Многоточечный регулятор Советский патент 1985 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при автоматизации технблргических процессов, где требуется многоточечное регулирование соотг ошения двух параметров. Цель изобретения - расширение области црименания при одновременном сокращении аппаратурных затрат. На фиг. t представлена блок-схем многоточечного регулятора; на фиг. 2 - пример реализации блока обе гающих устройств; на фиг. 3 - пример реализации блока разделейия во времени процессов измерения и регулирования; на фиг. 4 - пример реализации регулирующего блока; на фиг. 5 - при мер реализации корректирующего блока; на фиг.. 6 - пример реализации накопителя аналоговой величины; на фиг. 7 - пример реализации цифрового ручного задатчшса; на фиг. 8 - при- . мер реализации цифроаналогового преобразователя; на фиг, 9 - пример реализации коммутатора; на- фиг. 10 пример реализации блока датчика; на фиг. It - пример реализации блока суммирования и соотношения. Блок-схема многоточечного регулятора (фиг, 1) содержит блок 1 основrfbpc датчиков, блок 2 обегающих устройств, блок 3 разделения во времени процессов измерения и регулирования j регулирующий блок 4, корректирующие блоки 5, накопители 6 анало говых величинJ исполнительные элемен ты 7, блок 8 цифровых ручных задатчи ков, ци4ч)оаналоговый преобразователь 9, входной регистр 10, резистивныЙ делитель 11, йереключатель 12 напряжений, эталонный источник 13 напряжения блок 14 дополнительных датчиков, коммутатор 15, блок 16 суммирования и соотношения, элемент ИЛИ 17, ключ 18, первый инвертор 19, первый сумматор 20, второй инвертор 21 и второй сумматор 22. Блох 2 обегающих устройств (фиг.2 состоит из генератора импульсов, выполненного на резисторах 23-26, конденсаторе 27, транзисторах 28 и 29 и микросхеме 30, счетчика 31, дешифратора 32, токовых ключей 33.- З3.и, . - Ч «% -- 34j,, имехнцих по четыре замыкающих контакта, и перемычек 35,- 35. Блок 3 разделения во времени процессов измерения и регулирован1ая . 6752 (фиг. J) состоит из микросхем 36-39, конденсатора 40 и реле 41, имеющего два запоминающих контакта. Регулируияций блок 4 (фиг. 4) состоит из сумматора, выполненного на операционном усилителе 42 и резисторах 43-46, и двух компараторов, состоящих из операционных усилителей 47 и 48, диодов 49 и 50, транзисторов 51 и 52 и резисторов 53 и 54. Каждый корректирующий блок 5 (фиг, 5) состоит из потешщометров 55, конденсатора 56, резисторов и переключателя 58 настроек. накопитель 6 аналоговой величины (фиг. 6) состоит из усилителя 59 мощности, в качестве которого используется магнитный усилитель типа УВД, и электродвигатель 60, в качестве которого применяется однооборотный электрический исполнительный механизм постоянной скорости типа МЭО. Блок 8 цифровых ручных задатчиков состоит из переключателей типа ПП6-11Т ОЮЗ.602.160 ТУ (фиг. 7). Конструктивно этот переключатель выаолнен в виде поворотного колеса-барабана, на окружности которого нанесены цифры от О до 9. Поворотное колесо чакреплено в пластмассовом корпусе, на передней стороне которого имеется окно-прорезь. Размеры этого окна позволяют видеть только одну цифру. Рядом с каждой цифрой имеются рычажки, с помощью которых можно перемещать поворотное колесо, устанавливая любую цифру в прорези корпуса. Поворотное колесо внутри корпуса имеет четыре контакта, которые в зависимости от установленной десятичной цифры принимают замкнутое или разомкнутое состояние. Причем замкнутое и разомкнутое состояние контактов соответствует переводу десятичной 1Ц1ФРЫ в двоичную систему счисления (см, таблицу). Для. каяздого канала регулирования задатчик состоит из трех таких переключателей. Цифроаналоговый преобразователь 9 (фиг. 8) состоит из входного регистра 61, резистивного двигателя 62, переключателя 63 и эталонного источника 64 напряжения. Переключатель 63 напряжения образован соответствующими переключателями.РезистивныЙ делитель 62 образован соответствующими резисторами. 3 Коммутатор 15 (фиг. 9) состоит из реле 65ц, каждое иэ которых имеет по одному замыкающему контакту Блок 1 основных датчиков и блок М4 дополнительных датчиков (фиг. 10) для каждого канала регулирования содержит мазутомер МПСФ для измерения расхода топлива или дифманометр ДМК для измерения расхода газа нормирующий усилитель, выполненный на операционном усилителе 66 и резисторах 67 и 68, и линеаризатор, выполненный на операционных усилителях 6971, резисторах 72-83 и диодах 84-87 В блоке 16 суммирования и соотношения (фиг. 11) для реализации инверторов и сумматоров используются операционные усилители: 88 - первый инвертор 19; 89 - первый сумматор 20; 90 - второй инвертор 21; 91 второй сумматор 22. Обмотка 92 реле и его контакт реализуют ключ 18. . Элемент ИЛИ 17 выполнен на диодах 93,- 93н . Многоточечный регулятор работает следующим образом Блок 2 обегающих устройств осуществляет последовательную во времени коммутацию общих и индивидуальных функциональных устройств регулятора, образуя таким образом контуры управления для независш-шх объектов управления на период времени, достаточный для нормального функционирования объекта. Сигнал с блока 1 основных датчиков блоком 2 обегающих устройств подключается к блоку 16 суммирования.