Устройство для программного регулирования температуры

 

Изобретение относится к области ,автоматического регулирования, в частности к устройствам программного цифрового регулирования температуры в электротермических установках. Целью изобретения является повьвпение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет организации многоцнклового программного регулирования температуры с автоматическим управлением от пуска до останова устройства. Устройство содержит пусковой элемент, блок управления , первьй и второй счетчики, реверсивный счетчик, блоки памяти и ввода программы, управляе:мый делитель частоты, компаратор, алгебраический сумматор, линеаризатор, аналого-цифровой преобразователь, преобра-tg зователь кодов, блок синхронизации, генератор импульсов, таймер, тири- .сторный нагреватель, датчик, температуры , объект. 2 з.п. ф-лы, 2 ип. (Л CZ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) А1 (51) 4 G 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ, (21) 4247134/24-24 (22) 18.05.87 (46) 07.12.88. Вюл. М - 45 (71) Специальное конструкторско— технологическое бюро с опытным производством Минского радиотехннческого института (72) В.N. Куценко, С.М. Дроздовский и В.Е. Селицкий (53) 621 ° 555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1136120, кл. G 05 D 23/19, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1179294, кл. G 05 13 23/19, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕ ГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к области ,автоматического регулирования, в частности к устройствам программного цифрового регулирования температуры в электротермических установках. Целью изобретения является повьппение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет организации многоциклового программного регулирования температуры с автоматическим управлением от пуска до останова устройства. Устройство содержит пусковой элемент, блок управления, первый и второй счетчики, реверсивный счетчик, блоки памяти и ввода программы, управляемый дели тель частоты, компаратор, алгебраический сумматор, линеаризатор, аналого-цифровой преобразователь, преобра- щ зователь кодов, блок синхронизации, генератор импульсов, таймер, тиристорныи нагреватель, датчик. теипературы, объект. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

14429?9

Изобретение относится к устройствам для программного регулирования температуры различных технологических процессов, в частности для прецизионного регулирования температуры в электротермических установках.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных 1п возможностей устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока управления. 15

Устройство содержит пусковой элемент 1, блок 2 управления, первый счетчик 3, блок 4 памяти и блок 5 ввода программы, управляемый делитель 6 частоты, компаратор 7, лине- 2О аризатор 8 характеристики датчика температуры, реверсивный счетчик 9, аналого-цифровой преобразователь (ЛЦП) 1О, алгебраический сумматор

11, тиристорный исполнительный эле- 25 мент 12, нагреватель 13, датчик 14 температуры, технологический объект

15, блок 16 синхронизации, генератор

17 импульсов, второй счетчик 18., таймер 19 и преобразователь 20 ко- 3() да.

Блок 2 управления состоит из RSтриггера 21, .элемента И 22 и Втриггера 23, причем S-вход триггера

21 является вторым входом блока 2 управления, R-вход RS-. триггера

21 — первым входом, вход элемента

И 22 — четвертым входом,, а В.-вход

D-триггера 23 — третьим входом блока 2 управления. Выход RS-тригге- 1(1 ра 21 является третьим выходом, инверсньп выход D-триггера 23 — первым, а прямой выход D-триггера 23 вторым выходами блока 2 управления.

Устройство работает следующим об" разом.

Перед началом работы с помощью блока 5 ввода программы в блок 4 памяти заносятся данные о программе регулирования температуры (число циклов регулирования, длительность каждого цикла, скорость и направление изменения температуры в цикле, предельная температура цикла), При переключении устройства в

55 рабочий режим D-триггер 23 блока 2 управления устанавливается. в нуль, а первый счетчик 3 блока задания программы — в начальное состояние (цепи установки не показаны), При этом на вьиоде блока 4 памяти появляется информация о первом цикле программы.

От пускового элемента 1 на первый вход блока 2 управления поступает одиночный импульс, устанавливающий

RS-триггер 21 в единицу. Высокий уровень с первого выхода блока 2 управления, поступая на вход элемента И 22, включает блок 16 синхронизации, вырабатывающий импульсы с частотой промьппленной сети.

С выходов блока 4 памяти поступает информация о первом цикле программы: код скорости изменения температуры с первого выхода — на первый вход управляемого делителя 6 частоты, код максимальной температуры с второго выхода — на первый вход компаратора 7, код времени выдержки данной температуры с третьего выхода— на первый вход таймера 19.

