Программно-задающее устройство Советский патент 1984 года по МПК G05B19/04 

1 Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для задания прог раммы проведения испытаний изделий или температурной обработки материалов. Известно программно-падающее устройство, содержащее блок задани программы, являюп ийся одновременно блоком памяти, управляемый гене ратор частоты, исполнительное устройство, блок управления, блок дол говременной памяти, блок оперативной памяти текущего участка, схему сравнения, цифроаналоговый преобра зователь lj . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является устройств с дополнительно введенным преобразователем угол noBopota - код, вход которого соединен с выходом исполнительного механизма, а выход преобразователя угол поворота - ко подключен к схеме сравнения 2j . Недостатком известных устройств является понижение относительной точности задания программы на нача Hbix участках, связанное с конечным числом разрядов и малым уровнем опор ного напряжения цифроаналогового преобразователя. Цель изобретения - повышение точности устройства особенно на на чальных участках программы. Поставленная цель достигается тем, что в программно-задающее устройство, содержащее блок задания цифровых данных, коммутатор участков программы, подключенный первым выходом к входу исполнительного бло ка, первый цифроаналоговый преобра зователь, соединенный первым выходом с первым управляющим входом генератора пилообразных импульсов, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, введены блок задания аналоговых данных, второй цифроаналоговый преобразователь, блок сумматоров и счетчик, разрядные выходы которого подключены к информационным входам второго цифроаналогового преобразователя, а выход переполнения - к управляющему входу коммутатора участков программы, счетный вход счетчика подключен к выходу сравнения, выходы блока задания цифровых данных свя852заны с информлцпоннымн входами первого (нфроаиалогового преобразователя, а выходы- с вторыми выходами коммутато); участков протраммы, вторые выходы первого цифроаналогового преобразователя подключены к первым информационным входам коммутатора участков программ), третьим вь ходом подключенного к второму управляющему входу генератора пилообразнь Х импульсов, которого подключен к первому входу блока сумматоров, подсоединенного двумя выходами соответственно к второму и третьему информационным входам коммутатора участков программь, четвертые информационные входы которого подключены к первым выходам блока задания аналогорых данных, вторым выходом подсоединенного к второму входу схемы сравнения, второму входу блока сумматора и входу опорного сигнала второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к третьему входу блока сумматоров , На фиг. 1 изображена блок-схема программно-задающего устройства, на фиг. 2 - вариант конкретной его реализации. Устройство содержит блок 1 задания цифровых данных, коммутатор 2 участков програймь, исполнительный блок 3, первьЕЙ цифроаналоговый преобразователь 4, генератор 5 пилообразных импульсов, схему 6 сравнения, блок 7 задания аналоговых , второй цифроаналоговый преобразователь 8, блок 9 сумматоров и счетчик 10. На фиг. 2 показано функциональное построение блоков и связь программно-задающего устройства с объектом управления. На фиг. 2 дополнительно обозначены объект 11 управления, блок 12 регистра д 1и и сигнализации, исполнительный механизм 13, операционные усилители 14, переключатели 15, циф роаналоговые преобразователи 16, счетчик 17 с контактами 17f, 17я, 17, транзистор 18, реле 19-23 с контактами 19, 19, 20, 20, 20, 21, 212, Ь f 2% 232, соответственно, диод 24, конденсаторы 25, резисторы 26, потенциометры 27. Устройство работает следующим образом. 3 Программируется четыре последовательно смертяюптих друг друга режи ма: нагрев, стабилизация, охлаждение, останов. Перед началом работы устройства каждьпЧ: режим задается следующими параметрами. Режим нагрева - скорос тью нагрева, задаваемой в блоке 7 задания аналоговых данных в ни де аналогового напряжения и дискрет но в блоке 1 задания цифровых данных. Режим стабилизации задается двумя параметрами: временем стабилизации и температурой стабилизация . Время устанавливается в блоке 1 задания цифровых данных, а.