Устройство для программного управления с автоматической коррекцией программы термообработки Советский патент 1985 года по МПК G05B19/18 G05B19/406 G05D23/13 

11 Изобретение относится к программному управлению технологическими процессами и может быть использовано для автоматизации управления индукционной плавильной печью. Известны устройства, позволяющие с высокой точностью поддерживать заданные программнь1м устройством параметры термообработки fl J. Однако отсутствие возможности ав томатической коррекции программы пр случайных внешних возмущающих воздействиях делает подобные устройств малоэффективньми при автоматизации таких сложных и длительных процескак индукционная плавка металсов, лов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является дозатор электрической энергии для дуговой электропечи, являющийся программно-логическим устройством, автоматически управляющим режимом работы печи,Известное устройство состоит из узла задания программы, узла счета энергии (или времени), узла управления электропечным трансформатором, узла переключения уставок по току и напряжению и узла выходных реле. Пол женный в основу работы дозатора принцип учета активной энергии поступившей в расплав, позволяет косвенно оценить его температуру даже в тех случаях, когда контроль с помощью обычных температурных датчиков непрерывного действия невозможен.

Блок коррекции дозатора осуществляет учет остывания расплава во время остановок печи методом вычитания из показаний счетчика энергии, числа пропорционального времени остановки печи.

Возможность корректировать уста новку по энергии и непрерывный косвенный контроль состояния высбкотемпературных расплавов позволяет использовать дозатор для программного управления индукционной плавильной печью 2 .

Однако используемый в дозаторе принцип независимой коррекции отдельных участков программы, предусматривающий только учет поступившей в расплав активной энергии, не позволяет учесть возможные отклонения от заданного времени расплава.

