Устройство для программного регулирования

 

Союз Советскнх

Соцналнстнчесинк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено .26. 01. 78 (21) 2573240/18-24 (51)М. Кл. с присоединением заявки М

Гоеударствкииый конитет

СССР

G 05 0 23/19 (23)ПриоритетОпубликовано 15.07.82. Битллетеиь М 26

Дата опубликования описания 15. 07 . 82 ао делан изобретений и открытий (53) УДК621.555..6(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Г.Воронов, П.А.Качанов и А.И.Овчаре

Харьковский ордена Ленина политехниче им.В.И.Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к программному автоматическому регулированию параметров ра зли чных технологи ческих процессов, в частности температуры при сушке капиллярнопористых строительных материалов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например промышленности строительных материалов.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее нагреватель, исполнительное устройство, усилители, датчик температуры, блок сравнения, блоки дифференцирования, задатчик температуры, сумматор и

15 датчик мощности. Работа устройства основана на сравнении температуры объекта с заданной и управлении сигналом ошибки работой исполнительного устройства. Кроме того, устройство содержит дополнительный канал регулирования по мощности нагревателя fl).

Недостатком устройства является невысокая точность, что связано с использованием при задании и сравнении аналоговых величин, а также с дифференцированием аналоговых величин.

Известно также устройство для регулирования температуры, содержащее термопару, блок сравнения, задатчик, блок коммутации, источник постоянного напряжения, ключ, нагреватель, усилитель, мультивибратор. Работа устройства заключается в сравнении сигналов датчика и задатчика и управления сигналом ошибки тиристорным ключом. Кроме того, имеется дополнительный канал, который обеспечивает работу устройства в установившемся режиме, управляя тиристорным ключом с помощью импульсной последовательности с постоянной скважностью (2).

Недостатками устройства являются низкая точность, что связано с аналоговой формой представления сигналов, и относительная сложность, обусловленная наличием двух задатчиков.

3 94366

Наиболее близ ким по техни ческой сущности к предла гаемому я вляет ся устройство для программного регулирования, содержащее генератор импуль" сов, соединенный с блоком памяти и переключающим элементом, выход которого связан с исполнительным блоком, угравляющим работой нагревателя, датчик температуры, соединенный с другим входом блока памяти и элементов срав-116 нения, к другому входу которого подключен программный задатчик, а выход соединен непосредственно с исполнительным блоком и через элемент задержки с блоком памяти, выход которого 15 соединен с другим входом переключающего элемента. Элемент сравнения сравнивает заданные значения параметра задатчика с действительным значением, поступающим от датчика. Исполнительный блок включает или увеличивает и выключает или уменьшает мощность нагревателя. Генератор, блок памяти и переключающий элемент обеспечивают программное изменение темпе- 5 ратуры, причем команды, соответствую- щие точкам изменения программы, подаются в блок памяти с элемента задержки (3).

I Недостатком указанного Устроистsa является относительно невысокая точность выполнения программы, связанная с применением аналоговых уставок и элемента сравнения.

Целью изобретения является .повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, а программный задатчик выполнен в виде распределителя импульсов, сое- диненного с элементами ИЛИ,. выход одного из которых подключен к входу бло ка памяти и входу элемента задержки, связанных выходами с соответствующи45 ми входами элемента сравнения, входы других элементов ИЛИ подключены ко входам переключающего элемента, а датчик температуры через аналого-цифровой преобразователь соединен с эле50 ментом сравнения, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь соединен со вторым входом исполнительного блока.

Введение цифро-аналогового преоб разователя (ЦАП), аналого-цифрового

55 преобразователя (АЦП) и указанные соединения позволяют существенно повысить точность выполнения программы.

5 4

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — график регулируемого параметра (температуры)

Устройство содержит генератор импульсов 1, подключенный ко входу программного задатчика 2, который может быть выполнен в виде распределителя импульсов 3, к выходам которого подключены элементы ИЛИ 4, 5,6. Выходы элементов 4 и 5 соединены со входами переключающего элемента 7, который может быть выполнен в виде RS-триггера, выход элемента ИЛИ 6 соединен с блоком памяти 8 и элементов задержки

9, датчик температуры 10 подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 11. Выходы блока памяти 8, АЦП

11 и элемента задержки 9 подключены к элементу сравнения 12, выходы которого соединены через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 13 со входом исполнительного блока 14, который может быть выполнен в виде ключа

15, сумматора 16 и источника напря- жения 17. К другому входу исполнительного блока 14 подключен выход переключающего элемента 7, а выход исполнительного блока 14 соединен с на гревателем 18, расположенным вместе с датчиком 10 в объекте регулирования 19.

