Устройство для программного управления Советский патент 1984 года по МПК G05B19/416 

1 Изобретение относится к автомати ческому управлению и может быть использовано при программном управлении инерционными- объектами, напри мер печами графитации в электродном производстве. Известно устройство для программного регулирования, которое содержит генератор импульсов, соединенны с переключающим элементом и блоком памяти, датчик обратной связи, связанный с переключающим элементом через блок памяти и с исполнительны блоком и элементом задержки через элемент сравнения, к которому подключен задатчик регулируемого параметра. Выход элемента задержки под ключен к входу блока памяти, а выхо переключающего элемента подключен к исполнитапьному блоку, выход которо соединен с нагревателем объекта Л Однако устройство может быть использовано для объектов, где регули руемый параметр.изменяется строго п заданной программе без искажений, поэтому время начала ввода задания программы всегда должно совпадать с временем начала перехода на следу щий участок программы.. Наиболее близ1{им по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее многоканальный блок задания интервалов температур, каждый канал которого содержит последовательно соединенные элемент сравнения и ключ, .многоканальный блок задания скорости изменения тем ператур, каждый канал которого содержит/ последовательно соединенные генератор и элемент И, выходы элементов И подсоединены к входу блока установок температур, состоящему из последовательно соединенных реверсивного счетчика, дешифратора, вычитателя, исполнительного элемента, нагревателя, объекта и датчика температуры, который подключен к вычитателю. Выход блока установок температур подключен к входам элементов сравнения,-которые через ключи подключены к схемам И в блоке задания скорости изменения температур. Устройство может применяться для объектов, у которых фактическое изменение регулируемого параметра строго соответствует его изменению по заданной программе, т.е. без необхо42димости контроля реального состояния объекта. В инерционных процессах, например, графита1у1И, программой задается тактовый ввод приращения регулируемого параметра, где такт соответствует времени переходного процесса в объекте. Приращение вводится в начале каждого такта 2 . Переход с. одного температурного участка на другой характеризуется изменением величины при ращения. При вводе приращения в начале каждого такта переход с одного температурного участка на другой с изменением величины приращения осуществляется по реальной фактической величине регулируемого параметра. Поэтому переход участка на участок зачастую не совпадает с началом такта. Кроме этого, увеличение участков программы ведет к усложнению схемы, так как для каждого участка программы необходим свой генератор импульсов, схема И, ключ и схема сравнения. Это в значительной степени ограничивает применение данного устройства, так как с изменением формы графика (крутизны участков подъема температуры) возникает необходимость довольно точной перестройки генераторов, что возможно, если генератор является перестраивае1иым в определенном диапазоне частот. Это исключает применение кварцевых генераторов и в значительной степени снижает стабильность работы генераторов, а значит и всего устройства в целом. Цель изобретения - повьшение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления, содефжащее генератор импульсов, первый реверсивный счетчик импульсов, подключенный выходом к первому информационному входу блока вычитания, соединенного выходом с входом исполнительного элемента, по числу зон управления - задатчики интервалов значений параметра, соединенные выходами с первыми входами соответствующих первых блоков сравнения и по числу зон управления - задатчики скорости изменения параметра, подключенные выходами к первым входам соответствующих первых элементов И, связанных вторыми входами с выходами коммутатора, датчик параметра, введены счетчик импульсов, блок определения знака, второй реверсивный счетчик импульсов, блок управления, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, триггер, вторые блоки сравнения по числу зон управления и второй элемент И, подключенный первым входом к выходу генератора импульсов, выходом - к счет ным входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, а вторым входом - к выходу элемента НЕ, первому управляющему входу блока определения знака и к первому входу блока управления, соединённого выхо дами с входами коммутатора, а вторы входом - с выходом первого элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам первых блоков сравнения, причем выходы первых элементов И связаны с первыми входами соответствующих вторых блоков сравнения, подключенных вторыми входами к выходу второго реверсивного счетчика импульсов и к второму управляющему входу блок определения знака, а выходами - к входам второго элемента ИЛИ и к информационным входам блока определ ния знака, соединенного первьш и вторым выходами соответственно с нулевым и единичным входами триггера, подключенного первым выходом к суммирующим входам первого и второго реверсивных счетчиков импулысов, а вторым выходом к вычитающему входу первого реверсивного счетчика импульсов и к вычитающему входу второго реверсивного счетчика импульсов, связанного сбросовым входом с первым выходом реле времени, подключенного вторым выходом к управляющему входу блока вычи тания, соединенного вторым -информационным входом с вторыми входами первых блоков сравнения и с выходом счетчика импульсов, подключенного :входом к выходу датчика параметра. На фиг.1 представлена блок-схема устройства,на фиг.2 - схема блока управления, на фиг.3 - схема опреде ления знака. . Устройство содержит объект 1 управления (печь с печными трансфор маторами) , исполнительный элемент 2 блок 3 вычитания, датчик 4 параметра и счетчик 5 импульсов, первый реверсивный счетчик 6 импульсов, ре ле 7 времени, второй элемент И 8, генератор 9 импульсов, второй реверсивный счетчик 10 импульсов,вторые блоки 11.. . 