Временное задающее устройство Советский патент 1985 года по МПК G05B19/08 

MUjf peTcM-jHt oTHiH ятси t автоматиМгЩИ роизв()дствеин1 1х ттроцессон, гдо применяются аиаиоговые элект рсшные jHMvjiRTOpb; с ynp«BJHHiiPM от врпмеинс rt 4.i;uiKifn,ero В11тде к гния, F частиогтн н актоь-гптизнронаинык сшсгемах упранлеиия теплознетиетичкс кнми блсжлМИ; например при пус.кошлх пршитсах. Известно нрсмешюе яддаюшег устрсй стпо, содержащее формирователь импульсов, 1КОДКЛЮ1- е. HHhUi НХОДОМ к НЫХС5ду уг;равдяемо о делители ч.-)стоты, блок TajiaiiHH уровня и н,1ходно11 блок. Устройс во С) бес печи в лет в(зм,1;кность гибкогс/ изменения nporpaMMiii путем изменения координат участков программы кривой технологическо1о нр(цесса, которым являются скорость-время 1 Однако данное устройство Т1)ебует дополнительных устройстрт для хранения координат перекзпочения или их тк Бивалентов (блока задания скорости и блока яадания уровня), сложность которых рас тает с увелилсние) чис.па участко аппроксимации и количества реализуе№)х кривых. Наиболее близким техническим peni( нием к изобретеник. яг;ляется иременио задающее устройство для выдачи уст,1вок аналоговым регуляторам, содержащее блок управления, зал,аюпи1 1 тенерс тор импульсов., соединенны со счетны входом реверсивнотчз счетчика временных ит1терналов, выходы ко1opoio чере дешифратор связаны с п входами татора узловых точек времени, выходы которого подключены к ш входам преобразуицего блока, в частиос1Л1 блока токовых ключей. Это задаю1Ц€:е устройство является простым и позволяет гибко изменять времевные зависимости за счет избыточности переключательны функтдий в цифровой части устройства, что обеспечивает реализацию С временных зависимостей без запоь1И гаю1цего устройства, причем в реальном, замедленном и ускоренном масштабах времени 2} , Н(достатком известного времеттного задаюг1его устройства является наличиеу преобразугацего блока, которым является б.чок Токоных ключей, при разбиении функции по уро.впю т. Это связано с тем, что иреобразующи блок содержит m TOKOBIIIX ключе, которые последова ельно вк,1 ючаются коммутатор уз.ловых гочек врепени, прчра1Ц(1П1Я тслса, коорые да.лее суммирукяся, осуществляя задаю1( возде11ствия аналоoвo гy регулятору. Таг.им образом, ем больше , тем необходимо оковых ключей и прециз 1ониых резисоров, что ве,д(Т к ус;ложнелп ю констукц и устроГкугва, снижению надежности и уве ичению потребляемой мощности. Кроме того, такое решение атруднено для , в микроПр(1ДеССОрН{.)М 1С ОЛНеН П) . Р1сг ользова1П1е токовь Х ключей в пpeoбpaзyюlцe блок( является О1 раванпым при tri ±-2 1з-за технической СЛОЖНСНПЛ . Одпако нрактическсзм ие 1ользова и1и нременн,1х задающих устро ств в автомат 3 11К1ванных с 1стемах управления т л лозпефгетическими блоками необходимо, чтоб 1 число разбиений ФУНКЦИИ по уровн о П1 было 60. При временно -о зада ощего уст11 5Йс:тва чпслс:г ) по уровню превьлчае.т 200-250. Цель зобрете я - иовьшшние надеж 1ост 1 и рас 11ирен е области )ения устройства . Поставленная цель достигается тем, что во времен11ос задающее устройство, содержащее генератор импу.пьсов, подк.г юченнь Й выходом к счетному первого реверсивного счетчика импульсов, соединенного разрядным выходами с входами де иифратора, подключенного выходами к входам блока набора программы, введе 1Ь второй реверсивнь й счетчик , цифроаналоговый преобразователь, первый элемент ИЛИ, масштабш,ш усилитель и блок управления, содержащий первь й, BTopofi и трети триггеры, второй, третий, четвертый, пятый, иестой элемент ИЛИ и седьмой элемент ИЛИ, под.