Устройство для автоматического регулирования технологического параметра

 

. Изобретение относится к устройствам, осуществляющим каскадное автоматическое регулирование различными аепрерывными технологическими процесСёГми и может найти применение при регулиЬрЬании влажности бумажного полотна, в ырабатываемого бумагоделательной машийой. Целью изобретения является повышение качества процесса регулирования. Сущность изобретения: устройство содержит два датчика 4. 11. два регулятора 5, 7, задатчик G, сумматор 12, два блока дифференцирования 15, 16, два блока переключения 17, 19, два блока коррекции 13, 14 и исполнительный механизм 10. 4-5-7-10; 11-7; 11-12-17-18-19- 14-7; 6-5; 6-13-12-Г6-19; 6-15-17. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s 0 21 F5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ,: (21) 4832887/12 (22) 12.05.90 (46) 23.08.92. Бюл. N 31 (71) Всесоюзный государственнйй институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности (72) В.В.Вознесенский (56) Авторское свидетельство СССР

N- 829754, кл. С 05 О 22/00, 1979, Авторское свидетельство СССР

N 1011751, кл, 0 21 F 5/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА (57), Изобретение относится к устройствам, осуществляющим каскадное автоматиче3

ÄÄ5U „„175б438 А1

2 ское регулированйе различными: непрерывными технологическими:процессами;:"и может найти прймененйе при регулировании влажности бумажного полотна, вирабатываемого бумагоделательной машийой.

Целью изобретения является повышение качества процесса регулирования. Сущность изобретения: устройство содержит два датчика 4, 11, два регулятора 5, 7, задатчик 6, сум мата р 12, два блока дифференцирования 15; 16, два блока переключения 17, 19, два блока коррекции 13, 14 и исполнительный механизм

10. 4 — 5 — 7 — 10; 11-7; 1"1-12-.17-18-19—

14-7; 6 — 5; 6 — 13-12 — 16-.19; 6-1 5-17. 2 ил.

1756438

Изобретение относится к устройствам. осуществляющим каскадное автоматическое регулирование различными технологическими процессами, и может найти преимущественно применение в целлюлозно-бумажной промышленности при регулировании влажности бумажного полотна, вырабатываемого на бумагоделательной машине, в химической промышленности при регулироваййи таких теплоэнергетических объектов как температура теплоносителя в сушильных установках, расход. торкрет-массы при торкретировании внутренней огнеупорной поверхности металлургическйх агрегатов и пр, Цель изобретения — повышение качества процесса регулйрования, Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования технологического параметра, преимущественно влажности бумажного полотна, включающее датчик технологического параметра; соединенный с первым входом корректирующего регулятора, выход которого подключен к первому входу стабилизирующего регулятора. эадатчик технологического параметра, подключенный к второму входу корректирующего регулятора, к первому блоку коррекции и к первому блоку дифференцирования, датчик промежуточного параметра соединительный с вторым входом стабилизирующего регулятора, выход которого связан с исполнительным механизмом, сумматор, связанный входами с датчиком промежуточного параметра и с выходом первого блока коррекции, диодный блок, вход которого связан с выходом первого блока переключения, подключенного входами с. выходами сумматора и первого блока дифференциро вания, и второй блок коррекции, дополнительно содержит второй блок дифференцированйя и второй блок переключения, первый вход которого. соединен с выходом диодного блока, второй вход с выходом второго блока дифференцирования, подключенного входом к выходу сумма тора, при этом выход второго блока переключения связан через второй блок коррекции с третьим входом стабилизирующего регулятора..

Предлагаемое устройство может быть реализовано при автоматическом регулировании такого технологического параметра как величина влажности бумажного полотна, вырабатываемого на бумагоделательной машине.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для автоматического регулирования влажности полотна бумаги; на фиг, 2— переходные процессы в системе регулирования предлагаемого устройства и известного,.

Блок-схема (фиг, 1) включает объект регулирования — сушильную часть бумагоделательной машины, состоящую из сушильных цилиндров 1, по которым проходит бумажное полотно 2 и накат 3 и устройство автоматического регулирования, состоящее иэ датчика 4 технологического параметра— датчика влажности бумаги, корректирующего регулятора 5. задатчика 6. стабилизирующего регулятора 7, включающего усилительно-преобразовательный блок 8 и блок 9 изменяемых параметров настройки воздействующего на исполнительный механизм 10, установленный на линии подачи пара в цилиндры 1. датчика 11 промежуточного параметра — датчика давления пара в сушильных цилиндрах, сумматора 12, первого 13 и второго 14 блоков коррекции, первого 15 и второго 16 блоков дифференцирования, первого блока 17 пе20 реключения, диодного блока 18 и второго блока 19 переключения.

Устройство работает следующим образом.