11 сравнения,блок 12 определения знака, триггер 13, первые элементы И 14. .. задат-чики 15...15 скорости изменения параметра, коммутатор 16, блок 17 управления, элемент НЕ 18, второй элемент ИЛИ 19, первый элемент ИЛИ 20, первые блоки 21... 21 сравнения, задатчики 22.. .22 интервалов значений параметра. Коммутатор 16 (фиг.З) сЬдержит вторые (R-S) триггеры. Блок 12 определения знака содержит элементы 23... 23 сравнения, третий и четвертый элементы ИЛИ 24 и 25, третий и четвертый элементы И 26 и 27. Устройство работает следующим образом. Предварительно на задатчиках 22..22 вручную устанавливаются значения расхода электроэнергии для каждого температурного участка, а на задатчиках 15... 15 - значения приращений мощности не каждом участке, т.е. задатчиками 15... 15 определяется скорость изменения расхода электроэнергии, соотве.тствующая данному участку. Увеличение мощности, вводимой в объект управления (печь) осуществляется дискретно, путем тактового опроса. Время такта задается в (программном) реле 7 времени. Начало первого такта совпадает с пуском устройства. После включения печи работа устройства происходит следунмцим образом. В начале такта с генератора 9 импульсов через элемент И 8 на реверсмвньй счетчик 6 импульсов и на реверсивный счетчик 10 импульсов поступают импульсы до тех пор, пока их количество не достигнет величины, заданной задатчиком приращения 15. После этого счетчик 10 через блок сравнения 11 , элемент ИЛИ 19 и элемент НЕ 18 блокирует элемент И 8 до конца такта. В это время за счет расхода электроэнергии в нагревательном элементе в печь 1 подводится мощность, величина которой соответствует начальному положению исполнительного элемента 2. С датчика 4 параметра импульсы, частота которых пропорциональна расходу электроэнергии в нагревательном эле менте, поступают на счетчик 5. Пере концом такта с реле 7 времени на бл 3 вычитания поступает разрешение на сравнение, Количество импульсов, введенных счетчик 6, соответствует плановому расходу электроэнергии за прошедшее с момента запуска устройства время, количество импульсов, зафиксирован ных счетчиком 5, соответствует фактическому расходу электроэнергии за прошедшее время. После поступления с реле Ь времени разрешения на блок 3 вычитания на исполнительный элемент 2 с блока 3 вычитания вьщается команда на увеличение или уменьшение расхода электроэнергии в зависи мости от того, опережает ли фактический расход план. После этого в конце такта с реле 7 времени на счетчик 10 поступает сбросовый сигнал и снимается разрешение с блока вычитания 3. Счетчик 10 устанавливается в исходное состояние и с задатчика 15 через элемент И 14, блок 11 сравнения, элемент ИЛИ 19 и элемент НЕ 18 поступает разрешение на ввод информации через элемент И. 8 в счетчики 6 и 10. С этого момента начинается новый такт и все повторяется в описанной вьш1е последовательности. Так продолжается до тех пор, пок на выходе счетчика 5 не появляется ЧИСЛО, равное установленному на задатчике 22 параметра, а на выходе блока 21 сравнения появляется сиг нал, который через элемент ИЛИ 20 поступает на вход блока 17 управления. Если к этому времени ввод информации в реверсивные счетчики 6 и 10 уже закончится, то элемент И 8 буде блокирован выходом элемента НЕ 18, а значит будет блокирован и блок 17 управления, следовательно в этот момент переключения не произойдет. Переключение произойдет в начале следующего такта, когда после сбросового сигнала с реле 7 времени на выходе элемента НЕ 18 появляется разрешение на ввод информации и переключение, а блок 17 управления, запоминаюпщй пришедший ранее сигнал с элемента ИЛИ 20, выдает сигнал на коммутатор 16, установив в нем соответствующий триггер в единичное состояние и отключив предьщущий триггер.При этом снимается разрешение с элемента И 14 и поступает разрешение на элемент И 14. Таким образом, приращение в начавшемся такте будет соответствовать установке на задатчике 15,что обеспечит переход на следующий участок. Если же к этому моменту вывод информации в реверсивные счетчики 6 и 10 еще не закончится, то блок 17 управления не будет блокирован элементом НЕ 18. Блок 17 управления вьщает сигнал на коммутатор 16. При этом коммутатор 16 снимает разрешение с элемента И 14 и подает разрешение на элемент И 14. Рассмотрим два возможных случая. 1.Число, установленное на задатчике 15, больше числа, установленного на задатчике 15 , т.е. приращение на последующем участке больше приращения на предьщущем. При этом, естественно, и число импульcoBj уже прошедших в реверсивные счетчики 6 и 10,будет меньше числа, установленного на задатчике 15. Таким образом импульсы будут проходить до тех пор, пока их число, попавшее в счетчик 10, не сравняется с заданным на задатчике 15.После этого через элемент НЕ 18 будет заблокирован элемент И 8 и программное устройство будет далее работать так, как описано вьш1е. 2.Число, установленное на задатчике 15, меньше числа, установленного на задатчике 15 , т.е. приращение на последующем участке меньше приращения на предыдущем. Если число импульсов, :/же прошедших за время Лс в реверсивные счетчики 6 и 10, будет меньше задания на задатчике 15, то все будет происходить в последовательности, описанной для первого случая. Если же число импульсов, прошедших в счетчике, будет больше задания на задатчике 15,, то сигнал на выходе блока определения знака переключит триггер 13, которьй в свою очередь переключит счетчики 6 и 10, из прямого в режим реверса и из них вьгчтется количество импульсов, превьш1ающее задание на задатчике 15. Когда, число импульсов в счетчике 10 сравняется с заданным на задатчике 15, блок 12 определения знака переключит триггер знака, а тот в свою очередь