ключенный первым входом к сбросовым входам первого и второго реверсив 1ых счетчиков и к шине Сброс, вторым входом - к шине , а выходом - к первым входам пятого и третьего элементов ИЛИ и к нулевому входу первого триггера, связанного прямь м выходом с управляю цим входом генератора импульсов, а единичным входом - с вь ходом шестого элемента ИЛИ, подключенного первым входом к единичному входу второго триггера и выходу четвертого элемента ИЛИ, связанного первым вхо, а вт(трым входом - с шиной Разрешение и с , вторым входом третьего элемента ИЛИ подк 11юченного выходом к нулевому вхо ду третьего триггера, причем первый вход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ и шиной Реверс, второй вход - с шиной Вы,читание, а выход - с вторы входом шестого элемента ИЛИ и единич ным входом третьего триггера, подключенного пря№.1м выходом к вычитакяцему входу первого реверсивного счетчика и к вычитакщему входу второго реверсивного счетчика, соединенного суммирунщим входом с прямым выходом BTopo го триггера и с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, счетны входом - с выходом первого элемента ИЛИ, а разрядными выходами - с вхо дами цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к входу масштабного усилителя, причем входы первого элемента ИЛИ связаны с выходами блока набора программы. На фиг.1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - график квантования временной функции, поясняющий принцип работы устройства; на фиг.З - функциональная схема блока управления. Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, первый реверсивный счетчик 2, дешифратор 3, блок набора программы 4, блок 5 управления. преобразующий блок 6, включающий пер вый элемент ИЛИ 7, второй реверсивный счетчик 8, цифроаналоговый преоб разователь 9, масштабный усилитель 10. Блок управления содержит первый, второй и третий триггеры 11, 12 и 13 седьмой, шестой, пятьй, четвертый, третий, второй элементы ИЛИ 14-19. Генератор импульсов содержит гене ратор опорной частоты 20, делитель частоты 21, группу элементов И 22; .переключатель 23, восьмой элемент ИЛИ 24, резистор 25. На фиг.1 введены следукщие обозначения: 0 -.ручное управление от оператора; АСР - автоматическая система регулирования , Разрешение - сигнал разрешакяций .изменение задающего воздействия в сторону увеличения; Ре-г вере - сигнал, требуювдий изменения задакщего воздействия в сторону уменьшенияJ Запрет - сигнал, запрег щаюпц1й изменение задающего воздействия, т.е. требующий его стабилизации во времени. Генератор 1 импульсов обеспечивает набор частот Фр1СлФ где Фр - основная рабочая частота; ДФ - приращение частоты; С - коэффициент. Возможность и характер изменения хода технологического процесса во времени определяется технологическими ограничениями. Например, при пусках и остановах энергетических блоков скорость изменения задания не . должна превышать 4-4,5 (град/с). Поэтому величины ДФ и С выбираются исходя из технологических требований. - I-1-- - - --J с - - в частности , где 0, 1,2. Это приводит к упрощению делителя 21 частоты, которьй может быть реализован на базе обычного двоичного счетчика, например К155ИЕ5, в интегральном исполнении. Запуск генератора 1 импульсов осуществляется с блока 5- управления с приходом сигнала на управляющий i вход генератора 20 опорной частоты. При этом поступающие с делителя 21 частоты импульсы на первые входы элементов И 22 проходят через тот элемент И, на которьй через переключатель 23 подан разрешакщш потенциал (+Е) от источника питания, например Фр, как показано на |иг.4. Реверсивный счетчик 2 (текущих временных интервалов) служит для подсчета всех импульсов, поступающих на его счетный вход с периодом - т.