Поскольку D-триггер 23 блока 2 управления находится в нулевом состоянии, высокий уровень с второго выхода блока 2 управления поступает на управляемый делитель 6 частоты и включает его. Импульс с выхода блока

16 синхронизации„ привязанный к началу полупериода сетевого напряжения, запускает генератор 17 импульсов, Импульсы с выхода генератора 17. поступают на вход управляемого делителя 6 частоты, с выхода которого на счетный вход реверсивного счетчика 9 подаются импульсы с частотой следования, определяемой заданным из блока, 4 памяти кадом скорости изменения температуры. Код с выхода счетчика

9 поступает на второй вход компаратора 7. На первый вход компаратора 7 подается код заданной температуры из блока 4 цамяти. Управляющие сигналы с второго и третьего .вьиодов компаратора 7, поступающие на входы изменения направления счета реверсивного счетчика 9, устанавливают режим нарастания или снижения температуры в зависимости от соотношения кодов на входах компаратора 7, 1

В случае нарастания температуры содержимое счетчика 9 увеличивается до тех пор, пока выходной код счетчика

9 меньше кода, поступающего на первый вход компаратора 7, вьиодной код реверсивного счетчика 9, соответствую3

14429

;щий текущему значению температуры в данный момент времени, поступает на первый вход алгебраического сумматора ll. На второй вход последнего

5 подается выходной сигнал датчика 14 температуры, преобразованный АЦП 10 в цифровой код и линеаризованный в линеаризаторе 8. Разностный .сигнал с выхода алгебраического сумматора 11 )0 поступает на вход преобразователя 20 кодов, который в зависимости от требуемого закона изменения температуры формирует код на выходе, поступающий на информационный вход второго 15 счетчика 18.

После обработки заданного интервала вр"-.мепи выдержки постоянной температурь; на вь;ходе таймера 19 появляется импульс, по третьему входу сбрасьвающий Р-триггер 23 блока 2 управления. Низкий уровень на первом входе- блока 2 управления переключает первый счетчик 3, который задает адрес следующей команды (следующего цикла) программы. Если в следующем цикле продолжается режим нагревания технологического объекта 15, то процесс продолжается описанным образом.

Если начинается режим охлаждения, тогда код на первом входе компаратотора 7 оказывается меньше хода на втором входе. Сигналы на первом и втором входах компаратора 7 переводят реверсивный счетчик 9 в режим вычитания. Импульсы с выхода управляемого делителя 6 частоты уменьшают содер жимое реверсивного счетчика 9. Выходной код счетчика 9 подается на ВТо рой вход алгебраического сумматора

11, на первый вход которого поступает сигнал с датчика 14 температуры. Код на втором входе алгебраического сумматора ll меньше, поэтому выходной код алгебраического сумматора 11 переключает преобразователь 20 кода таким образом, что на

Передним фронтом импульса с выхода блока 6 синхронизации этот код каждый полупериод сете зого напряжения запись|вается во второй счетчик

18. С выхода генератора !7 импульсы, поступающие на счетный вход второго счетчика 18, увеличивают его содержимое до появления импульса пере— полнения. Импульс переполнения с выхода второго счетчика 18 включает н каждый полупериод тиристорный исполнительныи элемент 12, задающий мощность нагревателя 13. Температура технологического объекта 15 увеличивается до тех пор, пока коды на входах алгебраического сумматора 11 не сравняются, т.е. сигнал с датчика температуры (преобразованный в код

35 и линеаризованный) становится равным выходному коду реверсивного счетчика 9. В этот момент импульс т:ереполнения счетчика 18 появляется в самом конце каждого полупериода сетевого ,напряжения, и на нагреватель 13 подается минимальная мощность.

Таким образом, в данном контуре регулирования производится поддержание температуры технологического объекта 15, равной коду реверсивного счетчика 9. Поскольку содержймое реверсивного счетчиха 9 увеличивается, то увеличивается и температура технологического объекта 15. При этом линеаризатор 8 обеспечивает линейное изменение выходного сигнала датчика 14 температуры во всем температурном диапазоне, а преобразователь 20 кода позволяет изменить подводимую к нагревателю 13 мощность

l I в зависимости от величины выходного кода блока вычитания, т.е. устанавли вать определенный закон приближения температуры технологического объеI

5 к заданной.

В момент совпадения кодов на входах компаратора 7 на его первом выхо— де появляется высокий уровень, который поступает на четвертый вход блока

2 управления и устанавливает через элемент И 22 0 †òðèãã 23 в единицу.

