Устройство для программного регулирования температуры

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для программного управления температурным режимом технологических процессов. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство содержит пусковой элемент 1, кварцевый генератор 2 импульсов, логический элемент И 3, программируемый делитель 4 частоты, переключатель 5 на логических элементах, реверсивный счетчик 6, задатчик 11 скорости изменения температуры, цифровой компаратор 9, задатчик 10 уставок температуры, блок управления 20 направлением счета, триггер 19, логический элемент ИЛИ 17, адресный сдвигающий регистр 18, цифроаналоговый преобразователь 12, датчик 14 температуры, вычитающий элемент 13, исполнительный элемент 15, нагреватель 16, блок 7 аппроксимации характеристики датчика температуры. Устройство обеспечивает регулирование температурных режимов процессов-no заданной программе, включающей участки нагрева, охлаждения и стабилизации температуры, а также автоматическое начало программного регулирования от момента достижения объектом заданной температуры ТначЛ что увеличивает ресурс работы устройства. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 0 23/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4617303/24 (22) 06.12.88 (46).30,11.91. Бюл, М 44 (72) B.Ä.Ëóêüÿíîâ и M.Н.Некрасова (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 978101, кл. 6 05 D 23/19, 1981.

Авторское свидетельство СССР

hh 1196826, кл. G 05 D 23/19, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике автомжического регулирования и может быть использовано для программного управления температурным режимом технологических процессов. Цель изобретения — повышение надежности устройства. Устройство содержит пусковой элемент 1, кварцевый генератор 2 импульсов, логический элемент И 3, программируемый делитель 4 частоты, пе. Ж,, 1695277 А1 реключатель 5 на логических элементах, реверсивный счетчик 6, задатчик 11 скорости изменения температуры, цифровой компаратор 9, задатчик 10 уставок температуры, блок управления 20 направлением счета, триггер 19, логический элемент ИЛИ 17, адресный сдвигающий регистр 18, цифроаналоговый преобразователь 12, датчик 14 температуры, вычитающий элемент 13, исполнительный элемент 15, нагреватель 16, блок 7 аппроксимации характеристики датчика температуры. Устройство обеспечивает регулирование температурных режимов процессов по заданной программе, включающей участки нагрева. охлаждения и стабилизации температуры, а также автоматическое

Ы начало программного регулирования от момента достижения обьектом заданной температуры Тн ч., что увеличивает ресурс работы устройства. 2 ил.

1695277 изотермического участка выдержки;

Щ1,tj3g длительности изотермических участков выдержки;

То-.коя. — конечная температура регу- 55 лируемого процесса охлаждения.

В исходном состоянии ня усTpoYicTBo подано питакицее напрnæeíèå, элементы схемы обнулень:, адресный сдвигающий påгистр 18 находится в первой позиции, при

Изобре гение относитс,. к технике автоматического регулирования и может быть использовано для программного управления температурным режимом технологических процессов.

Цель изобретения,— пс-b! шение надежнос и

На фиг,1 приведена структурная схема устройства; на Фиг,2 — циклограмма его работы. устроЙство содержит ff jjcKoeoé Впе!48НУ

1, генератор 2 импульса, элемент И 3, программируемый делитель частоты (ПДЧ) 4, переключатель 5, реверсивный счетчик 6., блок 7 аппроксимации характеристики датчика температуры, коммутатор 8 кодов, цифровой компаратор 9, задатчик 10 уставок температуры, задатчик 11 скорости изменения темп8ратуры, Цифроан:ЯлОГОвый пр806разователь (ЦАП) 12, вычитающий элемент

13, датчик 14температуры, исполнительный элемент 15, нагреватель 16, элемент ИЛИ

17, адресный сдвигающий регистр 18, запоминающий триггер 19, блок 20 управления направлением счета реверсивного счетчика, состоящего из элемента ИЛИ-НЕ 21, элементов 2 И 22 и 23, элемента 2И-НЕ 24.

Работу устройства рассмотрим на примере выполнения программы регулирования, включающую в себя зону нагрева, состоящую из трех участков с различными скоростями изменения температуры, изотермический участок Bblpep>l(KM мяксимяльНОЙ температуры няГревя в т6чение заданного интервала времени двя участка

С РЯЗЛИЧНЫМИ CKQPOCT> ÌM ИЗМ6Н6НИЯ Температуры в зоне охлаждения с промежуточным изотермическим участком выдержки в заданном интервале Времени

На фиг.2 обозначены:

T c;<. — температура объекта до Включения нагревателя; кривая А — Б — участок нерегулируемог нагрева Объек а;

Тнач. — Начальнав темпеРатУРЯ РегУлирования;

