Устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и)954970

Союз Соаетсиик

Социалистичесииз

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11.07.80(21) 2955824/18-24 с ярисоединением заявки М (23) Приоритет (5I)M. Кл.

С 0513 23/19

ЭаудврстеваЫ1 кеивтвт

СССР йе делан взоврвтенкв н вткрнтвв

Опубликовано 30.08.82. Бюллетень М 32 (53) УДK 621.555..6(088.8) Дата опубликования описания 30.08.82

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов и может быть использовано для регулирования процессов термообработки иэделий в группе технологических установок.

Известно устройство для программного регулирования тепловых процессов, содержащее потенциометрический блок с реохордом для задайия программы, то выполненным с тремя неподвижными и одним подвижным токосъемником, термодатчик, усилитель и исполнительный механизм { 1)

Недостатки этого устройства - низкая надежность, обусловленная наличием .вращающихся механических и контактных элементов, невозможность автоматической коррекции программы термообработкн.

Наиболее близким к предлагаемому zo по технической сущносги является устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов, содержащее в каждом канале регулирования исполнитель2 ный блок, основной термодатчик, блок триггерных ячеек (двоичный счетчик), переключатепи темпа подъема и уровня стабилизации теьвтературы, три переюпо» чателя времени окончания цикла термообработки, и общие на все каналы: блок базового задания темпа подъема температуры, блок контроля продолжительности процессов, состоящий иэ таймера и узлов отключения по числу каналов, тактовый. распределитель, компаратор, дешифратор и усилитель сигналов, причем переключатели времени окончания цикла термообработки связывают таймер с узлами отключения, а тактовы и распределитель подключает: разрядные выходы блоков триггерных ячеек к дешифратору, термодатчики к устптигелю сигналов,. выход компаратора к исполнительным блокам, а входы компаратора соединены с выходами усилителя сигналов и дешифратора f2)

Недостатками этого устройства являются узкость диапазона изменения и (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ

3 9549 низкая точность задания программы тер- мообработки, сложность обслуживания и эксплуатации. Обусловлено это зависимос гью диапазона и точности (дискретнос ги) зрдания программ от количества положений переключателей. Устройство в расчете нв один канал регулирования содержит три переключателя задания времени отклонения и два для задания темпа подъема и уровня стабилизации 16 температуры (в случае индивидуального задания) .

При большом количестве каналов переключатели значительно насьпцают панель управления, что затрудняет визуальный контроль, существенно усложняет монтаж и требует сильно разветвленных линий связи с блоками устройства. Кроме этого, оно не позволяет осуществлять автоматический контроль заданных значений п араме гров.

11ель изобретенйя — расширение области применения и повышение точности уст.ройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов, содержащее основные термодатчики по числу каналов, связанные через тактовый распределитель импульсов с основным усилителем, таймер, блок индикации и подклк ченные к выходам тактового распределителя импульсов по числу каналов исполнительные элементы, содержит блок управления коммугацией каналов, звдатчик программ,: запоминающий элемент, эле3$ мент И, основной аналого-цифровой преобразователь, соединенные через тактовый распределитель импульсов последовательно с дополнительными усилителем

40 и аналого-цифровым преобразователем дополнительные термодатчики по числу каналов, а также вычитатель импульсов, первые входы которого связаны с выходами запоминающего элемента и первыми входами блока индикации, вторые входы—

45 с выходами основного и дополнительного аналого-цифровых преобразователей и таймера и с вторыми входами блока индикации, .а выходы - через элемент И с исполнительным входом тактового распре о делителя импульсов, управляющий вход которого соединен с третьим входом блока индикации, выходом .аока управле-. ния коммутацией каналг: и первым входом элемента памяти, втог м входом связан« ного с выходом зады лка программ, причем вход основного;cилителя соединен с вторым входом допш г.лтельного усилителя.

70 ф

На фиг. 1 и 2 представлены структур ные схемы.

Устройство содержит блок 1 управления, коммутацией каналов, задатчик 2 программ, запоминающий элемент .3, блок 4 индикации, вычитатель 5 импульсов, элемент И 6, основной 7 и дополнительный 8 аналого-цифровые преобразователи (AIIH), таймер 9, основной 10 усилитель, дополнительный 11 ycIImnem производной сигнала, тактовый распределитель 12 импульсов, основные 13 термодвтчики, дополнительные 14 термодатчики, исполнительные элементы 15, число каналов регулирования Я (объекты регулирования условно не показаны). Блок 1 управления коммугацией каналов содержит генератор 16 импульсов, ждущий мультивибратор 17, переключатель 18. режима работы, счетчик 19 импульсов. Задатчик

2 программ содержит импульсный элемент 20, переключатель 21 выбора вида параметра, три счетчика 22 импульсов.