и соотношения. Сигналы с блока 14 дополнительных датчиков с помощью коммутатора 15 подключаются к блоку 16 суммирования я соотношения. Управление коммутатором осуществляется от блока 2 обегаюфх устройств. Заданное значение регулируемого параметра (уставка) в режиме стабилизации или коэффи1щент соотношения в режиме соотношения для каждого канала регулирования вьфабатывается блоком 8 цифровых ручных задатчиков в виде двоично-десятичного кода по сигналам управления от блока 2 обегающих устройств. Код с выхода блока 8 цифровых ручных задатчиков поступает на цифроаналоговый преобразователь 9.. Выходной аналоговьШ сигнгш с резистивного делителя 11 цифроаналого754вого преобразователя 9 поступает на блок 16 суммирования и соотношения. Выходной сигнал эталонного источника 13 напряжения цифроаналогового преобразователя 9 подключен к блоку 16 суммирования и соотношения. Блок 16 суммирования и соотношения, осуществляя функциональное преобразование подключенных к нему сигналов, вырабатывает на выходе сигнал рассогласова ния. Сигнал рассогласования с выхода лока 16 суммирования и соотношения и сигнал с выхода соответствующего корректирующего блока 5 блоком 2 обегающих устройств через блок 3 разделения во времени процессов измерения и регулирования подключается к регулирующему блоку 4, Блок 3 разделения во времени процессов измерения и регулирования осуществляет временное разделение моментов подключения датчиков и начала формирования регулирующего воздействия регулирующим блоком 4 для исключения влияния переходных процессов, возникающих |при подключении датчиков. Регулирующий блок 4, алгебраически /суммируя сигнал рассогласования с вы.Хода блока 16 суммирования и соотношения и сигнал с выхода корректирующего блока 5, вьфабатывает регулирующее воздействие по определенному закону регулирования (например, по пропорционально-интегральному закону), Сигнал регулируклцего воздействия с выхода регулирукяцего блока 4 блоком 2 .обегающих устройств последовательно во времени распределяется по накопителям 6 аналоговых величин, где осуществляется хранение сигнала регулирующего блока воздействия на период, пока регулирзтащий блок 4 обслуживает последующие каналы, С выхода накопителёй 6 аналоговых величин регулирующие воздействия поступают на ис- . полнительные элементы 7 и корректирукяцие блоки 5. Режим работы регулятора для данно.го канала определяется перемычкой в блоке 2 обегающих устройств: для режима соотношения двух параметров устанавливают перемычку, для режима стабилизации перемычку не устанавливают. Перемычки для каждого канала в отдельности устанавливают оператором перед включением регулятора в систему. 51 Наличие перемычек разрешает прохо дение последовательных во времени сиг налов подключения из блока 2 обегаЮD иx устройств на управляющий вход ко№4;утатора 15 к элемент ИЛИ 17, В режиме стабилизации (при отсутствии для по.чключенногс в данный момент канала перемычки в блоке 2 обегающих :устройств)) схема регулятора находится в следующем состоянии, Отсутствие сигнала последовательного, подключения на управляющем входе кp sмyтaтopa 15 означает, что по данному каналу многоточечного регулятора не используется дополнительньй датчик и величина сигнала на вх де -второго инвертора 21 равна нулю следовательно, величина сигнала на выходе второго инвертора 21 равна ,нулю. Отсутствие сигнала последовательнего подключения на входе элемента ИЛИ 17 формирует сигнал управления ключом 18 так, что второй вход ключа 18 замыкается с его выходом. При этом на вход переключателя 12 напряженки поступает сигнал с эталонного источника 13 напряжения. . В стабилкзадрш цифроаналоговый прасбразсзатель 9 (с выхода входящего в него резистирного делителя 11) вьщает сигнал, пропорциональный коду входного регистра 10, т.е. V,, К...... Е «( - величина сигнала на выходе резистивного делителя 11; Кц(,- коэффициент деления цифроаналогового преобразователя, соответствующий коду, установленному на цифровом ручном задатчике иапр.зжекие эталонного источника 13. Выходной сигнал с резистивного делителя 11 является сигналом задан ного значения регулируемого парамет ра (уставкой), Сигналрассогласования в режиме стабилизации, равный разности сигнала основного датчика -(действительная величина регулируемого параметра) и заданного значения регулируемого параметра, в блоке 16 суммирования и соотношения формируется следзтащим

