Многоточечный регулятор

 

МНОГОТОЧЕЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий блок обегающих устройств., соединенньш первым выходом с управляющим входом блока цифровых ручных аадатчиков, входом - с блоком основных датчиков, другим выходом через блок разделения во времени процессов измерения и регулирования с регулирующим блоком, третьими выходами через соответствующие накопители аналоговых величин - с исполнительными элементами, а также коррек- . тирующие блоки, выходы которых подключены к соответствующей группе входов блока обегающих устройств, а входы - к выходам соответствующих накопителей аналоговых величин, коммутаторов , управляющий вход которого подключен к первому выходу блока обегакицих устройств, и цифроаналоговый преобразо1ватель, состоящий из э,талонного источника напряжения, переключателя напряжений, резистивного делителя и входного регистра, вход которого соединен с выходом блока цифровых ручных задатчиков, а выход с управляющим входом переключателя напряжений, выход которого соединен с входом резистивного делителя, о тличающийся тем, что, с цепью расширения области применения при одновременном сокращении аппаратурных затрат, регулятор содержит блок дополнительных датчиков, блок суммирования и соотношения, состоящий из первого и второго инверторов, первого и второго сумматоров, элемента ИЛИ и ключа, при этом вход коммуI татора I соединен( с выходом блока дополнитёЛьНьк датчиков, а выход (Л коммутатора - с входом второго инс вертора, четвертый выход обегакицих устройств соединен с входом первого инвертора и с первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом эталонного источника напряжения , управляющий вход ключа соединен с выходом элемента ШШ, а выход 9 4;: 0: с входом переключателянапряжений, первьй вход первого сумматора соединен с выходом первого инвертора, вто|рой вход первого сумматора - с вы ходом резистивного делителя, выход СП первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора, а выход - с вхо- . дом блока обегающих устройств, вход ,элемента ИЛИ соединен с первым выходом блока обегающих устройств.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I )) 4(sl) 6 05 D 23/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВСЕЦГл цг

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, -" .

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3547506/24-24 (22) 04.02.83 (46) 30 ° 06.85. Бюл. Ф 24 (72) И.В. Черных, Н.N. Гончаров и С.А. Слесарев (71) Всесоюзный научно-исследовательский конструкторский институт. научного приборостроения Научно-произ.— водственного объединения "Буревестник" (53) 62 1.555.6(088..8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 667957, кл. G 05 D- 11/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 454761, кл. С 05 В 11/014, 1970. (54)(57) ИНОГОТОЧЕЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий блок обегающнх устройств, соединенный первым выходом с управляющим входом блока цифровых ручных задатчиков, входом — с блоком основных датчиков, другим выходом через блок разделения во времени процессов измерения и регулирования— с регулирующим блоком, третьими выхо дами через соответствующие накопители аналоговых величин — с исполнительными элементами, а также корректирующие блоки, выходы которых подключены к соответствующей группе входов блока.обегающих устройств, а входы — к выходам соответствукицих накопителей аналоговых величин, коммутаторов, управляющий -вход которого подключен к первому выходу блока обегаиицих устройств, и цифроаналоговый преобразователь, состояпрлй иэ эталонного источника напряжения, переключателя напряжений, резистивного делителя и входного регистра, вход которого соединен с выходом блока цифровых ручных эадатчиков, а выход— с управляющим входом переключателя напряжений, выход которого соединен с входом резистивного делителя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения нри одновременном сокращении àïïàратурных затрат, регулятор содержит блок дополнительных датчиков, блок суммирования и соотношения, состоящий из первого и второго инверторов, первого и второго сумматоров, элемента ИЛИ и ключа, при этом вход комму татора соединен(с выходом блока дополнитеЛьных датчиков, а выход коммутатора — с входом второго инвертора, четвертый выход обегающих С устройств соединен с входом первого инвертора и с первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом эталонного источника напряжения, управляющий вход ключа соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход— с входом переключателя напряжений, первый вход первого сумматора соединен с выходом первого инвертора, вто,рой вход первого сумматора — с выходом резистивного делителя, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора, а выход — с входом блока обегающих устройств, вход ,элемента ИЛИ соединен с первым выходом блока обегающих устройств.

1164675

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при автоматизации технологических процессов, где требуетcg многоточечное регулирование соот- 5 ношения двух параметров.

Цель изобретения - расширение области применения при одновременном сокращении аппаратурных затрат.

