Устройство для регулирования технологических параметров

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{5D 1 G 05 D 23/19, 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3756532/24-24 (22) 19.06.84 (46) 30.01.86. Бюл. № 4 (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В,И,Ленина (72) И.Н.Богатырев, В.Г.Воронов, M.Â.ÃóíáèH, А.В.Дюков и Т.А.Яковенко (53) 621. 503. 55 (088. 8) (56) Справочник по интегральным микросхемам. /Под ред. Б.В.Тарабрина, M.: Энергия, 1981, с. 669.

Каффрон Дж. Технические средства микропроцессорных систем. М.: Мир, 1983, с. 89.

Авторское свидетельство СССР

¹ 934461, кл. С 05 D 27/02, G 05 В 23/02. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ, содержащее датчик параметра, усилитель, пороговый элемент, счетчикделитель, четыре элемента памяти, генератор импульсов, счетный триггер, пять элементов И, элемент ИЛИ, элемент задержки, первый формирователь и два исполнительных элемента, причем первый выход первого элемента памяти соединен с входом датчика параметра, а второй его выход— с первым входом первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и вто-рому входам третьего элемента памяти, выход которого соединен с входом первого исполнительного элемента, первый выход датчика параметра подключен к последовательно соединенным усилителю и пороговому элементу, вы.Я „„12О8539 А хад которого подсоединен к счетному входу счетчика-делителя, вход сброса которого соединен с выходом элемента задержки, а выход — с первым входом второго элемента памяти, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а первый и второй выходы второго элемента памяти соединены с вторыми входами перВого и второго элементов И соответс; енна, третьи входы которых подключены к выходу первого формирователя и первому входу пятого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента памяти, при этом выход генератора импульсов подключен к входу счетного триггера и к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами счетного триггера соответСтвенно, а выходы — с входами элемента ИЛИ, причем выход четвертого элемента памяти подключен к входу второго исполнительного элемента, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности раздельной диагностики неисправностей схемы регулирования и исполнительного элемента и повышения надежности устройства, в него введены шестой элемент И, второй и третий формирователи, преобразователь переменного напряжения в постоянное, дифференцирующее устройство, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инвертор, пятый элемент памяти, третий и четвертый исполнительные элементы и узел установки начального состояния, выход которого подключен к вторым входам

1208539 четвертого и пятого элементов памяти, первый вход пятого элемента памяти соединен с выходом шестого элемента И, причем выход усилителя подключен через последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное и дифференцирующее устройство к первому входу третьего формирователя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход — с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого подключен к входу второго формирователя, первому входу четвертого исполнительного элемента и выходу третьего элемента памяти, а выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через инвертор соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго формирователя, первый вход пятого элемента И соединен с вторым выходом второго элемента памяти, первый выход пятого элемента памяти подключен к входу третьего исполнительного элемента и к второму входу четвертого исполнительного элемента, а второй выход пятого элемента памяти соединен с вторым входом первого исполнительного элемента, причем второй выход датчика параметра подключен к второму входу усилителя, третий выход датчика параметра соединен с источником переменного напряжения, четвертый выход датчика параметра подключен к источнику питания, первый вход первого элемента памяти соединен с выходом четвертого элемента И, а второй вход первого элемента памяти подключен к выходу первого формирователя.

2» УстрОиство по пе 1 О т л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик параметра содержит транзистор, транИзобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами и предназначено для использования, например, при регулировании температуры в сушильных устройствах.

Целью изобретения являются обеспечение возможности раздельной диагностики неисправностей схемы регулизисторный оптрон, пять резисторов и термометр сопротивления, причем термометр сопротивления и три резистора образуют измерительный мост, первый вывод которого, подключенный к первому выводу термометра сопротивления и коллектору фототранзистора транзисторного оптрона, явля— ется вторым выходом датчика параметра, второй вывод измерительного моста, соединенный с вторым выводом термометра сопротивления, подключен к общей шине, которым соединены эмиттеры транзистора и фототранзистора транзисторного оптрона, третий вывод измерительного моста является третьим выходом датчика параметра, база транзистора подключена к первому выводу четвертого резистора, второй вывод которого является входом датчика параметра, а коллектор транзистора через обратно включенный фотодиод транзисторного оптрона соединен с одним из выводов пятого резистора, другой вывод которого является четвертым выходом датчика параметра.