е. для подгде Т„ счета текущих временных интервалов. Исходная установка или Сброс - в нулевое состояние осуществляется опера-, тором Оц. Реверсивм й счетчик 2 имеет 1i разрядов: 1, ..., j , ...,к. Его разрядность зависит от количества разбиений по времени п и определяется как .й- Его единичные выходы подключены к соответствукщим входам дешифратора 3. Дешифратор 3, имея П выходов, используется для расшифровки состояния реверсивного счетчика 2 текущих временных интервалов. В каждый момент времени одна из ft ншн возбузадена и : на ее выходе находится, например, положительный потенциал, которьй поступает на о входов коммутатора 4 удловых точек. Блок набора программы 4 (узловых временных интервалов) предназначен ;хля подключения m узловых временных интервалов и п текущих временных интервалов к соответствующим входам элемента ИЛИ 7. Блок 5 управления служит для фор мирования сигналов управления работой устр(1Йства от внешних цепей, ко торыми являются цепи управления опе ратора Оп и схема логики, в частнос ти, энергоблока. Сигналы ручного управления и сиг налы от схемы логики энергоблока аналогичны. Работа блока 5 управления осуществляется в соответствии с таблицей истинности. Сброс реверсивных счетчиков 2 и производится только оператором. Сброс Запрет О СложеI Ч Разре- Бычи- Реверс тание Масштабный усилитель 10, подключенный к выходу цифроаналогового пр образователя 9, а выходом - к входу автоматической системы регулировани (АСР), предназначен для согласовани й-ыходного сигнала преобразователя 9 с сигналами АСР. Так, в современной регулирунщей аппаратуре, например, ГСП Каскад, используются унифицированньш токовые сигналы 0-5 мА. Та ким образом, масштабный усилитель 1 (в этом случае токовый) должен имет такой коэффициент усиления, чтобы максимальная величина тока на выход не превышала 5 мА при максимальном коде узловых временных интервалов. т.е. при максимальном задании на вход АСР. При реализации масштабного усилителя 10 может быть использ(5ван, например, дифференциальный усилитель в интегральном исполнении, например К140УД6. В основу построения предложенного временного задающего устройства положен метод кусочно-ступенчатой аппроксима1 ии временной функции j-Ut) с равномерным разбиением по функции (фиг.2), т.е. Ч til где л( приращение функции f - количество разбиений по функции, которое выбирается из условия получения необходимой точности. При этом каждому значению функции i)--- У соответствуют моменть времени i t, ... .... t п , т.е. получается т приращений аргумента : .,, At.,... . i которые не равны в общем случае между собой. Точки на графике (фиг.2) с координатам i,-, Lj, , где 0,1,2,..., названы узловыми временными интерва лами (они находятся на пересечении сплоп1ных линий). Однако алгоритм нахождения этих узловьк точек при таком разбиении, графика (t остается неизвестным. Для того, чтобы получить алгоритм нахождения узловых точек, производят дополнительное разбиение приращений аргумента Aiiv.dtj. исходя из минимально возможного приращения д1„;„ для всего набора функций, которые необходимо воспроизводить с помощью временного задагацего устройства. Величина Аi „„ может быть рассчитана по формуле tnin ц ) где Угпмх максимальная скорость изменения функций из возможного набора. Уравнение (2) позволяет выбрать период Т разбиения функции по аргументуТогда основная рабочая частота задающего генератора и пульсов определяется как . P Т Разбиение графика у -Ut) по аргументу с приращением Т по формуле (3) приводит в общем случае к п равномерным разбиениям по аргументу, причем и m . Это значит, что