ТН1, Т142, Тоха.1 - уС ГяВКИ ТЕМПератур, flPM КОТОРЫХ ПРОИСХОДИТ ИЗМЕНВНИ6 CKOPGстей нагрева и охлаждения;

Тмакс, — максимальная температура

5 п

30 о, 1 О

40 этом с его выходов поступают ситнял<,. На управляющий вход переключателя 5 и „;— ресный axon ycTBBKM Tlfa . задаT4MKB 10 уставок температуры. Под воздействием управляющего сигнала переключэте ь 5 НЯходится в позиции передачи имгг,л-cf.e;,. выхода элемента И 3, коммутагор 8 Одо: находится В позиции передачи кода с выхоДОВ реверсивноГО счетч !КВ 6, Первый и ВТорой входы блока 20 управления находятся в состоянии "0", установившаяся вследствие этого "1" на го выходе .,:танаьливает реверсивйыЙ сче. Чи.< 6 В pe .-Ким ilpflf ðo, О счета, Пусковой элемент 1 закрыл, на его в Ixoде напряжение логический "0". Генератор 2 импульсов подключен к источнику питания и вырабатывает сигналы стабильной частоты. В память задатчика 11 скорости изменения температуры и задатчикв 10 уставок температуры занесены цанные для рассматриваемой программы регулирования (фиг.2), Б момент подачи ня устройство команды "Пуск" срабатывает пусковой элемент 1.

Напряжение на его выходе изменяется из

".0" в "1". Импульсы напряжения с выхода генератора 2 через элемент И 3 и переключатель 5 начинают .поступать на счетный вход реверсивного счетчика 6 и за короткое

ВРЕМЯ (ДЕСЯТКИ МКС) ЗЯПОЛНЯ;От ЕГO ДО СОСТОяния, когда код ня выходах его разрядов не

СТЯН8Т ОДИНЯКОВЫМ C КОДОМ нач. НЯ ВЫХОдах задатчика 10 уставок темпер т ры. В моме,: г их равенства на выходе цифрового кОмпаратора 9 появляется сигнал, КOTopblM через элемент ИЛИ 17 поступает на вход адресного регистра ",8 и г ереводит его 8 новую позицию. НЯ коммутатор 8 кодов поступает управляющий cMr; ял, который переводит его в положение переда;и када

Т ач. С ВЫ Одя ЗадяТЧИКя 10 уСТВВОК Т8МП6 ратуры на информационные входы ЦАП 12.

Управляющий сигнал с переключателя 5 снимае гся, Аналоговый эквивалент напр;,женил преобразованного кода Тчач. с выхода ЦАП

12 поступает на вычитэющий эг емент 13, на другой вход которого поступает аналоговый сигнал от датчика 14 температуры.

Напряжение, полученное в результате вычитания Одного напряжения из другого, поступает на исполнительный элемент 15, который управляет нагревателем 16, Происходит нерегулируемый нагрев объекта (участок А-В, фиг.2).. При достижении нагреваемым объектом температуры Тнач напряжение на Вь ходе вь читающего элемента 13. становится равным нулю, а затем изменяет знак. В этот момент срабатывает запоминающий триггер 19, Сигнал c его вы1695».; хода через элемент ИЛИ 17 поступает на вход адресного регистра 18 и переводит его в следующую позицию.

Коммутатор 8 кодов возвращается в исходное состояние, на переключатель 5 подается управляющий вигнал. на второй вход блока 20 управления поступает напряжение логической "1", на его первом входе остается напряжение логический "0", в результате чего на выходе блока 20 управления устанавливается напряжение логический "0" и реверсивный счетчик 6 переходит в режим вычитания, на выходах задатчика 10 уставок температуры остается код Т ач. .

На вход реверсивного счетчика 6 начинают поступать импульсы с большой частотой повторения и он быстро возвращается в состояние, когда код на его выходах равен

Тцара, . До этого, во время нагрева обьекта, на счетчик 6 поступали импульсы с выхода

ПДЧ 4 и он находился в неопределенном состоянии. После срабатывания цифрового компаратора 9 адресный регистр 18 переходит в следующую позицию, что является началом регулируемого процесса нагрева по скорости, При этом управляющий сигнал с переключателя 5 вновь снимается, на оба входа блока 20 управления поступает напряжение логический "0", счетчик 6 переходит в режим прямого счета, который сохраняется до окончания участка термостабилизации при температуре Тмакс.о, на соответствующие адресные входы зэдатчиков 10 и 11 поступают сигналы выборки уставок температуры Тн1 и скорости на

УЧаСтКЕ Ткач.о — ТН1 . СЧИтаННЫй ИЗ ЗаДатЧИка 11 скорости кад изменяет коэффициент

ПДЧ 4.

Счетчик 6, находившийся в состоянии кода Тнач., начинает пересчет импульсов с выхода ПДЧ 4, период которых определяет скорость нагрева.