На фиг. 1 представлена блок-схема, 1б многоточечного регулятора; на фиг, 2 — пример реализации блока обе- . гающих устройств; на фиг. 3 — пример реализации блока раэделейия во времени процессов измерения и регулиро- »5 вания; на фиг. 4 — пример реализации регулирующего блока; на фиг. 5 - пример реализации корректирующего блока; на фиг, б — пример реализации накопителя аналоговой величины; на 20 фиг, 7 — пример реализации цифрового ручного задатчика; на фиг. 8 — при- . мер реализации цифроаналогового преобразователя; на фиг. 9 — пример реализации коммутатора; на фиг. 10пример реализации блока датчика, на фиг. 1 — пример реализации блока суммирования и соотношения.

Блок-схема многоточечного регулятора (фиг. 1) содержит блок 1 основ- Ю алых датчиков, блок 2 обегающих устройств, блок 3 разделения во времени процессов измерения и регулирования, регулирующий блок 4, корректирующие блоки 5, накопители 6 анало-35 говых величин, исполнительные элементы 7, блок 8 цифровых ручных задатчиков, цифроаналоговый преобразователь

9, входной регистр 10, резистивный делитель 11, переключатель 12 напря- 4р жений, эталонный источник 13 напряжения, блок 14 дополнительных датчи.= ков, коммутатор 15, блок 16 суммиро- вания и соотношения, элемент ИЛИ 17, ключ 18, первый инвертор 19, первый 45 сумматор 20, второй инвертор 21 и второй сумматор 22.

Erroz 2 обегающих устройств (фиг,2). состоит из генератора импульсов, выполненного на резисторах 23-26 ° кон- у> денсаторе 27, транзисторах 28 и 29 и микросхеме 30, счетчика 31, дешифратора 32, токовых ключей 33»- 33»», реле 34»- 34»», имеющих по четыре замыкающих контакта, и перемычек у

35»- 35»».

Блок 3 разделения во времени процессов измерения и .регулированйя (фиг. 3) состоит из микросхем 36-39, конденсатора 40 и реле 41, имеющего два запоминающих контакта.

Регулирующий блок 4 (фиг. 4) состоит иэ сумматора, выполненного на операционном усилителе 42 и резисторах 43-46, и двух компараторов, состоящих из операционных усилителей

47 и 48, диодов 49 и 50, транзисторов 51 и 52 и резисторов 53 и 54.

Каждый корректирующий блок 5 (фиг, 5) состоит из потенциометров

55, конденсатора 56, резисторов 57»вЂ”

57»» и переключателя 58 настроек.

Каждый накопитель 6 аналоговой величины (фиг. 6) состоит.из усилителя 59 мощности, в качестве которого используется магнитный усилитель типа УИД, и электродвигатель

60, в качестве которого применяется однооборотный электрический исполнительный механизм постоянной скорости типа ИЭО.

Блок 8 цифровых ручных эадатчиков состоит из переключателей типа

ПП6-11Т ON3.602.160 ТУ (фиг. 7).

Конструктивно этот переключатель выполнен в виде поворотного колеса»барабана, на окружности которого нанесены цифры от 0 до 9. Поворотное колесо закреплено в пластмассовом корпусе, на передней стороне которого имеется окно-прорезь. Размеры этого окна позволяют видеть только одну цифру. Рядом с каждой цифрой имеются рычажки, с помощью которых можно перемещать поворотное колесо, устанавливая любую цифру в прорези корпуса.

Поворотное колесо внутри корпуса имеет четыре контакта, которые в зависимости от установленной десятичной цифры принимают замкнутое или разомкнутое состояние. Причем замкнутое и разомкнутое состояние контактов соответствует переводу десятичной цифры в двоичную систему счисления (см. таблицу).

Для, каждого канала регулирования задатчик состоит иэ трех таких переключателей.

Цифроаналоговый преобразователь

9 (фиг. 8) состоит из входного регистра 61, резистивного двигателя 62, переключателя 63 и эталонного источника 64 напряжения. Переключатель 63 напряжения образовансоответствующимй переключателями. Резистивный делитель 62 образован соответствующими резисторами.

4675 4 ного преобразователя 9 поступает на блок 16 суммирования и соотношения, Выходной сигнал эталонного источника 13 напряжения .цифроаналогового преобразователя 9 подключен к блоку

16 суммирования и соотношения.

Блок 16 суммирования и соотношения, осуществляя функциональное преобразование подключенных к нему сигналов, вырабатывает на выходе сигйал рассогласования.

Сигнал рассогласования с выхода блока 16 суммирования и соотношения и сигнал с выхода соответствующего корректирующего блока 5 блоком 2 обегающих устройств через блок

3 разделения во времени процессов измерения и регулирования подключается к регулирующему блоку 4. Блок 3 разделения во времени процессов измерения и регулирования осуществляет временное разделение моментов подключения датчиков и начала формирования регулирующего воздействия регулирующим блоком 4 для исключения влияния переходных процессов, возникающих при подключении датчиков.