3. YCTpOHCTBO IIO lI 1, ч а ю щ е е с я тем, что второй формирователь содержит первый и второй инверторы, элемент задержки и элемент 2И-ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с входом первого инвертора, и это соединение является входом второго формирователя, выход первого инвертора подключен к входу элемента задержки и четвертому входу элемента 2И-ИЛИ-НЕ, выход элемента задержки соединен с вторым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ и через инвертор подключен к третьему входу элемента 2ИИЛИ-НЕ, выход которого является выходом второго формирователя.

2 рования и исполнительного элемента и повышение надежности устройства, На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные лиаграммы его работы; на фиг. 3 — схема датчика температуры.

3 1

Устройство содержит элементы 1-5 памяти, датчик 6 температуры, усилитель 7, пороговый элемент (триггер

Шмидта) 8, счетчик 9, элементы И 1015, счетный триггер 16, при этом счетный триггер 16 и элементы И 12 и 13 образуют генератор 17 двухтактных сигналов (ГДТС), генератор 18 импульсов, элемент ИЛИ 19, элемент 20 задержки, формирователи 21-23, преобразователь 24 переменного напряжения в постоянное, дифференцирующее устройство 25, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26, инвертор 27, исполнительные элементы 28-31 узел 32 установки начального состояния.

Узел 32 установки начального состояния собран, например, по схеме отклю чения питания микропроцессора, при этом к выходу такой схемы подключен инвертор.

Устройство работает следующим образом.

При включении элементы 4 и 5 памяти устанавливаются в исходное состояние. ГДТС 17 выдает с первого выхода импульс начала рабочего цикла, а с второго — импульс для диагностики состояния схемы регулирования.

Импульс диагностики с второго выхода ГДТС 17 в момент времени устанавливает в "1" элемент 1 памяти, в "0" элементы 2,4 и 5 памяти и поступает на элемент 20 задержки (ждущий мультивибратор) ° Импульс с выхода элемента 1 памяти воздействует на датчик 6 температуры, который содержит (см. фиг. 3) транзисторный каскад 33, транзисторный оптрон 34, измерительный мост 35 с датчиком 36 температуры в одном из плеч. В измерительный мост 35 вводится разбаланс, и, если регулятор исправен, то на выходе триггера Шмидта 8 будет последовательность импульсов. При наличии некоторого числа импульсов на выходе триггера Шмидта 8 счетчик-делитель 9 своим выходным импульсом устанавливает в момент времени t< элемент 2 памяти в "1",в результате чего на вход элемента И 10 с выхода элемента 2 памяти подается разрешающий потенциал.

В момент времени t потенциал со схемы 20 задержки запускает формирователь 21, выходной импульс которого возвращает в исходное состояние элемент 1 памяти. Импульсом с выхода

208539 4 элемента 20 задержки счетчик 9 сбрасывается в исходное состояние, При исправной работе регулятора в MoMe»i времени t элемент 2 памяти находится в состоянии, когда с его второго

5 выхода снимается нулевой потенциал, и элемент 4 памяти остается в исходном состоянии, исполнительный элемент 29, управляющий средством сигнализации исправной работы устройства, не срабатывает. В момент времени t импульс с выхода элемента И 11

-/ подтверждает нулевое состояние элемента 3 памяти. Исполнительный элемент 28 не включен. Цикл диагностики закончен.

