнал расчика ll этот момент определяется на- согласования постепенно уменьшается чальной температуро частотой генератора 3), на выходе 45 суммирукщего усилит л тели 7 появляется ниЯ мощи ть ет изменяться в соответствии с сигсигнал, вызывахщий срабатывания тригит ко 13 налом РассогласованиЯ. К этомУ вРеме- гера 12, который переводит ключ блок 4 восстановления, последни раз- 5О счетчика 15 выбира3 че э делитель 2 частоты на: ве ивного счетчика 5. мени запаздывания) сигналами обРатной связи термопары (датчика) ll„ с

После срабатывания триггера 12

15 на его вто вход ключа 13 поступает сигнал логи" чинавт суммировать импульсы, постучтобы нап s выходное напряжение преобразователя еля 14. Емкость счетчи«

16 (авное напряжению насыщения сумни нас е- мирующего усилителя 7) фикисруется достигло величины напряже я жьщ ния суммирукщвго усилителя 7. Время заполнения счетчика 15 задается де-, литвлвм и эави

14 сит от ввличины врв- Введение перечисленных элементов

s еменного занаэдыапаэдывания определяемого за- устраняет влияние р мены запаэ

У и сигнала обратной связи в моменранее .при -настройке устройства. В ваиия сиг л момент заполнения счетчика 15 íà его g5 ты включв чвний и таким образом, повы1016772

Составитель И.швец

Редактор Л.Филь Техред В.Далекорей Корректор Л.Боков

Заказ 3385/47 Тираж 874 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 мает точность и надежность всего устройства.

Применение изобретения улучшает технологические процессы в результате увеличения точности программы при повторных включениях после отключе,ния электроэнергии или первом включении, а также увеличивает надежность устройства в целом при его работе совместно с объектом.