предлагаемое устройство обладает избыточностью переключательных функций в цифровой части, что позволяет подключить соответствующие приращения функций в любой момент времени,кратный шагу квантования Т . Следовательно, сделав разбиение любого графика из данного набора по функции на т равных частей, получают временные интервалы, а разбив ось времени на п равных частей с периодом Т получают п текущих временных интервалов, причем i текущих точек с достаточной степенью точности при Выполнении неравенства (3) всегда совпадут с узловыми точками (фиг.2). На практике временная функция y-i(.i) накладывается на щаблон, имею щий оси координат с сетк.ой из m горизонтальных и м вертикальных Линий в определенном масштабе. При этом в таблицу записываются номера узловых временных интервалов. Согласно указанной таблице устанавливаться, например, перемычки между парными штырьками на коммутаторе (фиг.2 Перед началом работы оператор про веряет (или устанавливает) связи в блоке 4 согласно таблице, соответствующей временной функции необходимог задания. Далее включает устройство, подает команды исходной установки (Сброс) в блок 5 управления, затем в шины- сброса реверсивных счетчиков 2 и 8. Нулевые состояния реверсивных счетчиков 2 ,и 8 соответствуют нулевы начсшьным условиям, т.е. LJJ, О , как показано на фиг.2. Оператор устанавливает также частоту работы генератора 1 задающих импульсов исходя из технологических требований, например, Фр как показано на фиг.1. Запуск устройства в работу осущест вляется или вручную оператором в режиме проверки подачей команды Сложение, или в рабочем режиме с приходом команды Разрешение от схемы логики энергоблока. Импульсы с генератора 1 импульсов поступают в реверсивный счетчик 2 текущих временных интервалов. Его состояние расшифровывается дешифратором 3, причем в каждый текущий момент времени, крат- -г . ныи в данном случае ) возбуждается одна из-о шин (например, переход от нулевого к положительному потенциалу) . Если шина дешифратора 3 соответствует узлсвому временному интервалу, то потенциал передается черезблок 4 узловых временных интервалов и поступает в преобразующий блок 6, а .именно через элемент ИЛИ 7, на счетный вход реверсивного, счетчика 8, изменяющего свое состояние, что при- водит к изменению (увеличению) аналогового сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 9, которьй передается через масштабный усилитель 10 на вход АСР. Если от схемы логики энергоблока поступает сигнал Запрет, то блок 5 управления вырабатывает команду, запрещакнцую генерацию с генератора 1 задающих импульсов. В этом случае осуществляется стабилизация задания во времени на выходе устройства. При поступлении сигнала Разрешение задание снова начинает расти. Возможны кратковременного уменьшения задания из-за технологических ограничений. Это происходит при поступлении сигнала Реверс от схемы логики энергоблока, который через блок 5 управления переключает реверсивные счетчики 2 и 8 в режим вычитания, разрешая подачу импульсов с генератора 1. После команды Реверс возможны лсоманды Запрет - для стабилизации или Разрешение - для увеличения задания. При выходе регулируемого параметра, например температуры острого пара или давления, на задающее воздействие от схемы логики энергоблока, поступает сигнал Запрет, после чего оператор может отключить временное заданицее устройство от входа схемы АСР (подключив, например, ручкой задатчик, выходной сигнал которого соответствует максимальному выходному сигналу устройства). Устройство может быть,использовано для реализации как возрастающей, так и убьшающей временных зависимостей.

