Система управления гелиостатамисолнечной печи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>i)805252 (61) Дополнительное к аит. свид-ву— (22) Заявлено 31.07.78 (21) 2650824/18-24 (51) М.К . с присоединением заявки №вЂ”

G 05 В 15/00

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 15 02.81. Бюллетень № 6 (53) УДК 62-50 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 25.02.81 (72) Авторы изобретения

Б. К. Чемоданов, Л. А. Сенько, Л. В. Соколов, Ю. И. Семушкин, Е. П. Лыков, В. И. Башкиров, А. Б. Оруов, ВД,, Мольков и В. Н. Соколов

/ " :,. - Ь0. /

"-:т / (7I ) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГЕЛИОСТАТАМИ .

СОЛНЕЧНОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к многоканальным системам регулирования и может найти широкое применение для управления технологическими процессами термической обработки материалов с помощью солнечной энергии.

Известны системы управления гелиостатами солнечной печи, содержащие концентратор, гелиостат (или несколько гелиостатов), приводы гелиостата по углу места и азимуту, двухкоординатный солнечный датчик, связанный механически с концентрато- lO ром, а оптически через гелиостат с Солнцем, первый и второй выходы двухкоординатного солнечного датчика соединены соответственно со входами приводов гелиостата по углу места и азимута, механически связанных с гелиостатом, который оптически связан с

Солнцем и концентратором, который опти-. чески связан с солнечной печью. В такой системе производится регулированиее пространственного положения солнечного потока, отраженного от гелиостата и направлен- 2р ного на концентратор лучистой энергии, и фокусирование солнечного потока концентратора на приемной площадке солнечной печи с помощью сигналов двухкоординатного солнечного датчика, пропорциональных отклонению солнечного потока от оптической оси двухкоординатного солнечного датчика и поступающих на приводы гелиостата по углу места и азимуту (1).

В этих системах при закрытии солнца облаком сигнал с двухкоординатного солнечного датчика не поступает на приводы гелиостата, и он не отслеживает суточного движения Солнца. За счет этого при открытии Солнца солнечный поток концентратора оказывается расфокусированным на приемной площадке солнечной печи и требуется время, в течение которого будет осуществляться регулирование пространственного положения солнечного потока, отраженного от гелиостата и направленного на концентратор, и его фокусирование на приемной площадке солнечной печи. Кроме того, при свечении облаков (случай засветки облаков Солнцем) энергетический центр светила смещается, и двухкоординатный солнечный датчик, следящий за энергетическим центром светила, вырабатывает сигналы управления гелиостатом, являющиеся ложными.

При прекращении этого явления требуется время, чтобы была осуществлена фокуси805252

3 зователи аналог-код соединены соответствен45

$5

t ф ров а солнечного потококонцентратора на приемной,;площадке солнечной печи. Прй выходе из строя двухкоординатного солнеч;, ного датчика в этих системах гелиостат ста новится неуправляемым, что йриводит к потере мощности солнечного потока направляемого концентратором на приемную" плoma5-" " ку солнечной печи. известны системы астронавигации, содержащие анализатор, получения небесного тела, выход.;которого через блок сравнения

»о (пороговое устройство) соединен, С управляющими входами ключей, выходы которых соединены с приводами телескопа, выходы

I датчиков положения через регистр ошибки, преобразователь код-аналог и ключ соединены с соответствующим приводом. В таких системах блок сравнения контролирует величину, выходного сигнала анализатора положения небесного тела и в зависимости от его величины переключает цепи формирования сйгнала управления. 3а счет этого повышается надежность работы этих систем в том случае, когда небесное тело закрывается облачностью (2),, и (3).

Известны многоканальные системы регулирования, содержащие в каждом из и каналов регулирования датчики, выходы которых соединены со входами коммутатора, выход которого через преобразователь ана- лог-код соединен со входом вычислительного устройства, выход которого через преобразователь код-аналог соединен со входом коммутатора, выходы которого через соот- 30 ветствующие исполнительные механизмы и регулирующие органы соединены со входами объекта регулирования, пульт управления соединен с вычислительным устройством и коммутаторами (4).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система управления гелиостатом солнечной печи, содержащая пульт управления, первый выход которого соединен со входом блока программного управления и первым входом вычислитель- 4О ного устройства, второй вход которого соединен с первым выходом блока программного управления, третий и четвертый входы вычислительного устройства через преобрано с первым и вторым выходами коммутатора, первый, второй и третий выходы вычислительного устройства соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами коммутатора, остальные входы и выходы коммутатора соединены соответственно с электрическими выходами и входами и исполнительных механизмов, механические выходы которых через соответствующие гелиостаты соединены со входами концентратора лучистой энергии, выход которого соединен со входом солнечной печи (5).