Регулирование влажности бумаги ведется с помощью корректирующего ПИ-ре25

30 гулятора 5, получающего сигнал, характеризующий влажность полотна 2, от датчика 4 и сигнал, поступающий от эадатчика 6

Сигнал с корректирующего регулятора 5 является сигналом-заданием для стабилизирующего регулятора 7, Регулятор 7 состоит из двух блоков: усилительно-преобразовательного блока 8, 35 первый вход которого соединен с выходом

40. корректирующего регулятора 5, а второй — с выходом датчика 11 промежуточного параметра, выход блока 8 соединен с исполнительным механизмом 10 и блоком 9 изменяемых параметров настройки. вход

45 которого соединен с выходом второго блока

14 коррекции, а выход — с входом блока 8 регулятора 7.

Регулятор 7 отрабатывает ПИ-закон по зависимости:

50 (К1 Л+К23 hdt+C, прид =0;

l4Ь+Кл f Лd t+С, прид =1, где,и — выходной сигнал регулятора 7:

Л- сигнал рассогласования между сигналом с регулятора 5 и сигналом с датчика

55 11;

К1-К4 — коэффициенты настройки регулятора 7, устанавливаемйе на блоке 9;:

С вЂ” постоянная интегрирования регулятора 7;

1756438

t — время, с; д — сигнал с выхода блока 14.

На усилительно-преобразовательном блоке 8 регулятора осуществляется операция определения А>интегрирования сигна- 5 ла и формирования выходного сигнала р, а блок 9 регулятора 7 обеспечивает выставление коэффициентов Ki-К4.

С помощью датчика 11 давления, стабилизирующего ПИ-регулятора 7. исполни- 10 тельного механизма 10 стабилизируют давление пара в цилиндрах 1, Например, при увеличении (уменьшении) давления пара в трубопроводе перед исполнительным механизмом 10 увеличивается (уменьшает- 15 ся) расход пара, подаваемого в цилиндры 1, а следовательно, увеличивается (уменьшается) и давление пара в цилиндрах выше (ниже) заданного корректирующим ретулятором 5 значения. При этом регулятор 7 с 20 помощью исполнительного механизма 10 уменьшает (увеличивает) расход пара на бумагоделательную машину до тех пор, пока давление пара не будет соответствовать заданному значению.: ... 25

Например. при уменьшении влажности полотна 2 бумаги ниже заданного эадатчиком 6 значения g, регулятор 5 уменьшает расход пара, поступающего в цилиндры 1. а при увеличении влажности бумаги — увели- 30 чивает расход пара через исполнительное устройство 10, до тех пор, пока текущее значение влажности, воспринимаемое датчиком 4, не будет соответствовать значению, заданному эадатчику 6. Одновременно сиг- 35 нал величины задания от задатчика 6 поступает на первый блок 13. коррекции, имеющий передаточную функцию

Wl(P)= Kg где Кв — коэффициент усиления блока 13. 40

Величина сигнала, подаваемого с блока

13 на вход сумматора 12 определяется веллйчиной сигнала g от эадатчика 6 11 соответствует в установившемся режиме сигналу от датчика 11 или,. что равноценно, сигналу от 45 корректирующего регулятора 5. Сумматор

12 сравнивает сигнал от датчика 11 и сигнал от блока 13, после чего разностный сигнал р поступает на вход блоков 16 и 17. Дойолнительно сигнал эадатчика поступает и íà 50 первый блок 15 дифференцирования. имеющий передаточную функцию вида — Кв P

W (P)= где Кв — коэффициент усиления блока 15; 55

Т вЂ” постоянная времени, с;

P — оператор Лапласа.

Таким образом, на выходе блока 15 при изменении задающего воздействия g вырабатывается исчезающий во времени сигнал а, управляющий работой первого блока 17 переключения. Блок 17 в зависимости от знака сигнала а, поступающего с блока 15, подключает выход сумматора с входом диодного блока 18. который на выходе формирует сигнал: рприа < Ор >О г рприа>Оp<0 (Оприа О,р О

Оприа О,рфО.

Таким образом, на выходе блока 18 в зависимости от направления изменения сигнала g с задатчика 6 формируется детектированный разностный сигнал у= р, Одновременно сйгнал р с сумматора 12 поступает на вход второго блока 16 дифференцирования, имеющего передаточную функцию вида

KjР

Nl (P) = -Т Р + 1, где Кт — коэффициент усиления блока 16, Т2 — постоянная времени блока 16.

Таким образом, блок 16 вырабатывает на выходе сигйал d, амплитуда скорость и направление которого зависит от величйны, направления и скорости изменения сигнала р.

Сигналы уи d поступают на второй блок

19 переключения, который вырабатйвает сигнал упрйр>О, d >0 г уприр<0, д <О

1 Оприр 0, d 0

0 прир «О, d ЙО

Далее сигнал h поступает на вход второго блока 14 коррекции, вырабатывающего дискретный сигнал » г 1приЬ О, (Оприп =О.