установит режим прямого счета на счетчиках 6 и 10, а элемент ИЛИ 19 через элемент НЕ 18 заблокирует элемент И 8 до конца такта.

Управление электрическим режимом печей графитации ведетсд.вручную ил с помощью cиcтe ш САУГ-3 (ЮЗ, ЧЭЗ, НЭЗ). При. ведении вручную переходы с одних температурных участков на другиеосуществляются по времени, без учёта состояния объекта, а при использовании системы САУГ-3 - при

совпадении точки температурного перехода с началом такта - может произойти разрегулировайие системы, что вызовет ряд неверных корректировок техпроцесса.

Устройство позволяет добиться большей точности в веденииПроцесса графитации, что в свою очередь приводит к улучшению показателей качества продукции за счет усиления термической, электрической и механической прочности электродов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор импульсов, первый реверсивный счетчик импульсов, подключенный выходом к первому информационному входу блока вычитания, соединенного выходом с входом исполнительного элемента,по числу зон управления - задатчики интервалов значений параметра,соединенные выходами с первыми вводами соответствующих первых блоков сравнения и почислу зон управления - задатчики скорости изменения параметра, подключенные выходами к первым входам соответствующих первых элементов И, связанных вторыми входами с выходами коммутатора, датчик параметра,отличающееся тем, что, с целью повышения его точности, в него введены счетчик импульсов, блок определения знака, второй реверсивный счетчик импульсов, блок управления, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, триггер, вторые блоки сравнения по числу зон управления и второй элемент И, подключённый первым входом к выходу генератора импульсов, выходом - к счетным входам первого и второго реберсивных счетчиков импульсов, а вторым входом,- к выходу элемента НЕ, к первому управляющему входу блока определения знака и к первому входу, блока управления,соединенного выходами с входами коммутатора, а -вторым входом - с выходом первого элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам первых блоков сравнения, причем выходы первых элементов И связаны с первыми входами соответствующих вторых блоков сравнения, подключенных вторыми входами к выходу второго реверсивного счетчика импульсов и к второму управляющему входу блока определения знака, а выходами - к входам второго элемента ИЛИ и к информационным входам блока определения знака, соединенного первым и вторым выходами соответственно с нулевым и единичным входами триггера, подключенного первым выходом к суммирующим входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, а вторым выходом - к вычитающему входу первого реверсивного счетчика импульсов и к вычитающему входу второго реверсивного счетчика импульсов, связанного сбросовым входом с первым выходом реле времени, подключенного вторым выходом к управляющему входу блока вычитания, соединенного вторым информационным входом с вторыми входами первых .блоков сравнения и с выходом счетчика импульсов, подключенного входом к выходу датчика параметра.

Фиг.1

i бт 1.7

Фиг. 2