образом.

де первого сумматора 20 5 Сигнал основного датчика инвертируется первьм инвертором 19. ПроинвертироБннный сигнал основного датчика и сигнал уставки с резистивного дел1-1т&ля i 1 складываются в первом су Ф{аторе 20, .Р.езультат сложения 3 виде сигнала с выхода первого сумматора 20 складьгоается с сигналом на выходе второго инвертора 21 во втором сумматоре 22. Поэтому , . где V - величина сигнала на выходе на, первого сумматора 20; V, - величина сигнала на выходе. второго сумматора 22j V - величина сигнала основного датчика. Регулирующий блок 4 вырабатывает такое регулирующее воздействие, чтобы рассогласование свести к нулю, т.е. чтобы действительное значение регулируемого параметра стало равно заданному. Равенство наступит при 2г. В режиме соотношения (при нали- . чии для подключаемого в данный момент канала перемычки в блоке 2 обегающих устройств) схема регулятора находится 3 следующем состоянии. Сигнал последовательного подютючекия с. блока 2 обегающих устройств, поступая на KowNiyTaTop 15, подключает сигнал соответствующего дополнительного датчика блока 14 на выход второго инвертора 21. Сигнал последовательного подключения формирует на выходе элемента ШШ 17 сигнал управления ключом 18 так, что. первый вход ключа 18 замыкается с его выходом. При этом на вход переключателя 12 напряжений поступает сигнал основного датчика, поэтому . . Ц.п V. Первый сумматор 20 складывает величины сигналов, присутствующих на его входах: на первомвходе , , на втором входе проинвертированный первым инвертором 19 сигнал основного датчика VZD V,, ,5 (1 -к,,,/. V Проинвертированный вторым инвертором 21 сигнал дополнительного датчйка складьюается во втором сумматоре 22 с величиной сигнала на выхо

МНОГОТОЧЕЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий блок обегающих устройств., соединенньш первым выходом с управляющим входом блока цифровых ручных аадатчиков, входом - с блоком основных датчиков, другим выходом через блок разделения во времени процессов измерения и регулирования с регулирующим блоком, третьими выхо- дами через соответствующие накопители аналоговых величин - с исполнительными элементами, а также коррек- . тирующие блоки, выходы которых подключены к соответствующей группе входов блока обегающих устройств, а входы - к выходам соответствующих накопителей аналоговых величин, коммутаторов, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока обегакицих устройств, и цифроаналоговый преобразо1ватель, состоящий из э,талонного источника напряжения, переключателя напряжений, резистивного делителя и входного регистра, вход которого соединен с выходом блока цифровых ручных задатчиков, а выход с управляющим входом переключателя напряжений, выход которого соединен с входом резистивного делителя, о тличающийся тем, что, с цепью расширения области применения при одновременном сокращении аппаратурных затрат, регулятор содержит блок дополнительных датчиков, блок суммирования и соотношения, состоящий из первого и второго инверторов, первого и второго сумматоров, элемента ИЛИ и ключа, при этом вход коммуI татора I соединен( с выходом блока дополнитёЛьНьк датчиков, а выход (Л коммутатора - с входом второго инс вертора, четвертый выход обегакицих устройств соединен с входом первого инвертора и с первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом эталонного источника напряжения, управляющий вход ключа соединен с выходом элемента ШШ, а выход 9 4;: 0: с входом переключателянапряжений, первьй вход первого сумматора соединен с выходом первого инвертора, вто|рой вход первого сумматора - с вы ходом резистивного делителя, выход СП первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора, а выход - с вхо- . дом блока обегающих устройств, вход ,элемента ИЛИ соединен с первым выходом блока обегающих устройств.

Примечание, О - контакт разог кгут,

От 38ft

Ж-Л 1 - контакт замкн т.

StQ I

-j

«

si

I г

Щ

КЛниу$

Put.2

Д 0 32. Ji Д w

o-j H-Q- Q-Q-D //

4/--

+278

.3

Ч

«

. f

57н

7

59

W

S

1

мкп

5

П1

Ипит

5 /1

о

prv6 б

ео

ipus.S

о,

к блоку 3

-о

-о-

От блока 2 i

-о OmSflOfraw rj

9i-27ffОтдшаг1

rferi, TT f

iri i { {Qrn mfO2УпроЗляющие Sxoffbf

Фиг.7 IK K JSOCTOffH, I SS2.J

us.8

/fffjfff/r fff

fPus,9 KSflO/ryff --J / WO/fGHfttlu ucmowuK HonpatKenuf B atft/jf