Устройство для управления процессом графитации
Союз Советских
Социалистических
Республик и" 63407о (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.0776 (21) 2380339/22 24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.11.78 Бюллетень №43 (45) Дата опубликования описания 28.п. т8 (51) М. Кл
F 27 I) 19/00 (0 5 В 1 1/О 1
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) У ДК 6 2 1. 5 5 5. 6 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Ю. М. Поповкин и В. П. Кузнецов (71) 3
Заявитель
Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматика" (54) УСТРОЙСТВО 11ЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРО11ЕССОМ
ГРАФИТАЦИИ
Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов и предназначено для управления печами графитации в электродном производстве.
Известно устройство (1), которое служит для удержания в заданных пределах в конце расчетного периода потребности в мощности технологической установки и содержит блок индикации потребления мощности нагрузки в течение расчетного периода.
Это устройство не может обеспечить изменения регулируемой величины по заданной закономерности в функции времени, что в случае использования ее для управления печью графитации не сможет обеспечить точное ведение процесса, от чего зависит качество готовой продукции.
Известна также система автоматического управления процессом (2), в которой модель имеет передаточную функцию Н (P) . соответствующую свойствам реального объекта управления. Управляющий сигнал, соответствующий одному или нескольким регулируемым параметрам, подается на модель и на объект через входной блок. Результирующие выходные сигналы модели и объекта (последний представляет собой выходной сигнал датчика) сравнив»ют для получения сигнала рассогласования Е, который после блока суммируют с выходцыM сигналом выходного блока для получения сппила управления процессоM.
Для реализации такой системы необхо5 дима модель управляемого объекта.
Ближайшим по технической сугцности является устройство для управления процессом графитацни (31, содержащее последовательно соединенные датчик регулируемого
1В п» раметр», первый i»T t h рассог. taco«a «»s<, переключатель, регулятор и исполнительный блок. задатчнк регулируемого нараметр», подключенный ко второму входу первого датчик» рассогласо«ания, датчик и 3»датчик лимитирующего параметра, подключенные к
15 входам второго датчика рассогласования, выход которого соединен со вторым входом переключателя.
Качество графитированной продукции зависит от скорости приращения температуры (или мощности, как косвенного параметра). точного определения момента окончания процесса гр»фитацип. Известное устройство может обеспечить лишь стабилизацию заданного параметра.
634078
Цель изобретения заключается в повышении точности устройства, а также в повышении производительности печи и экономии расхода электроэнергии.
Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит два элемента «Запрет», третий датчик рассогласования, датчик и задатчик контролируемого параметра, связанные со входами третьего датчика рассог-. ласования, подключенного через первый элемент «Запрет» к управляющему входу исполнительного блока, второй датчик рассогласования подключен через второй элемент
«Запрет» к управляюшему входу задатчика регулируемого параметра.
Кроме того, цель достигается тем, что датчик регулируемого параметра выполнен в виде датчика температуры, а устройство .содержит третий элемент «Запрет», задатчик конечной температуры и четвертый датчик рассогласования, ко входам которого подключены датчик температуры и задатчик конечной температуры, а датчик контролируемого параметра подключен ко входу третьего датчика рассогласования через третий элемент «Запрет», управляюший вход которого соединен с выходом четвертого датчика рассогласования.
Если в качестве регулируемого параметра будет использоваться температура, то с применением датчика температуры управление процессом будет более точным за счет использования объективного показателя, характеризующего процесс. Повысится и производительность печи, уменьшится расход электроэнергии за счет сокращения времени графитации, Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где представлены принципиальные схемы устройства.
Объектом управления является печь сопротивления прямого нагрева 1. Регулируемым параметром печи является величина мощности (фиг. 1), измеряемая датчиком регулируемого параметра 2. Лимитирующим параметром — величина номинального тока, измеряемая датчиком лимитируюшего параметра 3, а контролируемым параметром расход электроэнергии, измеряемый датчиком контролируемого параметра 4. Выход датчика 2 через первый датчик рассогласования 5 соединен с задатчиком регулируемого параметра 6, выполненным в виде программного устройства. Переключатель 7 через регулятор 8 подключен к исполнительному блоку 9. Датчик 3 через второй датчик рассогласования 0, связанный с задатчиком лимитирующего параметра 11, подключен ко второму входу переключателя 7. Выход второго датчика рассогласования 10 через второй элемент «Запрет» 12 подключен к программному устройству 6. Датчик 4 через третий датчик рассогласования 13, связанный с задатчиком контролируемого параметра (общего расхода электроэнергии) 14, и
45 через первый элемент «Заире; i 5 подключен к исполнительному блоку 9.
Устройство работает следующим образом, После загрузки печи 1 обожженными электродами программным устройством 6 задается график скорости подъема мошности для термической обработки изделия. Задатчиком контролируемого параметра 14 задается общий расход электроэнергии на весь процесс термической обработки изделия. Задатчиком лимитируюшего параметра 11 задается номинальный ток, на который рассчитан печной трансформатор.
После этого печь включается в работу.