тем пература устанавливается в блоке 7 задания аналоговых данных. Температура стабилизации также устанавливается на регистрирующем приборе в блоке 12 регистрации и сигнализации. Режим охлаждения задается скоростью охлаждения в блоке 7 задания аналоговых данных и в блоке 1 1Ц1фро вых данных. ЦифровьЕб данные устанав ливаются во всех трех режимах при помопи-1 дискретнь(х программных переключателей 15. Режим останов включается по завершении программы, ког да полностью заполнится счетчик 10 и счетчик коммутатора 2 участков программы 17 (фиг. 2). I В режиме нагрева от блока 1 зада ния цифровых данных дискретный сигнал поступает на первый цифроаналоговый преобразователь 4, с первого выхода которого напряжение проходит на первый управляющий вход генератора 5 пилообразных импульсов. С выхода блока 7 задания аналоговых данных опорное напряжение поступает на второй вход схемы 6 сравнения. На первый вход схемы 6 сравнения поступает пилообразное напря.жение с выхода генератора 5 пилообразных импульсов. В момент равенства напряжений схема сравнения вырабатывает счетный импульс, поступающий на вход счетчика 10 и второй уп равляющий вход генератора 5 пилообразных импульсов. Пилообразное напряжение на выходе генератора становится равным нулю. Далее процесс формирования пилообразных импульсов повторяется. При этом частота их прямо пропорциональна напряжению с выхода первого цифроаналогового преобразователя 4 и обратно пропор54циональна опорному напряжению с выхода блока 7 задания аналоговых данных. Амплитуда пилообразных импульсов прямо пропорциональна опорному напряжению с выхода блока 7 задания аналоговых данных. }1а третий вход блока 9 сумматоров поступает ступенчатый сигнал от второго цифроаналогового преобразователя 8 преобразующего код состояния счетчика 10. В блоке 9 сумматоров происходит суммирование пилообразных импульсов, поступающих на первый вход, со ступенчатыми сигналами, поступающими на третий вход. Амплитуда ступенек равна амплитуде пилообразных импульсов. В результате сложения в блоке 9 сумматоров получается плавное линейно изменяющееся напряжение, которое вьгчитается в этом же блоке из опорного сигнала (пропорционального напряжению стабилизации), поступающего на второй вход блока 9 сумматоров. С выхода блока 9 сумматора линейно спадающий сигнал через коммутатор участков программы 2 поступает в исполнительный блок 3 (на блок 12регистрации и сигнализации). В регистрирующий сигнализирующий блок поступает также сигнал от термопары, установленной на объекте 11. Суммарный сигнал, состоящий из сигнала, пропортщонального температуре объекта и выходного сигнала программно-задающего устройства, на входе регистрирующего сигнализирующего блока сравнивается с заданным уровнем стабилизации, установленным в этом же блоке концевыми выключателями. При достаточно высокой начальной температуре объекта в начале программы (например, после сварки) суммарный сигнал на входе регистрирующего сигнализирующего блока будет превышать заданный уровень стабилизации. В таком случае из блока регистрации и сигнализации не будет поступать на исполнительный механизм 13команда включения. Это будет продолжаться до тех пор, пока cyм iapный сигнал на входе блока 12 не станет меньше установленного уровня стабилизации. С этого момента начнется программное управление объектом. В программно-задающем устройстве в режимах нагрев, охлаждение, стаби5лизация счетчик 10 производит счет одного и того же количества импуль сов, поступанлдих от схемы 6 сравне ния. Для разных программ температура стабилизации может быть различной, поэтому необходимо при задании тем пературы стабилизации (в блоке регистрации и сигнализации) соответств ённо: задавать пропорциональ ное температуре стабилизации опорное напряжение (в блоке 7 задания аналоговых данных). Это обеспечива ет точное сшивание дискретных ст пенек (с йыхода второго цифроанало гового преобразователя 8) с пилообразными импульсами (с выхода ген ратора 5 пилообразных импульсов). После заполнения счетчика 10 с его выхода импульс переполнения