Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при автоматическом регулировании температуры электрических печей. Цель изобретения - повышение точности устройства за счет применения коррекции воздействия по амплитуде колебания в релейной системе с принудительным включением и отключением, в которой длительность принудительных включений и отключений пропорциональна амплитуде отрицательного и положительного отклонений температуры от заданной. Устройство содержит датчик и задатчик температуры, АЦП, блок сравнения , цифровой компаратор, задатчики коэффициентов пропорциональности, блоки умножения, таймеры, элементы И, компаратор , задатчик прекращения отклонения, сумматор, исполнительный элемент, 1 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) 4772191/24 (22) 21.12.89 (46) 30.05,92; Бюл. N 20 (71) Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (72) М.Б.Шмуэльзон и А.В.Червяков (53) 621.555.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1372278, кл. G 05 В 19/8, 1988.

Черепанов А.И. Динамика систем многоканального позиционного регулирования.

М.: Энергия, 1970, с.20 — 21. 24. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть испольИзобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано, например, для регулирования температуры электрических печей сопротивления,.когда в качестве исполнительного органа используется релейный элемент.

Цель изобретения — повышение точности устройства, На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для регулирования температуры содержит датчик 1 температуры, объект 2 регулирования (электропечь), аналосо-цифровой преобразователь 3, вход которого соединен с датчиком 1, блок 4 сравнения, первый вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя 3. тактовый генератор 5, соединенный с тактирующим входом блока 4 сравнения, задатчик 6

„„5U 1737423 А1 зовано при автоматическом регулировании температуры электрических печей. Цель изобретения — повышение точности устрой- . ства за счет применения коррекции воздействия по амплитуде колебания в релейной системе с принудительным включением и отключением, в которой длительность принудительных включений и отключений пропорциональна амплитуде отрицательного и положительного отклонений температуры от заданной. Устройство содержит датчик и задатчик температуры, АЦП, блок сравнения, цифровой компаратор, задатчики коэффициентов пропорциональности, блоки умножения, таймеры, элементы И, компаратор, задатчик прекращения отклонения, сумматор, исполнительный элемент, 1 ил, температуры, подключенный к второму входу блока 4, цифровой компаратор 7, первый вход которого соединен с задатчиком 6, а второй — с выходом аналого-цифрового преобразователя 3. первый элемент И 8, пер- (,ц) вым входом подключенный к тактовому генератору 5, исполнительный элемент 9, ф первый блок 10 умножения, первый блок 10 умножения, первый вход которого соединен с выходом блока 4, задатчик.11 первого коэффициента пропорциональности, подключенный к второму входу первого блока 10, первый таймер 12, вход кОторого соединен с выходом первого блока 10, а выход подключен к первому входу исполнительного элемента 9, инвертар 13, входом соединенный с выходом цифрового компаратора 7 и вторым входом первого элемента И 8, второй элемент И 14, первый вход которого подключен к тактовому генератору 5, второй

1737423

25

F.= /Тз-Т1/, 35

40 тоткл = Kn2 Q

50 (3) т4 = Кп1 Е. (2) вход соединен с выходом инвертора 13, а выход подключен к выходу первого таймера

12, второй таймер 15, запускающим входом соединенный с выходом второго элемента И

14, а выходом подключенный к выходу первого элемента И 8, второму входу исполнительного элемента 9 и запускающему входу первого таймера 12, задатчик 16 второго коэффициента пропорциональности, задатчик 17 приращения отклонения температуры, сумматор 18, первым входом соединенный с задатчиком 17, а вторым входом подключенный к выходу блока 4 сравнения, второй блок 19 умножения, первый вход которого подключен к выходу сумматора 18, второй вход соединен с задэтчиком

16, а выход подключен к входу второго таймера 15.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от датчика 1, характеризующий температуру объекта 2 регулирования (элек-, тропечь), преобразуется с помощью анало. го-цифрового преобразователя 3 в цифровой код и поступает на вход блока 4 сравнения, С заданной дискретностью по сигналу от тактового генератора 5 в блоке 4 сравнения определяется модуль отклонения текущего значения температуры Т от заданного значения Тз:.Заданное значение температуры Тз устанавливается задатчиком 6 температуры.

В цифровом компараторе 7 осуществляется сравнение цифровых кодов текущей и заданной температур. Если температура Т . объекта регулирования меньше Тз, то на выходе цифрового компэратора 7 появляется сигнал. После достижения Ti значения, равного значению Тз, или превышения его сигнал на выходе цифрового компаратора снимается.