Вначале выходной сигнал датчика лимитируюшего параметра 3 существенно отличается от заданного значения лимитирующего параметра, величина которого задается задатчиком 11, и выходной сигнал второго датчика рассогласования 10 устанавливает переключатель 7 в положение I, при котором выход первого датчика рассогласования 5 подключен ко входу регулятора 8, а выход второго датчика рассогласования 10 отключен.
Выходной сигнал датчика контролируемого параметра 4, который контролирует расход электроэнергии печи 1, также сушественно отличается от заданной величины, которая задается задатчиком контролируемого параметра 14, тогда выходной сигнал третьего датчика рассогласования 13 устанавливает первый элемент «Запрет» 15 в нерабочее состояние и с исполнительного блока 9 снимается запрет.
Сигнал от датчика 2 поступает на первый датчик рассогласования 5 и при отклонении действительной мощности от заданной программным устройством 6 на выходе первого датчика рассогласования 5 появляется сигнал, который поступает на вход регулятора 8.
Регулятор 8 стремится компенсировать поступающий на его вход сигнал управления, в результате чего изменяется его выходной сигнал, поступаюший на вход исполнительного блока 9, осуществляющего переключение печного трансформатора для изменения мощности в печи.
Таким образом, управление режимом печи 1 осуществляется по заданной программе по цепи: датчик 2 — первый датчик рассогласования 5 — переключатель 7 — регулятор 8 — исполнительный блок 9.
В момент времени, когда разность текушего и заданного значений лимитируюшего параметра на выходе второго датчика рассогласования 10 станет равной нулю, происходит переключение переключателя 7 в положение II для осушествления стабилизации тока по величине, равной предельно допустимому значению номинального тока печного трансформатора. Сигнал от второго датчика рассогласования 10 поступает также на второй элемент «Запрет» 12, который отключает программное устройство 6. Дальнейший
Ф о)<).1!у. l а изоо1) е ген им происcc терм ичсcKoH Обp300TI: 1 ..3ci(,11151 Б(. дется ПО расходу элсктрозпе рГП i со СTH()Hi! H— зацией тока. В момент Врем(ни, когда сх Iмарное значение контролирус)и)го параметра (расход электроэнергии) будет раг>но зя— данному p3cxo3) электроэнерп и, ff2 13blx()дс третьего датчика рассогласования 13 Olfe HB.) будет равным нулю и первый элсме:: т «За:— рет» 15 выдаст команду на отк, o lpflilp испояни! ельнОГО 010ка 9. !роцесс Г pх)ичсс! .ОЙ обработки заканчивается.
Схема управления процессом раф)!та )п), представленная И3 фиг. 2, отличается от описанного тем, что Б качестве регулируемого параметра использована температура, измсряемяя B керне печи,",ят пlком регулируемого параметра (здес):(1)тч) ком температуры}, снаоженным допол:-!!пельно задатчиком конечной тс))пер))т) рь) 16 ll ñòВертым дат<)икох) ряссОГ;12cOk3321151 17, сое1иненным с датчиком контролируемого параметра 4 через третий элеме!п «Запрет» 18> включенный между датчиком 4 и третьи.,l датчиком рассогласования !3.
Принцип работы устройства следующий.
После загрузки печи 1 ооожжснными электродами программным устройством 6 задается график скорости подъема температуры для термической обработки издел:!я.
Задатчиком контролируемого параметра 14 задается То количество электроэнергии. которое неооходимо для 13ы сржки тсмпературы после достижения ее максих)ального значения. Задатчиком коне!ной температхры 16 задается максимальная температура, при которой достигается полная графитация изделия. Задатчиком лимитиру ощсго параметра 11 задается номинальнь!й ток, на оторый расс)итан печной трансформатор. l focле этого включается печь.
Вначале ВымОднОЙ сН Гна. 32 Ã÷è)(а . !им ити рук) щего параметра 3 существенно отличается от заданного значения лимитирующего параметра, величина которого задается задатчиком 11, и выходной сигнал второго датчика рассогласования 10 устанавливает переключатель 7 в положение 1, при котором выход первого датчика рассогласования 5 подкл!Очен ко входу регулятора 8, 3 Выхо.1 BTopol 0 дят !икя рассОГлясОВяния 10 отключен.