Блох 4 индикации содержит буферный запоминающий элемент 23, блок 24 дешифраторов, десятичные индикаторы 25.

Блок 1 управления коммутацией каналов соединен: с адресными входами запоминающего элемента 3, блока 4 и тактового распределителя 12, которые связывают: основные и дополнительные термодатчики (соответственно 13 и 1 4) с усилителем 11 производной сигналов, основной термодатчик 13 — с усилителем 10 и исполнительные элементы 15 — с выходом элемента И 6; выходы таймера

9, двух AUH 7 и 8 и запоминающего элемента .3 подключены к информационным входам блока 4 индикации и вычитателя 5, выходы последних соединены с входами элемента И 6, а информационный вход запоминающего элемента 3 связан с блоком 2.

Отдельные блоки устройс гва выполняют следующие функции.

Блок 1 управления коммутацией каналов имеет два режима работы: ручной и автоматический.. Двоичный код выходного сигнала определяет номер управляемого канала (адрес) для запоминакецего элемента 3, тактового распределителя

12 с индикацией номера на цифровом табло блока 4 индикации. Код выходного сигнала счетчика 19 импульсов oIIределяет номер коммугируемого канала.

В автоматическом режиме тактовый сигнал на счетчик 19 импульсов поступает от генератора 16 импульсов, а в ру 954970 ном режиме — одиночные импульсы от ждущего мультивибратора 17.

Блоком 2 вручную осуществляется выбор вида задаваемого параметра, установка его значения на выходе в двоичном коде и запись в память запоминающего элемента 3, в котором каждый из трех запоминающих. блоков хранит информацию об одном из следующих трех видов параметров по всем каналам регули- 0 рования: скорости подъема (снижения) температуры, уровня стабилизации температуры и времени окончания термообработки. Елок 2 посредством импульсного элемента 20 (ручным управлением) че- rS реэ переключатель 21 выбора вида параметра записывает количество подаваемых оператором импульсов на вход каждого счетчика 22, соответствующего определенному виду задаваемого пара- 2а метра.

Запоминающий элемент 3 содержит в себе также схемы управления адресацией, записью и считыванием информации, которое производится периодически-пос- 2S ледовательно с одновременным выводом значений трех параметров режима на информационные входы вычислителя 5 с . индикацией в блоке 4 индикации. Запоминающий элемент 3 может быть выпол- Зй нен на оперативных запоминающих устройствах (например, серий К155, К527) или на перепрограммируемых постоянных запоминающих устройствах (например, серий К519, K558).

Блок 4 индикации контролирует уровни заданных и текущих значений регулируемых параметров, а также номер коммутируемого канала, сигнализирует о неисправности элементов устрсйства, имеет вызовную и циклическую индикацию, вывод индикации на цифропечать.

Вычитатель 5 одновременно определяет разность заданных и текущих значений трех параметров процесса температуры, ее производной и времени. Результаты вычитания со знаковых вьходов (выходоВ переполнения) подаются на элемент И

6. Текущие значения параметров определяются таймером 9, усилителем 10 с

AIIH 7 и усилителем 11 с АЦП 8. Производная от временной функции темпера.туры определяется как разность сигнала основго термодатчика 13 и дополнительного термодатчика 11, обладающего больИ шой инертностью. Таймер 9 выдает в двоичном ходе текущее (базовое) значение времени, с которым сравнивак гся заданные для всех каналов значения времени окончания цикла термообработки, записанные в заломинающсм элементе 3. Элемент И 6 формирует управляющий сигнал по результату сравнения заданных и текущих величин трех параметров процесса термообработки.

Сигнал на включение тепловой энергии выдается при подаче на все входы этого элемента логического уровня 1 ".

Тактовый распределитель 12 управляется синхронно со считыванием информации с запоминающего элемента 3, осуществляя периодически последовательную . коммутацию основных термодатчиков 13 и дополнительных термодатчиков 14 на усилитель 10 и на усилитель 11, а также элемента И 6 на исполнительные элементы 15. Исполнительные блоки 15 осуществляют непосредственное регулирование подачи теплоносителя в тепловой агрегат и имеют ручной и автоматический режимы работы. Эти блоки содержат в себе фиксаторы нулевого порядка, которые запоминают логический уровень управляющих сигналов до момента очередной коммутации управляющих цепей.