Сигнал на. выходе цифрового компарэтора и импульс от тактового генератора обуславливают формирование сигнала на выходе первого элемента И 8, который через исполнительный элемент 9 включает нагреватель электропечи 2.

В первом блоке 10 умножения осуществляется расчет времени действия управляющего воздействия t4 в соответствии с выражением где Кп1 — пеРвый коэффициент пРопоРциональности.

Значение Кп устанавливается эадатчиком 11 первого коэффициента пропорциональности в зависимости от динамических характеристик электропечи и заданной темпеРатУРы. НастРойка Кп1 осУЩествлЯетсЯ так, чтобы амплитуда положительных отклонений температуры была минимальной.

Рассчитанное время t4 является устав- кой первого таймера 12. Запуск первого таймера 12 производится одновременно. с включением нагревателя электропечи сигналом от первого элемента И 8.

Формирование сигнала на выходе первого элемента И 8 осуществляется.так, чтобы к моменту появления сигнала операция умножения в первом блоке 10 закончилась.

Первый таймер 12 по истечении заданного времени tp через исполнительный элемент 9 отключает электропечь 2.

Следовательно,, если в данном такте управления текущая температура Т1 меньше заданной температуры Тз, то электропечь 2 включается на время, пропорциональное величине положительного отклонения температуры. . При текущей температуре, равной или большей заданной, в начале соответствующего такта управления происходит отключение электропечи 2 (если она включена) на

30 расчетное время отключения t<><>., no истечении которого электропечь 2 включается до следующего такта управления.

Это. происходит следующим образом.

Если Т1 Т3, то на выходе цифрового компэратора 7 сигнал отсутствует. Отсутствие этого сигнала обуславливает появление сигнала на выходе инвертора 13, а затем при поступлении импульса от тактового генератора — формирование сигнала на выходе второго элемента И 14, Таким образом, сигнал на выходе второго элемента И 14 при Т1 >Т3выключает электропечь 2 (если она включена ) и запускает второй таймер 15.

Время, в течение которого электропечь

2 находится в выключенном состоянии при

Т1 T3, определяется по формуле где Кп2 — второй коэффициент пропорциональности, а величина суммарного отклонения температуры находится из выражения =я+Бе, (4) где Ле- приращение отклонения температуры. 1737423

Значение КП2 устанавливается с по. мощью задатчика 16 второго коэффициента пропорциональности, а Ле — с помощью задатчика 17 приращения отклонения температуры в зависимости от динамических характеристик электропечи и заданной температуры. Настройка K

18. Увеличение отклонения температуры на величину h e осуществляется с целью исключения воэможности равенства нулю значения lpyynpq. при Т =Тз(8=0), что привело бы к ухудшению точности регулирования температуры из-за включения электропечи на целый такт управления или даже несколько тактов (пока Т = Тэ). Время отключения электропечи Ip.rn рассчитывается вторым блоком 19 умножения. Рассчитанное время (man является уставкой второго таймера 15.

Формирование сигнала запуска второго таймера 15 и выключение электропечи на выходе второго элемента И 14 осуществляется так, чтобы к моменту появления сигнала выполнялась операция сложения в сумматоре JB и операция умножения во втором блоке 19 умножения.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные Датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь и блок сравнения, тактирующим входом соединенный с тактовым генератором, задатчик температуры, соединенный с вторым информационным входом блока сравнения, а также с первым входом цифрового компаратора, 5 вторым входом соединенного с выходом аналого-цифрового преобразователя, задатчик первого коэффициента пропорциональности, соединенный с первым входом блока умножения, второй вход которого со-, 10 единен с выходом блока сравнения, а выход через первый таймер — с отключающим входом исполнительного элемента, сумматор, первый и второй элементы И, соединенные вторыми входами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, t5 что, с целью повышения точности устройства, в него дополнительно введены последо- . вательно соединенные вторые задатчик коэффициента пропорциональности, блок умножения и таймер, а также инвертор, за20 датчик приращения отклонения температуры, причем сумматор входами соединен с выходом блока сравнения и с эадатчиком приращения отклонения температуры, а выходом. — с вторым входом второго блока ум25 ножения, выход второго таймера, а также выход первого элемента И соединены с запускающим входом первого таймера и с включающим входом исполнительного элемента, выход цифрового компаратора сое30 динен с первым входом первого элемента И, и через инвертор — с первым входом второго элемента И, вторые входы которых соединены с тактовым генератором, выход второго элемента И соединен с запускающим вхо35 дом второго таймера и с отключающим входом исполнительного элемента.

1737423

Составитель Я.Гречишников

Техред M,wîpãåíòàë Корректор С,Шевкун

Редактор ИПатрова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1891 Тираж Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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