Указанная цель достигается ем, что в устройство для программного управления с автсматической коррекцией программы термообработки, содержащее первый генератор импульсов, соединенный выходом с первьм входом делителя частоты, выход которого подключен к первому входу коммутатора, первый сдвиговый регистр, блок задания уставок, первый выход которого соединен с входом управляемого выпрямителя, второй выход - с вторым входом коммутатора, третий вход которого соединен с входом устройства и с входом блока коррекции, подключенного выходом к первому входу реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, а выход - с установочными входами первого сдвигового регистра и блока задания уставок, введены реле времени, управляющий триггер, блок элементов ИЛИ, первый и второй блоки элементов И и последовательно соединенные второй генератор импульсов, элемент И, третий блок элементов И, выходы которого через соответствующие вторые сдвиговые регистры соединены с первыми входами второго блока элементов И и первого блока элементов, соединенногЬ вторыми входами соответственно jc вторьми выходами первого сдвигового регистра, а выходами через блок элементов ИЛИ - с вторыми входами делителя частоты, выход реверсивного счетчика подключен к первому входу управляющего триггера и через реле времени - к второму входу управляющего триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, подключенного выходом к вторым входам второго блока элементов И, 2 что может привести к значительному превьшению максимально допустимого времени нахождения расплава в печи и, как следствие, к нарущению заданного химического состава. Так, например,различная конфигурация Загружаемой в тигель шихты может привести к увеличению длительности этапа расплава на 10-15%. Целью изобретения является повьшение точности работы программатора за счет учета внешних возму1Дающих воздействий на этапе расплава шихты и расширение его функциональных возможностей. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит задающий программу термообработки и контролирующий ее энергетические параметры программно-задающий блок 1, состоящий из задающего генератора 2 импульсов, управляемого делителя 3 частоты, сдвигового регистра 4, блок 5 задания уставок по току, напряжению, времени и энергии, управляемый выпрямитель 6, коммутатор 7, управляющий работой реверсивного счетчика 8, первый блок 9 коррекции, осуществляю щий коррекцию состояния счетчика при остановках печи, второй блок 10 коррекции Jосуществляющий автоматическую коррекцию заданной программы в зависимости от длительности этапа распла ва и состоящий из реле 11 времени, генератора 12 импульсов, триггера 13 состояния, двухвходовых элементов И 14, второго и третьего блоков элементов И 15 и 16, регистров 17-19 сдвига, первого блока элементов И 20 и блока 21 элементов ИЛИ. Входом устройства является один из входов коммутатора, который может быть соединен, например, с выходом преобразователя активной мощности печи. Выходной сигнал устройIства снимается с управляемого выпря|мителя, который может быть использован, например, для управления машинным генератором, питающим индуктор печи. Сигналы для управления по заданной программе вспомогательными устройствами могут быть сняты с выходов регистра 4 сдвига. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы с помощью переключателей блока 5 уставок задается программа плавки, и реле 11 времени настраивается на стандартное время длительности этапа расплава шихты. После запуска устройства реле 1 1 времени начинает отсчет времени первого этапа, а блок 5 уставок обеспечивает подачу на вход управляемого выпрямителя 6 сигнала, соответствующего заданной в программе мощности. Одновременно сигнал с блока 5 уставок поступает на управляюо вход кo wyтaтopa 7 и разрешает прохождение импульсов с входа системы на счетный вход реверсивного счетчика 8. При этом регистры 4, 17, 18 и 19 сдвига находятся в начальном положении, а триггер 13 состояния т в нулевом, запрещающей прохождение импульсов от генератора 12 импульсов через элемент И 14. Первый блок 9 коррекции корректирует состояние реверсивного счетчика 8 во время остановок печи, уменьшая, с выбранной заранее скоростью, число подсчитанных импульсов. По достижении заданной блоком 5. .уставки по энергии счетчик 8 вырабатывает сигнал, поступающий одновременно на блок 5 уставок, сдвиговый регистр 4, реле 11 времени и триггер 13 состояния. При этом блок 5 уставок переключает коммутатор 7 на прием информации от управляемого делителя 3 частоты, а регистр 4 сдвига переходит в следующее состояние, соответствующее второму этапу плавки. На этом работа первого блока 9 коррекции заканчивается. Если длительность этапа расплава шихты не превышает заданного в реле 11 времени, сигнал, поступивший на триггер 13 состояния и реле 11 времени подтверждает запрет на прохождение импульсов через элемент И 14 и обнуляет реле 11 времени .. . Если длительность этапа расплава превысила заданное время и реле 11 времени сработало до поступления сигнала со счетчика 8, то триггер 13 состояния по сигналу от реле 11 времени переключается в единичное состояние и импульсы от генератора 12 через открытый элемент И 14 поступают на счетный вход регистра 17. При поступлении четвертого импульса сигнал с последнего каскада регистра 17 запрещает прохождение импульсов через первый элемент блока 16 на счетный вход регистра 17 и разрешает прохождение импульсов через первый блок элементов И 15 и третий блок 16 элементов И на счетный вход регистра 18. Остальные регистры заполняются аналогично. В этом случае сигнал, поступивший со счетчика 8 после окончания этапа расплава на триггер 13 состояния переводит его в нулевое состояние, закрывая тем самым элемент И 14 и прекращая наопление корректирующей информации егистрами 17-19. Сигнал с последего каскада регистра 19 может быть спользован для сигнализации о невозможности скорректировать дальнейшую программу плавки из-за недопусти мо большой длительности этапд распла ва. При переключении регистра 4 в состояние, соответствующее второму этапу плавки, сигнал с второго каскада регистра 4 открывает второй блок 26 элементов И, и информация о состоянии регистра 17 через блок 21 элементов ИЛИ поступает на управляющие входа управляемого делителя 3 частоты, который в зависимости от состояния регистра 17 в той или иной степени ускоряет темп подачи импульсов на реверсивный счетчик 8. Сигнал о достижении в счетчике 8 уставки по времени соответствующей длительности второго зтапа вновь поступает на регистр 4, блок 5 уставок, реле 11 времени и триггер 13 состояния. Но реле 11 времени выключено предьщущим импульсом, триггер 13 состояния остается в прежнем состоянии, а регистр 4 переключается в состояние, соответствующее следующему этапу плавки. При этом закрывается первый элемент блока 20 эле11ментов И, открывается ее второй элемент и информация о состоянии регистра 18 через блок 21 элементов ИЛИ поступает на управляющие входы управляемого делителя 3 частоты. Таким, образом осуществляется коррекция очередного этапа программирования. Дальнейшая работа устройства проходит аналогично описанному выше процессу. Таким образом, второй блок коррекции позволяет учесть возможные отклонения от заданного времени расплава шихты и соответствующим образом скорректировать дальнейшую программу доводки расплава до заданного химического состава. Количество разрядов в регистре 4 и число регистров во втором блоке коррекции определяется количеством этапов в программе. Диапазон корректировки пpoгpaм a I зависит от количества разрядов в регистрах второго блока коррекции, а шаг коррекции в выбранном диапазоне определяется частотой импульсов генератора 12.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ ПРОГРАММЫ ТЕРМООБРАБОТКИ, содержащее первый reHepaTof) импульсов, выходом соединенный с первым входом делителя частоты, выход которого подключен к первому входу коммутатора, первый сдвиговый регистр, блок задания уставок, первый вь-ход которого соединен с входом управляемого выпрямителя, второй выход - с вторым входом коммутатора, третий вход которого соединен с входом устройства и с входом блока коррекции, подключенного выходом к первому входу реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, а выход - с установочными входами первого сдвигового регистра и блока задания уставок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства в работе за счет учета внешних возмущающих воздействий на этапе расплава и расширения его функциональных возможностей, в него введены реле времени, управляющий триггер, блок элементов ШШ, первый и второй блоки элементов И и последовательно соединенные второй генератор импульсов, элемент И, третий блок элементов И, выходы которого через соответствующие вторые сдви(Л говые регистры соединены с первыми входами второго блока элементов И и первого блока элементов, соединенного вторыми входами соответственно с втарьо4и выходами первого сдвигового регистра, а выходами через блок элементов ИЛИ - с вторыми входами делиЭд Эд теля частрты, выход реверсивного ; счетчика подключен к первому входу э управляющего триггера и через реле 9д ND : времени - к второму В}соду управляю щего триггера, выход которого соеди: нен с вторым входом элемента И, подключенного выходом к вторым входам второго блока элементов И.