Б момент достижения счетчикам 6 состояния. одинакового с кодом Тн1, на выходе задэтчикэ 10 ат сигнала с выхода цифразага кампаратарэ 9 адресный регистр

18 переходит s следующую позицию, Дале аналогичным образом происходит работа на втором и третьем участках нагрева, На всех участках нагрева выходы разрядов счетчика 6 через коммутатор

8 подключены к ЦАП 12. На участкетермостабилизации необходимо, чтобы код на входе ЦАП 12 оставался постоянным в течеНИЕ ЗаДЭННаГа ВРЕМЕНИ ВЫДЕРЖКИ тв1.

С целью получения интервала тв1 перед началом рабаты устройства в память задатчика 10 уставок заносится код уставки температуры Тус,.о, которая определяется соотношением

55 о 1в1 р

Тусл. = -к — - + Тмакс

Ю

ГДЕ 1в1 — ВРЕМЯ ВЫДЕРЖКИ; — дискретность импульсов на входе .,чегчика 6, Пои достижении температуры нагрева

Т лакс.." переключается коммутатор 8 кодав,на вхоц ЦАП 12 поступает код устэвки Т ак-"

Одновременно на вход цифрового компаратара 9 от задатчика 10 поступает код уставки

Туса, Счетчик 6 продолжает пересчет импульсов с прежней скоростью до момента срабатывания цифрового компаратара 9.

Вследствие этого коммутатор 8 возврашается в прежнее положение, на переключатель

5 подается управляющее напряжение, на второй вход блока 20 управления подается напряжение логической" 1", на вход цифро( ваго кампарэтара 9 от задатчика 10 подается код Т4акс,, Счетчик 6 переключается в режим вычитания и быстро возвращается в состояние Т лакс о

Работа устройства в области охлаждения отличается лишь тем, чта счетчик 6 работает в режиме вычитания, за ис лючением отрезка времени, когда он возвращается в предыдущее состояние

Т,,к. ", после выдержки времени,вг Для этогс на первый вход блока 20 управления па< тупэет напряжение логической 1" на всех участках области охлаждения. а на второй .:ад аступэет напряжение логической "1" талька на время возврата счетчика 6. Па окончании программы регулирования при ка-:ечнай температуре Т„ка к;. выдается сигнал нэ пусковой элемент 1, который останавливает устройство, В процессе работы устраиствэ с выхода

ПДЧ 4 на вход блока 7 аппроксимации пас;-упэет последовательность импульсов, с помощью которых с определенной периодичностью, в зависимости от диапазона температур и точности аппроксимации, вырабатываются сигналы считывэния с элементов памяти данных о нелинейности характеристики конкретного датчика 14 температуры, Дваи ный кад температурной коррекции периодически заносится в счет ик 6, Формула изобретения

Устройство для программного регулирования температуры. содержащее генератор импульсов и пусковой элемент, подключенные выходами к входам элемента

И, к выходу которого подключены последовательно соединенные программируемый делитель частоты, установочным входом связанный с выходом задатчикэ скорости изменения температуры, и блок аппрокси1695277. т дсм.!

Составитель В.Лукьянов

Техред M,Moðãåíòàë Корректор М.Шароши

Редактор Э.Слиган

Заказ 4161 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 мации характеристики датчика температуры, выходом подключенный к установочному входу реверсивного счетчика, последовательно соединенные коммутатор кодов, цифроаналоговый преобразователь, 5 вЫчитающий элемент с датчиком температуры на втором входе, исполнительный элемент и нагреватель, а также цифровой к мпаратор, связанный соответствующими в одами с выходами реверсивного счетчика 10 и задатчика уставок температуры, связанными с информационными входами коммутатора кодов, и адресный сдвигающий регистр, подключенный соответствующими вЫходами-к управляющим входам пускового 15 элемента и коммутатора кодов и к адресным входам задатчиков скорости изменения температуры и уставок температуры, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит пере- 20 ключатель, последовательно соединенные запоминающий триггер и элемент ИЛИ, а в также блок управления направлением счета реверсивного счетчика, установленный на соответствующем входе последнего и содержащий элемент 2И-НЕ, два элемента 2И и элемент ИЛИ-НЕ, выход которого является выходом блока, входы соединены с выходами элементов 2И, одни входы которых подключены к выходу элемента 2И-НЕ, а другие входы — к соответствующим его входам, связанным с соответствующими выходами адресного сдвигающего регистра, причем счетный вход реверсивного счетчика через переключатель, связанный по управляющему входу с соответствующим выходом адресного сдвигающего регистра, подключен к выходам элемента И и программируемого делителя частоты, вход запоминающего триггера и второй вход элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами вычитающего элемента и цифрового компаратора,