R )том случае оператср ггрн подготовке устройства к работр. устанавливает -пкпъко одну лерекычку между парой штырьков кo тмyт.тopa учловых точек. Затем он якг;ючает ycTpoiioTHo , Подает командь; исходг1ой установки (Сброс) в блок 5 управления, далее в шины сброса реверсивных счетчиков 2 и 8, устанавливает частоту работы генератора 1 задающих импульсов. После -этого ререрсивные С ет 1-:ки 2 я 8 переводятся в режим вычитания. При этом генератор 1 задающих импульсов 1ачинает работать. Через некоторый промелоток времени, достаточный для прохохудения хотя бы одного или нескольких имтгульсоЕ с генератора 1 импульсов на счетньй Бход реверсивного сч.е;--1ика 2 текущих временных иь:терЕало:г. .оператор подает команды Сброс ;; блок 5 управления и в шину сброс, реверсивного

Генера;

прекращается.

счетчика

реверсивньй счетчик 2 накодится в нулевом состоянии.., а реБерсивньй счетчик 8 узловых ;;рямснпыл интервалов - в едил кчном состоянии (так ка на его счетны - вход в г.сяагме вычитания смог пройти только одна импульс с дешифратора 3 через бхгок 4 и элемент ИЛИ 7 в связи с тем, что была установлена только одна пере 5ычка в блоке А узловых точекj т.е, в нем зафиксирован обратный код ис.ходнотчэ нулевого состояния). Единичное состяние реверсивного счетчика 8 узловы точек соответствует максимшгьной выходной величине временного задающего устройства.

После этого оператор устанавливает необходимые связи в бпокр. 4 узловых временнь(х интерва.пов согласно таблиде, соответствуюа1ей временной фунхтщи убывающего задания.

Необходимо отметить,, что f) -я )чка при реализации убываю11ей функции всегда отсутствует, так как она соответствует нулевому отсчету времени.

Запуск устройства в работу осуществляется или оператором в режиме проверки подачи команлы Вычитание, или в рабочем режиме с приходом команды Реверс от схем1 1 логики энергоблока (это имеет место при остановах энергоблока в отличие от его пуска, где необходима возрастающая временная функгщя), С задержкой на период с.педования импульсов Т устройство начинает реализацию убываюрдего задания, при этом задержка обуслов.пена тем, что при первом .;п7.пьее с выхо.да генератора 1 импу..;г;-,гов реверсивный счет.ик 2 текущих временных интервалов переходят в единичное состояние и далее начинает отсчитывать временные интервагая к нулю .

Устройство может использоваться и не только при нулевых начальн 1х условиях,, как показано на фиг. 2,, где

.:и ц J- О , то определяется количество yariOi ix точек :-( соответстЧо

вующих значению ч ; П1„

которое

о о

ч

2Q до..ижно бьпь занесено в p eiBepCHBtsbm счетчик 8 узловых временных интервалов . Это равносильно переносу временной оси н.а величину ц.

и составлен 1е указанной таблиды уз.новьгх точек времени для блока 4 осуществляется T-r.iK ж(; как и Hp:i нулевых началтьных уоловиях (см.фиг,2).

анесение начальных условий в ре;-: ;. с 1;8ньч 1 счет.гик 8 узловых точек осущоствляется нодготовке устройства к работе следуюидам образом. В блоко ; узловых точек устанав.пкзается подрл,1, f;, связей, начиная с первой (:, e.j с. нерпой пары пггырьков) , Вклю.:.астг;.1 устрюйство, производятся исходнь;г- -Орось, г енератор 1 узловых точек пер.окл:сп ается на максимальную частоту рабогь: (в дангюм cjr/чае д.ая ускорения г;одготовки устройства к работе) и нодае;-с;т команда Сложение, В результате в реверсивном счетчике 8 узлозыл точек через время ffio Т зафиксируете л код, соответствую1ций И1, . Посj;(; это ID оператор подает команду

Сброс в блок 5 управления и в шину cOijoca реверсивного счетчика 2 текущих MpeMefiHbix И {тервалов, устанавливает, например, рабочую частоту Фр и связи в коммутаторе 4 согласно

Ta6j4Viu,e, соотзетстБумцей временной фуккдии необходимого задания как при нулевьлх начальных условиях, после чего устройство готово к работе и запускается аналогично указанному

Гlepi5o fy случаю..