поступает на управляющий вход коммутатора участков программы 2, где по сигналу счетчика 17 и реле 20 включается режим стабилизации. Сче уик 10 снова начинает заполняться импульсами (происходит отработка времени стабилизации). Режим стабилизации осуществляется путем подачи с выхода программно-задающего устройства нулевого потен1диала на вход исполнительного блока 3 (контактом 20 реле 20), при этом регулирование идет по сигналу отклонения температуры объекта от задан ной температуры стабилизации, уста новленной в блоке регистра1Щ1 и сигнализации. После окончания режима стабилизации импульс переполнения с выхода счетчика 10, поступающий на управляющий вход комму .татора участков программы 2, включает режим охлаждения (реле 21). В этом режиме программно-задающее устройство вырабатьгоает линейно возрастающий сигнал (в блоке сумма торов 9 линейно изменяющееся напряжение не вычитается из опорного сигнала, пропорционального напряже нию стабилизации). 56 В блоке 12 регистрации и сигнализации суммарньй сигнал, состояш й из сигнала, пропорционального температуре объекта, и выходного сигнала программно-задающего устройства, сравнивается с заданным уровнем стабилизации. В результате сравнения вырабатывается управляюпщй сигнал на исполнительныймеханизм 13. В режиме охлаждения сигнал от термопары уменьшается, а с выхода программно-задающего устройства увеличивается. В конце режима охлаждения (после заполнения счетчика 10) в коммутаторе участков программы 2 включается реле 22, которое своим контактом 22 выключает генератор 5 импульсов. Предложенное программно-задающее устройство повышает точность формирования программы на начальном и конечном наклонных участках (нагрев и охлаждение). Каждый участок программы формируется одним и тем же количеством ступенек, просуммированных с пилообразными импульсами. Количество ступенек определяется разрядностью счетчика 10 и второго цифроаналогового преобразователя 8, при этом уровень ступенек всегда равен амплитуде пилообразных импульсов (при изменении уровня стабилизации) . При шести разрядах счетчика в известном устройстве погрешность выходного программного напряжения составляет 1,5% от максимально возможного на всех наклонных участках. Погрешность уменьшается поскольку наклонные участки программы разбиваются на более мелкие участки с шестью, десятью, четырьмя ступеньками, просуммированными с линейно изменяющимися импульсами, в результате получаются практически линейные участки программы повьшенной точности.

Фиг.1

ПРОГРАМЬШО-ЗАДАЮРЩЕ УСТРОЙСТВО, содержащее блок задания, цифровых данных, коьмутатор участков программы, подключенный первым выходом к входу исполнительного блока, первый цифроаналоговый преобразователь, соединенный первым выходом с первым управляющим входом генератора пилообразных импульсов, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности устройства, в него введены блок задания аналоговых данных, второй цифроаналоговый преобразователь, блок сумматоров и счетчик, разрядные выходы которого подключены к информационным входам второго цифроаналогового преобразователя, а выход переполнения - к управляющему входу коммутатора участков программы, счетный вход счетчика подключен к выходу схемы сравнения, выходы блока задания цифровых данных связаны с информационными входами первого цифроаналогового преобразователя, а входы - с вторыми выходами коммутатора участков программы, вторые выходы первого цифроаналогового преобразователя подключены к первым информационным входам коммутатора участков программы, третьим выходом подключенного к второму управляющему, входу генератора пилообразных импульсов, выход которого подключен к первому входу блока сумматоров, подсоединен(Л ного двумя выходами соответственно к второму и третьему информационным входам коммутатора участков программы, четвертые информационные входы которого подключены к первым выходам блока задания, аналоговых данных вторым выходом подсоединенного к К: второму входу схемы срарнения, втоо рому входу блока сумматоров и входу KD опорного сигнала второго цифроанало-, эо л гового преобразователя, выход которого подключен к третьему входу блока сумматоров.