Сигнал д с блока 14 поступает" на вход блока 9 регулятора 7, где и дискретно изменяет параметры настройки со значения К> и

Кг при д =0 на значения Кэ и К4 при д=1.

Причем значения параметров настройки Кз и К4 соответствуют форсированному воздействию ПИ-регулятора 7 на исполнительный механизм 10, а параметры Kz и К выбираются, например; исходя из интег-, рального критерия качества переходного процесса, разработанного для линейных систем регулирования. Предложенная система - регулирования моделировалась на

ABM.

На фиг, 2 представлены результаты моделирования известного и предлагаемого устройств, Для сушильной части бумагоделатель«ой машины были определены следующие зависимости;

1756438

8 — 10p менения промежуточного параметра и наЩр 1°, щ/ (р) 0,25 е правление изменения сигнала, поступаю5(20 Р+1 200 Р+" щего с сумматора. совпадают, позволило где Ю/а(Р) — передаточная функция по каналу интенсифицировать процесс регулирова"степеньоткРытиЯмеханизма10-давление 5 ния, добиться сокращения времени переnaPa s цйлиндрэх "": ходного процесса в системе и тем самым

ЩР) — пеРедаточнаЯ ФункЦйЯ по кана- обеспечить повышение качества (равномерлУ "давлениЕ паРа в ЦилйндРах.— cигнаЛ с ность влажности) вырабатываемого бума>кдатчика 4 влэжйости". --,: :,: : ного полотна, ДлЯ иавестного УстРойства паРаметРы 1Q ф о р м у л а и з о б р е т е и и я настроек ПИ-регуляторов 7 и 5 были получе- устройство для автоматического регуны, исходЯ из йнттЕгралЬнотго кРитерйЯ каче-" лироваяия технологического параметра, ства перехОдното процесса в системе.: преимущественно влажности бумажного

Параметры системы РегулирОванИя: полотна, включающее датчик технологичещц (р) д7(р)=1> ° =4 15 Ского параметра, соединеннь|й с первым входом корректирующего регулятора, выуузгрт З р; . : хол которого подключен к лереому ахоау сттаоилизируюотего регуллторе, залатчик где We(7), ЩР) —.пеРедаточнгые Фуйкцйи . технолотическчого параметра, пьдключен датчика 4 влажности и датчика 11 давления. 20 ный к вгторбму 6ходу корректирующего регуПередаточная функция блока 16опись1- лятора, к первому блоку коррекции и к вэлась:; .. .. :..: . : .: .:::. первому блоку дифференцирования. датчик (р) 0 5 -;-- .:--."". :: - -:: промежуточного параметра, соединенный с

03 Р+1... "-. : . - - " "т вторым входом стабилизирующего регуляПереходные процессы в устройствах 25 торэ; выход которого связан с исполнительснймэлись йрй единичном скачкообразном ным механйзмом; сумматор, связанный измененйи величины сигнала задания, по- входом датчиком промежуточного параметступэющтего с задатчика 6. ПараметР В соот- ра и C выходом первого блока коррекции, ветствует увеличенйю велик ины влажности диодный блок, вход которого связан с выхо- бумэжного полОтна, изтмереннойхдатчтиком4 30 дом первого блока переключения, подклюв известном устройстве (кривая 1) и в йРед- - ченного входами с выходами сумматора и лагаемомустройстве(кривая2).Анализ пгол- . первого блока дифференцированйя, и втоученных пеРеходныхх процессов указывает Рой блок коррекции, о т л и ч а ю щ е е с я нэ то, тчго предлгэгкаемое устройство позво- тем; что. с целью-повышения качества проЛявт ПОВЫСИТЬ КаЧтЕСтэхО РЕГУЛИРОВаНИЯ За 35 ЦЕССЭ рЕГуЛИрьааНИя, уСтРОйСтВО ДОПОЛНИсчет увеличения быстродействия систеМы тельно содержит второй блок на 7-8, " " - - дйффечренцхирования и второй блок переПредлагаемое устройство может быть ключения, первый вход которого соединен с реализовано как на микропрогцессорной выходом диодного блока, второй вход. — с технике; так и на локальйых средствах авто- 40 выходом второго блока дифференцироваВВЕДЕНИЕ- В УСтРОйСтВО РЕ6 ЛИгреьэайИЯ тОра, ПРИ ЭТОМ ВЫХОД ВТОРОГО бЛОКа дополнитвльныхзлементовигвзаимотсвязей переключения связан через второй блок между ними позволяет осуществляti фоРСи- коррекции с третьим входом стабилизируюрованное воздействйе нэ исполнительные 45 щего регулятора; механизм в моменты, когда нмэгпркавление йз1756438

В,4

Составитель В. Вознесенский

Техред M,Mîðråíòàë Корректор Л. Лукач

Редактор Н. Яцола

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

Заказ 3066 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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