Выходной сигнал датчика регулируемого параметра 2 отличается от заданного значения конечной температуры, вел)!чина которой задается задатчиком 16, и выходной сигнал четвертого датчика рассогласования
17 устанавливает третий элемент «Запрет»
18 в отключенное положение. Датчик контролируемого параметра 4, который контролирует расход электроэнергии печи 1, отключен. Сигнал с третьего датчика рассогласования 13 не равен нулю, следовательно, первый элемент «Запрет» 15 находится B нераООЧСХI О< TO :-;<": |)РЕТ С! If! i12, О, дHT )ика 2 HocT < паст н 1 neP.-.Tcii!i р;1< со) Л IСОВЯИ))Я 5. 11 1 , !!,, ЯВЛ(1 .11<1. Б РСЗУЛЬТЯТС !СГО ИЗ))ЕНЯ(Т(.Я Сi о Вl>IKO;:)IОЙ Cil! и 1,1, ПОСТ) !I3К)ПГИЙ Н ОД ИСПОЛH. i . C,IÜHOÃO 0.)ОКЯ .}, ОС> ШССТВЛЯIОIЦ(I O 11СР! К . !ОЧ(H И(. !1(. <П)О I О TPc! !1(. фОР)1 ЯТОРЯ. TH 1 pc)KH .(10 (1 !1счи ОС) Г!!СС ГБ, )я(>ТС Я !I(! 333 2ilil011 ПРОГРЯ)1))Е 1!О .((I1!: : !1) Г П! K fiC?)ВЫ И Д c )1>2":i. <. — — !!(")СКЛК)ЧЯТ(ЛЬ <, ПСГ) Г151T()L) (1 —:)с,,О. IH!i: <,ЛЬ.)ЫП ОЛОК В ) i 0 ) i c H I !3 р с ) с 11 и . !00 )д <3 р 2 3 ?1 Ос т ь I (. к 1 сГО !1 3;f <31111() О ЗИЯ )с!3ПЯ ли)1!1ТНР) K)like"О 2В ПЯВЯМСТ;.:11 !!2 LIЫХОДС ВТОРОI О ДЯТЧИКЯ РЯСсогласовяпия 10 станет равной нулю, происк;)ди пер(!, iio!1(>н и(псpcKлlочат(. ля 7 В ИОГ10жcfiiic 11, . .1Я Осм)цсстВ.1сни Я стабиг)из))цHlf тока iio Б личине, равной предельно допусти)l0)1) ЗИЯЯ 111110 НОМИН21Ь)!ОГО 1ОК3 П !HOI 0 25 тря))с(!)Ор)!ЯТООЯ. СН Гнал От БторОГО датчика ))ЯССО) . 12СОВH!f!I53 10 110CT) f12(. Ò Также На BTOрой элем.пт «Запрет» 12, который отключа(5 !ip() р ", : !<Ое; (- 1-роис )-БО 6 Д<) l bHC1(ill(>С .и:)авлсчис осхl itcTBiiÿcòcÿ по номинально3Q;;.(1 0K(В,10.c !IT ьремени, когда температура печи срBBHÿåòñÿ с температурой, заданной задагчиком конечной те)!Псратуры 16, на выходе !с)всртОГО дя! чика ряссОГ, i )c!)B31iия 17 ! 1051 1) — 051, .I < lсВ(Й ci! .Hcl, l. кОтОРыЙ Уста ИОВит ЗВ -- трсгий =-лсмс:ГГ .)31!р(т» 18 в нерабочее сосТОЯНИС И 1 ЯКИ)1 ООРЯЗОМ Clill >IЕТ 322 PCÒ С 12Т.(Пка кон !)олирусмого параметра 4. СHl.нал О. ДЯ; !lf K2 1:10(Тупli1 НЯ ТрСТН11 ДЯТЧИК рассогласования 1:). В момсilT времени, ког да cv. BpHOñ з:12!;el!!Ic ко;пполирусмого П2P3)1(. TГ)Я Oi(3)KC! и f) 45 тель?!Ого блока 9. Процесс термической обработк(закан:!1;Бястся. Пр.: f!022CBc)! ûl! зкономический эффект ОТ BHC.<Р(ПНЯ Сис TСМЫ kl2 BCCX ЗЛСКТРОДНЫХ завода.; ()cT;Iвляет 282 тыс. рх D. 1. Устройство для управления процессом Графптяции, содержащее последовательно соед.)нсниB;c,1;11»HK регулируемого параметss ра, первый да! « HK рассогласования, переключатель, регулятор и исполнительный блок, задатчик регулируемого параметра, подклк)ченный ко Второму входу первого датчика 634078 Составитель В. Певзнер Редактор Д. МепУришвили Техред О. Луговая Корректор М. Демчик 3 аказ 6744/36 Тираж 725 Подписное LIHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рассогласования, датчик и задатчик лимитирующего параметра, подключенные ко входам второго датчика рассогласования, выход, которого соединен со вторым входом переключателя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит два элемента «Запрет», третий датчик рассогласования, датчик и задатчик контролируемого параметра, связанные со входами третьего датчика рассогласования, подключенного через первый элемент «Запрет» к управляющему входу исполнительного блока, второй датчик рассогласования подключен через второй элемент «Запрет» к управляющему входу задатчика регулируемого параметра. 15 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик регулируемого параметра выполнен в виде датчика температуры. 3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что оно содержит третий элемент «Запрет», задатчик конечной температуры и четвертый датчик рассогласования, ко входам которого подключены датчик температуры и задатчик конечной температуры, а датчик контролируемого параметра подключен ко входу третьего датчика рассогласования через третий элемент «Запрет», управляющий вход которого соединен с выходом четвертого датчика рассогласования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент США № 3872286, кл. 328-69, 1975. 2. Патент Великобритании № 1399380, кл. G 3 R, 1975. 3. Авторское свидетельство № 480049, кл. G 05 В 1l/00, 1973.