Устройство может также иснользоваться для реализации убывающего временного задания, меньшего максимапьного чадапия. В этом случае поп готовка устройства к раб(5те осуществляется г1налог1- чн1.) втсному рас смотренио гу случаю с той pa-jiufueii, что CTtaia.iia коммут груется нс оп,па л-я Ш1на, а т тин подряд, начиная с п-и . moi определяется как разница между максимально возмо ным значением функци 1 для данного устройства максимал..ным значением заданной функции j,t,, отнесенным к ) , т.е. MtTiav Чгтлк Затем проводятся те же операции что и во втором случае. Однако в бл ке 4 узловых точек при устано же связей согласно таблице отсутствует связей, начиная с п-и. Так как в этом случае задержка в ра боте равна (Т7о+7)Т и если это недопустимо, то выход на рабочий peжи может быть включен в подготовительные операции. Таким образом, в устройстве при большом разбиении по функции, как это имеет место для энергетических объектов, например т 250, количество комплектующих резисторов д.пя реализации преобразующего блока сокращается примерно в т IB раз, где , а количество прецизионтых резисторов в - раз, где коэффиш1ент 3 учитывает резисторную сетку в дифроаналоговом преобразователе, состоящую только из двух номиналов в отличие от m необходимых для реализации токовых ключей в известном устройстве. При этом достигается упрощение устройства, повышение надежности и расширение технологических возможностей.

ВРЕМЕННОЕ ЗАДАКЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор импульсоБ, подключенный выходом к счетному входу первого реверсивного счетчика импульсов, соединенного разрядными выходами с входами дешифратора, подключенного выходами к входам блока набора программы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения устройства, в него введены второй реверсивный счетчик импульсов, цифроаиалоговый преобразователь, первый элемент ИЛИ, масштабный усилитель и блок управления, содержащий первый, второй и третий триггеры, второй, третий, четвертьй, пятый, шестой элементы ИЛИ и седьмой элемент ГШИ, подключенный первым входом к сбросовым входам первого и второго реверсивных счетчиков и к шине St-«Vfi.::,4--« Сброс, вторым входом - к шине Запрет, а выходом - к первым входам пятого и третьего элементов ИЛИ и к нулевому первого триггера, связанного пряьым выходом с управляющим входом генератора импульсов, а едини тым входом - с выходом шестого элемента ИЛИ, подключенного первым входом к единичному входу второго триггера и выходу четвертого элемента И.Ш1, связанного первым входом с шиной Сложение, а вторьм входом с шиной Разрешение и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, подключённого выходом к нулевому входу третьего триггера, причем первый вход второго элемента ИЛИ соединен с втосл рьм входом пятого элемента. ИЛИ и шиной Реверс, второй вход - с шиной с: Вычитание, а выход - с вторым вхо- дом шестого элемента ИЛИ и единичным входом третьего триггера, подключенi ного прямым выходом к вычитающему . входу первого реверсивного счетчика ел и к вычитаюцему входу второго реверOS сив.;ого счетчика, соедиуенногс суммирующим входом с прямым выходом второго триггера н с суммирующим входом первого peaepcHBHorjo счетчика, счетСд ным входом - с выходом первого элемента ИЛИ, а разрядньгми выходами - с входами цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к входу масштабного усилителя, причем входы первого элемента ИЛИ связаны с выходами блока набора программы.

Ц

ACf

От суеиы /тогини Onзнерго5ло а

Фие.1 TrrfT i п ; П 1 и {-i44-Wj.,,ii.JjJ.lJj...,,i,ilJ,.JlJ,iJJ.,LLL

t:f

. 2

fj(/c -/с.- бУг/. Zv8

Г

w/CAWiTA-vyI: / .,/- /i д/чонам 2и8

r-

.| ILZE

r--T (C ;

/4

СбросJ:

Слои- е 1.€.

i Bei4urtyaHiJii

iJ

- -

/Л77 )- / Ofia

-л

,,.

щ- И Ч И И м г г

11

-Sis f//

™. Bf--.,

Cbi umcjf- i e (-)H

f

K-

1-..

J,

у„„1„„p.

I-

Щ

I

о Ф1лг:1