Регулирующий блок 4, алгебраически ,суммируя сигнал рассогласования с вы.хода блока 16 суммирования и соотношения и сигнал с выхода корректирующего блока 5, вырабатывает регулирующее воздействие по определенному закону регулирования (например, по пропорционально-интегральному закону

Сигнал регулирующего воздействия с выхода регулирующего блока 4 блоком 2 .обегающих устройств последовательно во времени распределяется по накопителям 6 аналоговых величин, где осуществляется хранение сигнала регулирующего блока воздействия на период, пока регулируюпптй блок 4 обслуживает последующие каналы. С выхода накопителей 6 аналоговых величин регулирующие воздействия поступают на ис- . полнительные элементы 7 и корректирующие блоки 5. з 116

Коммутатор 15 (фиг. 9) состоит из реле 65< - 65<, каждое иэ которых имеет по одному замыкающему контакту.

Блок 1 основных датчиков и блок 14 дополнительных датчиков (фиг.10) для каждого канала регулирования содержит мазутомер МПСФ для измерения расхода топлива или дифманометр ДИК для измерения расхода газа, нормирующий усилитель, выполненный Hà one- 10 рационном усилителе 66 и резисторах

67 и 68, и линеаризатор, выполнен» ный на операционных усилителях 6971, резисторах 72-83 и диодах 84-87.

В блоке 16 суммирования и соотно- 15 шения (фиг. 11) для реализации инверторов и сумматоров используются операционные усилители: 88 - первый инвертор 19; 89 — первый сумматор

20; 90 — второй инвертор 21; 91 - 20 второй сумматор 22. Обмотка 92 реле и его контакт реализуют ключ 18.

Элемент ИЛИ 17 выполнен на диодах

93<- 93н °

Многоточечный регулятор работает 25 следующим образом, Блок 2 обегающих устройств осуществляет последовательную во времени коммутацию общих и индивидуальных функциональных устройств регуля- ЗО тора, образуя таким образом контуры управления для независимых объектов управления на период времени, достаточный для нормального функционирования объекта, Сигнал с блока 1

35 основных датчиков блоком 2 обегающих устройств подключается к блоку 16 суммирования,и соотношения. Сигналы с блока 14 дополнительных датчиков с помощью коммутатора 15 подключают- 4О ся к блоку 16 суммирования и соотно- . шения. Управление коммутатором осуществляется от блока 2 обегающих устройств.

Заданное значение регулируемого 45 параметра (уставка) в режиме стабилизации или коэффициент соотношения в режиме соотношения для каждого канала регулирования вырабатывается блоком 8 цифровых ручных задатчиков 5О в виде двоично-десятичного кода по сигналам управления от блока 2 обе- гающих устройств. Код с выхода блока 8 цифровых ручных задатчиков по- . ступает на цифроаналоговый преобра- 55 зователь 9, Выходной аналоговый сигнал с резистивного делителя 11 цнфроаналогоРежим работы регулятора для данного канала определяется перемычкой в блоке 2 обегающих устройств: для режима соотношения двух параметров устанавливают перемычку, для режима стабилизации перемычку не устанавливают. Перемычки для каждого канала в отдельности устанавливают оператором перед включением регулятора в систему.

1164675

Наличие перемычек разрешает прохождение последовательных во времени сигналов подключения из блока 2 обегающих устройств на управляющий вход коммутатора 15 и элемент ИЛИ 17. 5

В режиме стабилизации (лри отсутствии для подключенного в данный момент канала перемычки в блоке 2 сбегающих устройств)1 схема регулятора находится в следующем состоянии. 10

Отсутствие сигнала последователь- ного подключения на управляющем входе коьачутатора 15 означает, что по данному каналу многоточечного регулятора не используется дополнитель- 15, ный датчик и величина сигнала на входе -второго инвертора 21 равна нулю и, следовательно, величина сигнала на выходе второго инвертора 21 равна ,,нулю. 20

Отсутствие сигнала последователь-, ного подключения на входе элемента

ИЛИ 17 формирует сигнал управления ключом 18 так, что Второи вход ключа

18 замыкается с его выходом. При этом на вход переключателя 12 напряжений пос- упает сигнал с эталонного источника 13 напряжения. . В режиме с.вбили адыги цифроаналоговый преобразователь 9 (выхода входящего в него резистивного дели-теля 1 1) выдает сигнал, пронорциональный коду входного регистра 10, т.е, 35 гце V — величина сигнала на выходе

Ч резистивного делителя 1j1;

К,1 - коэффициент деления цифро 1аП аналогового преобразователя, соответствующий коду, установленному на цифровом ручном эадатчике;

Š— напряжение эталонного нсвт точника 13. 45

Вьиодной сигнал с резистивного делителя 11 является сигналом заданного значения регулируемого параметра (уставкой).