Однако известная система характеризуется недостаточно высокими точностью и надежностью.

l Цель изобретения; — повышение точнос-, ти и надежности системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе второй выход блока программного управления соединен с пятым входом вы- . числительного устройства, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены соответственно со вторым, третьим. и четвертым входами пульта управления, а вычислительное устройство содержит элемейт НЕ, вход которого соединен с соответствующими входами генератОра тактовых импульсов, первого и второго элементов И, а выход — с соответствующими входами третьего и четвертого элементов И, выходы первого и третьего элементов И соединены со входами первого элемента ИЛИ, выход которого через первь|й региСтр соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого сбединен с выходом второго регистра, а выход через пятый элемент И соединен с входом третьего регистра, выходы второго и четвертого элементов И соединены со входами второго элемента

ИЛИ, выход которого через четвертый регистр соединен с первым входом второго блока,сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого регистра, а выход через шестой элемент И соединен со входом шестого регистра, выход, генератора тактовых импульсов через последовательно соединенные счетчик и дешифратор соединен со вторыми входами пятого и шестого элементов И.

Йа чертеже представлена блок-схема системы.

Она содержит концентратор 1 лучистой энергии, солнечная печь 2, исполнительный механизм 3, коммутатор 4, вычислительное устройство 5, пульт 6 управления, блок 7 программного управления, гелиостат 8, ключи 9 и 10, двухкоординатный солнечный датчик 11, приводы 12 и 13, датчики 14 и 15 угла, регистр 16 ошибки, преобразователь 17 код-аналог, преобразователи 18 и 19 аналогкод, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И 20 — 25, элемент

НЕ 26, первый и второй элементы ИЛИ 27 и 28, первый, второй, третий, четвертый, пя- тый и шестой регистры 29 — 34, первый и второй блоки 35 и 36 сравнения, генератор

37 тактовых импульсов, счетчик 38, дешифратор 39.

Система работает следующим образом.

Гелиостаты 8 исполнительных механизмов 3 осуществляют управление пространственным положением солнечного потока, поступающего на концентратор 1 лучистой энергии, при помощи приводов 12 и 13, механически связанных с гелиостатами 8, по сигналам с первых и вторых выходов двухкоординатных солнечных датчиков 11, поступающих на первые входы приводов 12 и 13, третьи выходы двухкоординатных солнечных датчиков 11 соединены с управляющими входами ключей 9 и 10, обеспечиваю805252 щих подключение ко вторым входам приводов,.12 и 13 управляющих сигналов, через преобразователь код-аналог 17, от регистра ошибки 16, по сигналам, поступающим на ключи 9 и 10 с третьих выходов двухкоординатных солнечных датчиков 11.

Блоки электроники (на чертеже не показаны) двухкоординатных солнечных датчиков 11, оптически связанных через гелиостаты 8 с, Солнцем, кро.;с сигналов управления приводами 12 и 13 по первому и второму выходам соответственно, формируют по третьему выходу сигналы управления ключами 9 и 10. p" 1- т >Uo где UT — текущее значение сигнала, поступающего в блок электроники от оптического блока двухкоординатного солнечного датчика;

U опорное значение сигнала блока электроники двухкоординатного солнечного датчика; сигнал на управляющие входы ключеи 9 и

10 с третьих выходов двухкоординатных солнечных датчиков 11 не поступает и приводы 12 и 13 управляются по первым входам, по сигналам от первых и вторых выходов двухкоординатных солнечных датчиков 11.

При U (U«, а это происходит в случае потери двухкоординатными солнечными датчиками 11 энергетического центра светила (закрытие Солнца облаками, засветка края облака Солнцем, выход из строя двухкоординатного солнечного датчика), с их первых и вторых выходов не поступают сигналы управления на первые входы приводов 12 и 13, а с третьего выхода поступает сигнал на управляющие входы ключей 9 и 10, которые подключают ко вторым входам приводов 12 и 13 сигналы управления от регистров 16 ошибки через преобразователь

17 код-аналог. Текущие значения углов поворотов приводов 12 и 13 определяются датчиками 14 и 15 угла. Сигналы управления гелиостатами 8 поступают на, исполнительные механизмы 3 от блока 7 программного управления или пульта 6 управления через вычислительное устройство 5 и коммутатор

4. Введение коммутатора 4 позволяет уменьшить число преобразователей 18 и 19 аналог-код, которые преобразуют информацию от датчиков 14 и 15 угла и исполнительных механизмов 3, в цифровую форму до двух вместо 2п при обычной схеме построения системы управления гелиостатами, и в и раз уменьшить число элементов 20, 27, 21, 28, 22, 23, 29, 32, 35, 36, 30, 33, 24, 31, 25.

34 вычислительного устройства 5.