В момент времени t< импульс рабочего цикла с первого выхода ГДТС 17 через элемент ИЛИ 19 устанавливает элемент 2 памяти в "0" и поступает на элемент 20 задержки. Счетччкделитель 9 при поступлении определенной последовательности импульсов с триггера Шмидта 8 в момент времени t устанавливает в "1" элемент 2 памяти, импульс с первого выхода которого поступает на вход элемечта И 10 и при наличии разрешающего потенциала с второго выхода элемен30 та 1 памяти в момент времени когда импульс со схемы 20 задержки запускает формирователь 21, "1" поступает на первый вход элемента 3 памяти, включается исполнительный элемент 28, воздействующий на объект регулирования.

Так как объект обладает транспортным за: здыванием, то температура объекта не возрастает сразу пс ле момента времени Г ; она возрастает

40. после момента времени t, и напряжение на выходе преобразователя 24 переменного напряжения в постоянное после момента времени t- увеличива7 ется.

В момент времени tg импульс с второго выхода ГДТС 17 производит действия, аналогичные тем, которые были в момент времени t< . Если цепь датчика 6 температуры оборвана или по какой-либо причине на выходе триггера Шмидта 8 не будет определенной последовательности импульсов, элемент 2 памяти остается в состоянии "0". В момент. времени t им55 пульс со схемы 20 задержки запускает формирователь 21, импульс с его выхода проходит через открытый элемент И 14 и перебрасывает элемент 4

1208539 памяти, исполнительный элемент 29 срабатывает, сигнализируя о неисправности регулятора. В случае выдачи на исполнительный элемент 28 сигнала на нагрев объекта управления ("1" на выходе элемента 3 памяти) "1" с выхода элемента 3 памяти поступает также на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26, и, если исполнительный элемент 28 исправен, объект управления нагревается, напряжение на выходе преобразователя 24 переменного напряжения в постоянное увепичивается, поэтому на выходе дифференцирующего устройства 25 — положительное напряжение, при поступлении которого на вход формирователя 23 на выходе последнего будет 0

На входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 будет комбинация, состоящая из "1" и "0" следовательно, с выхода инвертора 27 снят "0", элемент И 15 заперт. Если исполнительный элемент отключается, объект управления 2g остывает, Если исполнительный элемент исправен, то на выходах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ опя-ь будет комбинация, содержащая "0" и "1 „

Формирователь 22 запирает зл"о мент И 15 по его первому входу в моменты включения и отключения исполнительного элемента; длительность импульса формирователя 2" выбирается большей транспортного запаздывания обьекта управления, чтобы не было ложного переключения на резервный исполнительный элемент 31 при исправном основном исполнительном элементе 28 в мсменты включения и отключения нагрева. Формирователь 22 формирует прямоугольные импульсы по фронту и срезу входного сигнала. Если в момент времени С„,, исполнительный элемент 28 отказал, то через время, равное транспортному запаздыванию объекта управления, в момент времени,, гапряжение на выходе преобразователя 24 переменного напряжения в постоянное начинает уменьшаться, и на вхоцах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 будет комбинация, содер1! 11 жа шая дв е 1,, элемент 5 памяти перекл л ча е т с я „ о тключа е т ся неисправный и с и о пни т ел ь ный эл ем е н т 2 8 и включается резервный и спол ни т ел ь ный элем е:- x 3 1 ;. с р а б атыв а ет т а кже исполнит ел ьный элемент 3 0, си г н ализи р ующий о т ом ., ч то основной исполнительный элемент 2 8 неисправен . Аналогично, если иода н си г нал на охлаждение о бъе к т а управления, а ь исполнительном элементе 2 8 произошла неисправность типа КЗ и нагреватель остался в ключ е н ным, т о на вх одах элемента ИС КЛЮЧАЮЩЕ Е ИЛИ 2 6 будет комбинация, с оде ржа щая д в а н 0, и происходит переключ е ние н а резервный исполнительный зл ем е н т 3 1 .

1208539

II tl

t) tgfg tytj9fgg

1у Юм

Фиа 2

1 208539

Д а77 ВГ п емп@огпуры

Заказ 287/57 Тираж 83 7

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Составитель А.Исправникова

Редактор Л.Веселовская Техред Т.Дубинчак Корректор А.Обручар