Сигнал paccoãëàcoâàíèÿ в режиме стабилизации, равный разности сигнала основного датчика .(действительная величина регулируемого параметра) и заданного значения регулируемого па- М раметра, в блоке 16 суммирования и соотношения формируется следующим образом.

Сигнал основного датчика инвертируется первым инвертором 19. Проинвертированный сигнал основного датчика и сигнал уставки с резистивного делителя i", складываются в первом сумматоре 20. Результат сложения в виде сигнала с выхода первого сумматора 20 складывается с сигналом на выходе второго инвертора 21 во втором сумматоре 22. Поэтому — Ч Ч вЂ” Ч

2О 2 2 1 <>ф где V — величина сигнала на выходе

2о первого сумматора 20;

Ч вЂ” величина сигнала на выходе второго сумматора 22;

Ч вЂ” величина сигнала основного датчика.

Регулирующий блок 4 вырабатывает такое регулирующее воздействие, чтобы рассогласование свести к нулю, т.е. чтобы действительное значение регулируемого параметра стало равно заданному. Равенство наступит при V22 = О.

В режиме соотношения (при наличии для подключаемого в данный момент канала перемычки в блоке 2 обегающих устройств) схема регулятора находится в следующем состоянии, Сигнал последовательного подключения с блока 2 обегающих устройств, поступая на коммутатор 15, подключает сигнал соответствующего дополнительного датчика блока 14 на выход второго инвертора 21, Сигнал последовательного подключения формирует на выходе элемента

ИЛИ 17 сигнал управления ключом 18 так, что.первый вход ключа 18 замыкается с его выходом. При этом на вход переключателя 12 напряжений поступает сигнал основного датчика, поэтому

Первый сумматор 20 складывает величины сигналов, присутствующих на его входах: на первом входе Ч,, на втором входе проинвертированный первым инвертором 19 сигнал основного датчика

2о н Чо.) = ай Чо -Чо .

Чо, (" р п)

П оинвертированный вторым инвертором 21 сигнал дополнительного датчика складывается во втором сумматоре 22 с величиной сигнала на выходе первого сумматора 20

7 11о467 8 — (1 К 1 П едлагаемое устройство позволяет, ХЙ 2О Ч 4. 0 Ч ЧЯп %.4у

<> . используя адни и те же блоки осу где 1 - Йа сигнала дополни- . ществлять стабилизацию регул руемого елька.о датчика. параметра относительно заданного

Заданное соотношение двух парамет- значения и регулирование соотношения

5 двух параметров..При этом выбор заданвыходного сигнала 7 т.е. ходного сигнала 7, т.е. ного коэффициента соотношения и заданнога значения регулируемого параметпоэтому ра осуществляется с помощью одного

1Î блока — блока цифровых ручных эадатэначительную экономию технических средств, особенно применительно к многоточечному регулятору.

Двоичный

Десятичная цифра

Состояние контакта

0 1 0 1 0 1 0 1

0 1

Контакт 1

Контакт 2

1 1 0 0

0 0

1 0 0

0 0 1 1 .,:, 0 0

Контакт 3

0 .0

Контакт 4

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

П р и м е ч а н и е. 0 — контакт разомк;-ут, 1 — контакт замкнут. о,дV,. 1 отн где К т„- заданный коэффициент отношения двух параметрон.

Эта формула определяет однознач ное соответствие между Kð и К с,п от

Таким образом, заданное соотношение двух параметров в режиме соотношения и уставка в режиме стабилизации устанавливаются одним и тем же блоком 8

20 цифровых ручных задатчиков. чиков.

Применение многоточечного регулятора позволяе-. сократить затраты на абар -донание, уменьшить габариты и занимаемую площадь эа счет многократного использования функциональных блакан. Поэтому расширение функциональных возможностей регулятора дает

1164675

3164675 Рмлу Я дтГлжаГ, Фиг.7

Юлиуй

Г-

ЮЙФМ14

О -1

Ю йтгаг

ЧЯР66ЯЯющие AuAr

1164675,1

Файюм,Р

ЧЩЯЯЯюзЦУР ФФ4I аюфааи7 Ebruwgl? Оайюкан

Составитель Л. Птенцова

Техред;Л.Чикеш

Редактор Ю. Ковач

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4755 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4