Счетчик 38 производит циклы отсчета тактов от 1 до и с последующим обнулением и повторением отсчета. По этим тактам, поступающим на коммутатор 4 через дешифратор 39, происходит последовательное, по одному, начиная с первого, подключения и исполнительных механизмов 3 к вычисли39 поступают на соответсгвующие входы элементов И 24 и 25. Выходы третьего и шестого регистров 31 и 34 через соответствующие входы и выходы коммутатора 4 подключаются ко входам исполнительных механизмов 3.

При включении программного режима управления гелиостатами начинает работать генератор 37 тактовых импульсов, которые обрабатываются счетчиками 38, обеспечивая циклы отсчета от 1 до и.

4о При ручном управлении гелиостатами на пульте 6 управления набирается номер одного из и имеющихся гелиостатов и эта информация в цифровом виде поступает на счетчик 38, который через дешифратор 39 обеспечивает управление требуемым гели45 остатом 8.

Использование предложенной системы повышает точность поддержания технологического процесса плавки материалов и надежность системы управления путем уменьшения расфокусирования солнечного потока, создаваемого концентратором на приемной площадке солнечной печи. Кроме того, изобретение позволяет существенно уменьшить число элементов системы управления гел иост а та ми.

55 Формула изобретения

1. Система управления гелиостатами солнечной печи, содержащая пульт управления, 5

1О

15 ло

25 тельному устройству 5. Управление каждым из и исполнительных механизмов 3 производится путем подачи в момент подключения новой информации в реги гры 16 ошибки.

Одновременно текущие значения. углов поворотов приводов 12 и 13 передаются через преобразователи 19 и 18 аналог-код в пятый и второй регистры 33 и 30 соответственно. Исполнительные механизмы 3, не подключенчые к вычислительному устройству 5, управляются от своих регистров 16 ошибки, в которых хранится информация об ошибке, полученная при предыдущем подключении этих исполнительных механизмов

3 к вычислительному устройству 5. В первом и втором блоках 35 и 36 сравнения вычислительного устройства 5 происходит сравнение значений углов поворетов по азимуту и углу места, задаваемых от блока 7 программного управления через первый элемент

И 20, первый элемент ИЛИ 27 или второй элемент И 22, второй элемент ИЛИ 28, или от пульта 6 управления через элемент НЕ 26, третий элемент И 22, первый элемент ИЛИ

27 или элемент HE 26, четвертый элемент И

23, второй элемент ИЛИ 28; и хранящихся в первом и четвертом регистрах 29 и 32, с текущими значения углов поворотов, хранящихся во втором и пятом регистрах 30 и 33.

Разностный сигнал ошибки через пятый элемент И 24 поступает в третий регистр 31, а через шестой элемент И 25 — в шестой регистр 34 в соответствии с тактовыми сигналами счетчика 38, которые через дешифратор

805252 оставитель Ю. Гладков

Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик

Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугвская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. Лыжова

Заказ 10542/б9 первый выход которого соединен со входом блока программного управления и первым входом вычислительного устройства, второй вход которого соединен с первым выходом блока программного управления, третий и четвертый входы через преобразователи аналог-код — соответственно с первьгм и вторым выходами коммутатора, первый, второй и третий выходы — соответственно с первым, вторым и третьим входами коммутатора, другие входы и выходы которого соединены соответственно с электрическими выходами и входами п исполнительных механизмов, кинематически связанных с соответствующими гелиостгтами, соединенными через концентратор лучистой энергии солнечной печи, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и надежности системы, в ней второй выход блока программного управления соединен с пятым входом вычислительного устройства, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым вхо- 20 дами пульта управления.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в ней вычислительное устройство содержит элемент НЕ, вход которого соединен с соответствующими входами генератора тактовых импульсов, первого и второго элементов И, а выход — с соответствующими входами третьего и четвертого элементов И, выходы первого и третьего элементов И соединены со входами первого элемента ИЛИ, 8 выход которого через первый регистр соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго регистра а выход через пятый элемент И вЂ” с входом гретьего регистра, выходы второго и четвертого элементов И соединены со входами второго элемента ИЛИ, выход которого через четвертый регистр соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого регистра, а выход через шес. той элемент И вЂ” со входом шестого регистра, выход генератора тактовых импульсов через последовательно включенные счетчик и дешифратор соединен со вторыми входами пятого и шестого элементов И.

Источники информации, принятые во вчимание при экспертизе.

1. Патент Японии № 4835, кл. G 7 G 13, опублик. 1962.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2589471/18-24, кл. б 05 В 15/00, 13.03.78.

3. Авторское свидетельство СССР № 598019, кл. G 05 В 11/01, 03.06.74.

4. Анисимов И. В. Основы автоматического управления технологическими процессами нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Л., «Химия», 1967, с. 359 — 363.

5. Круг E. К. и др. 1 ифровые регуляторы.м.-Л., «Энергия», 1966, с. 425 — 491 (прототип) .