Работа устройства основана на аппроксимации программы участками разгона (нагрева) и торможения (остывания) обьекта регулирования 19.

Устройство работает следующим образсуч.

1В исходном состоянии на выходе переключающего элемента 7 - "0", ключ 15 разомкнут, т.е. нагреватель 18 отключен, элемент сравнения 12 заперт, выходное напряжение ЦАП 13 равно нулю. Первый же импульс генератора 1 устанавливает распределитель 3 в такое состояние, при котором на выходе элемента ИЛИ 4 появляется сигнал, устанавливающий переключающий элемент

7 в"1". Тем самым открывается ключ 15 и напряжение источника 17 подается на нагреватель 18. Выходная величина возрастает во времени. В момент времени t<, предшествующий узлу аппроксимации (момент времени t<) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 6.

Этим импульсом из блока памяти 8 извлекается код N<, прямо пропорциональный значению параметра в точке а. Через время, определяемое элементом задержки 9 и необходимое для выборки кода из блока памяти 8, разрешается

94366 сравнение кода и и кода и о,, соответствующего действительному значению параметра в момент времени t< . Причем элемент сравнения 12 определяет не только величину разности N =N, íî s

4 Я и ее знак.

В момент t возможны три варианта.

N N =0 (точка а). В этом случае .выходное напряжение ЦАП 13 равно нулю и на нагреватель подается прежнее на- 1О пряжение источника 17, т ° е. программа идет по участку а-Ь (фиг.2). й„ -й, с 0 (точка а ),В этом случае напряжение на выхоед ЦАП 13 отрицательно по знаку, а по величине-про- 15 порционально разностикодов, а значит, и разности параметров в точках а и а . Результирующее напряжение на выходе сумматора 16 уменьшается и программа идет по участку à -b. Посколь- 20 ку напряжение, подаваемое на нагреватель 18, пропорционально разности температур в точках а и а, а интерI вал й2-й фиксирован, то в момент й2 регулйруемый параметр придет в узел 2S аппроксимации В

70 (точка ). В этом случае. напряжение на выходе ЦАП 13 положи тельно по знаку, а по величинепропорционально разности температур щ в точках а и а " . По причинам, изложенным выше, в момент t регулируемый параметр окажется в точкахб .

В этот же момент времени (t<) появляется импульс на выходе элемента

ИЛИ 5, который устанавливает переключающий элемент 7 в "0", прекращая тем самым подачу напряжения на нагреватель 18, т.е. программа идет по .кривой остывания (точкиЯ-C), и в мо.— мент времени и импульс, появляющийся на выходе элемента ИЛИ 4, вновь устанавливает переключающий элемент

7 в "1".

Для точной коррекции программы не- <> обходимо выдерживать интервал времени t2-t„ pa всех узлов аппроксимации типа узла 4 одинаковыми. Это условие обеспечивается соответствующим подключением выходов распределителя

3 к элементам ИЛИ 4 и 5.

Увеличением числа точек типа точки а можно корректировать программу

5 6 не один раз, а несколько, повышая тем самым точность выполнения программы.

Предлагаемое устройство, обладая существенно более широкими возможностями в смысле разнообразия реали зуемых программ, позволяет значительно повысить точность выполнения программы, что в целом ряде процессор (процессы сушки капиллярнопористых строительных материалов, диффузионные процессы, выращивание монокристаллов) является черезвычайно важным и положительно сказывается на качестве (проценте выхода годных) изделий.

Формула изобретения

Устройство для программного регулирования, содержащее генератор импульсов, программный задатчик, переключающий элемент, к выходу которого через исполнительный блок подключен нагреватель, блок памяти, элемент задержки, элемент сравнения и датчик температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, а программный задатчик выполнен в виде распределителя ийпульсов, соединенного с элементами ИЛИ, выход одного из которых подключен к входу блока памяти и входу элемента задержки, связанных выходами с соответствующими входами элемента сравнения, входы других элементов ИЛИ.подключены к входам переключающего weмента, а датчик температуры через аналого-цифровой преобразователь соединен с элементом сравнения, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь соединен с вторым входом исполнительного блока. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

Н 3656911 кл. G 05 D 23/19; 1973.

2. Авторское свидетельство CCCP

11 398933, кл. G 05 D 23/19, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР !

t 483660, кл. 6 05 О 23/19. 1975 (прототип).

3 Составитель Л. Птенцова

Редактор Л.Повхан Техред 3. Палий Корректор В.Бутяга

Заказ 5 106/53 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д.4/5

Ф

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4