Тем самым выключается управляемый делитель 6 частоты низким уровнем с первого выхода блока 2 управления и останавливается реверсивный счетчик 9.

Высокий уровень с первого выхода компаратора 7 подается также на запускающий вход таймера 1 9, записывая в него код с выхода задания интервала

T:påìåèè постоянства температуры блока -. памя-.п и разрешая работу таймера.

На вход синхронизации таймера 19 поступают импуль"û .с выхода блока 16 синхронна- ции. Таймер 19 в соответствии с кодом. поступившим на его вход задания интервала времени, отсчитывает время выдержки заданной температуры.

1442979 выход сумматора соединен с входом преобразователя кодов, выход. которого соединен с задающим входом второго счетчика, выход которого соединен с входом тиристорного исполнительного элемента, вход синхронизации второго счетчика соединен с выходом блока синхронизации, входом синхронизации генератора импульсов и входом синхронизации таймера, счетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора импульсов и входом опорного сигнала управляемого делителя частоты, вход останова которого подключен к вто- . рому выходу блока управления, третий выход которого соединен с первым входом блока синхронизации, третий вход блока управления соеди.нен с выходом таймера, задаюший вход которого соединен с выходом задания интервала времени поддержания постоянной температуры блока памяти, запускающий вход таймера. соединен с четвертым входом блока управления и с первым выходом компаратора, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами изменения направления счета реверсивного счетчика, второй вход блока синхронизации соединен с фазовым проводом сети, выход реверсивного счетчика соединен с вторым входом сумматора.

1. Устройство,цля программного регулирования температуры, содержащее датчик температуры алгебраический сумматор, также тиристорный исполни- З0 тельный элемент, соединенный с нагревателем, установленный па технологическом "объекте, пусковой элемент, соединенный с первым входом блока управления, первый выход которого соединен со счетным входом счетчика, соединенного выходом с входом задания цикла программы регулирования температуры блока памяти, информационный вход которого соединен с вы- 40 ходом блока ввода программы регулирования температуры, выход задания скорости изменения температуры блока памяти соединен с входом управляемого делителя частоты, выход задания pr уровня температуры — с входом компаратора, выход окончания программы термообработки с вторым входом блока управления, выход управляемого делителя частоты соединен со счет- g0 ным входом реверсивного счетчика, соединенного выходом с вторым Входом компаратора, также преобразователь кодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и 55 расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок синхронизации, генератор импульсов, второй счетчик и таймер, причем третий вход второго счетчика 18 поступает код, обеспечивающий отключение тиристорного исполнительного элемента 12 и нагревателя 13. Технологический объект 15 и вместе с ним датчик 14 температуры начинают охлаждаться, Код на втором входе алгебраического сумматора 11 уменьшается,Если он становится меньше кода на его 10 первом входе то включается нагреватель 13 и поднимает температуру технологического обьекта 15. Тем самым обеспечивается заданная скорость охлаждения технологического объекта 15. 15

Когда на обоих входах ком11аратора

7 значения коцов совпадут, высокий уровень на его первом выходе аналогичпо описанному отключает управляемый усилитель частоты, т.е. оканчи- 20 вается режим охлаждения, и включает таймер 19, т.е. начинается режим выдержки темпера. туры, после чего выполняется следующий цикл. формула изобретения

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тсм, что блок уп" равления содержит ЙБ-тр:;Y.rep, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с синхронизиру10щим ВхОдОм Dтриггера, причем обнуляющий вход RSтриггера является вторым, установочный вход RS-триггера — первьм, обнуляющий вход D-триггера — третьим, а второй вход элемента И вЂ” четвертым выходами блока управления, инверсный выход D-триггера является первым, прямой его выход — вторым, прямой выход RS-триггера - третьим выходами блока управления, установочный вход D-триггера соединен с выходом источника сигнала уровня "1".

3» УстроистВО пО и е 1 ф О т л и ч а ю m е е с я тем, что, в него введены аналого-цифровой преобразователь, выходом соединенный с входом линеариэатора характеристики датj442979

Составитель Я. Гречишников

Редактор О. 10рковецкая Техред Л.Сердюкова Корректор M., Демчик

Заказ 6384/45

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. чика температуры, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом датчика температуры, а выход линеаризатора характеристики датчика температуры — с первым входом алгебраического сумматора.