В цепом устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии информация в запоминающем элементе 3 стерта. Блоком 1 управления коммутацией каналов вручную устанавливается номер канала, в который необходимо записать программу термообработки, затем блоком 2 поочередно записываются в память запоминающего элемента 3 требуемые значения темпа подъема т мпературы, уровня ее стабилизации и времени окончания цикла мрмообработки. Процесс установки параметров и номера канала осуществляется подачей импульсов на входы двоичных счетчиков, имеющихся в структуре блоков 1 и 2. Каждый параметр записывается в свое запоминающее устройство.

Запуск каналов в работу осуществляется по мере готовности объектов регулирования включением исполнительных элементов 15, переключением блока 1 управления коммутацией каналов в asvoматический режим и запоминающего эле- . мента 3 в режим считывания информации. При этом на счетчик 19 блока 1 управления коммутацией каналов поступает тактовая частота и осуществляется управление выборной информации в запоминающем элементе 3 и тактовым распределителем 12, коммутирующим измерительные и управляющие цепи каналов регулирования. После этого начинается

7 849 отработка подъема температуры объек- та по заданному значению ее производной, определяемой усилителем 11 и АЦП

8. Пока температура объектов ниже уров; ня стабилизации, устройство осуществляет двухпоэиционное дискретное регулирования каналов по производной сигналов обратной связи. После отработки режима нагрева автоматически включается и обратны связь tO по температуре, начинается режим старилизации, при этом обратны связь по производной улучшает качество процессов регулирования. При достижении таймером

9 значений времени, заданных" программой, осуществляется блокировка управляющего сигнала по соответствующему входу элемента И 6, который отключает исполнительный элемент 16. При работе устройства параметры процессов индици- 2О обуются .блоком 4 индикации, и выводятся на цифропечать. Программа эадаетсй индивидуально для каждого объекта регулирования с использованием малого ко.личества органов управления. Возможен 3$ вариант использования одного переключателя на три положения, двух тумблеров и двух кнопок для числа каналов, опре- ° деляемого емкостью памяти запожнающих устройств, которая практически не ограничена, так как может наращиваться их п араллельным включением. Мгообразие ,прот рамм термообработки, широкий диа,пазон их изменения и высокая точность их задания обеспечиваются длиной информа 3$ циониого слова запоминающих устройств, :разрядность которого может наращиваться.

Таким образом, предлагаемое yvr ройство осущес гвляет многопрограммное реагирование температуры в группе тех- нологическнх становок, обеспечивая при этом гибкость и оперативность перестройки программ термообработки; широкий диапазон изменения и высокую точность задания режимов: удобство s обслуживании и эксплуатации; минимальное управление, воэможность контроля параметров всех каналов системы регулятор-объект».

70 8

Формула изобретения

Устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов, содержащее основные термодатчики по числу каналов, связанные через тактовый распределитель импульсов с основным усилителем, таймер, блок индикации. и подключенные к выходам тактового распределителя импульсов по числу каналов исполнительные элементы, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения облас ги применения и повышения точности ус гройства, оно содержит блок управления коммутацией каналов, задатчик программ, запоминающий элемент, элемент И, основной аналого-цифровой преобразователь, соединенные через тактовый распределитель импульсов последо- вательно с дополнительными . усилителем и аналого-цифровым преобразователем дополнительные термодатчики по числу каналов, а также вычигатель импульсов, первые входы которого связаны с выходами запоминающего элемента и с первыми входами блока индикации, вторые входы - с выходами основного и дополнительного аналого-цифровых преобразователей и таймера, и с вторыми входами блока индикации, а выходы через элемент И - . с исполнительным входом тактового распределителя импульсов, управляющий вход которого соединен с третьим входом блока индикации, с.выходом блока управления коммутацией каналов и,с первым входом элемента памяти, вторым входом соединенного с выходом задатчика программ, причем вход основного усилителя соединен с вторым входом дополнительного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспергизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 426979, ил. Q 05 В 41/30, 1974.

2. Глухов В. H. Многопрограммный регулятор инерционных процессов на интегральных микросхемах. - Механизация и автоматизация производства, ¹ 3, 1978, с. 37 (прототип).

984970

Составитель А. Зарубин

Редактор А. Мотыль Техред З.Палий Корректор . Бутяга

Заказ 6433/49 Тираж 914 П одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4