Устройство для программного регулирования параметра Советский патент 1985 года по МПК G05D23/00 

I

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования, предназначено для программного регулирования параметра технологичес кого процесса и может быть использовано в металлругической и машиностроительной промышленности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой.ства путем последовательной автомати ческой отработки всех отрезков программы.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для программного регулирования параметра; на фиг. 2 - принципиальная схема одного из вариантов реализации устройства для программного регулирования параметра в трех периодах.

Устройство для программного регулирования параметра (фиг. 1) содержит компенсатор 1, усилитель 2, компенсатор 3-, двигатель 4, первьй коммутатор. 5, двигатель 6, задатчик 7 параметра, генератор 8 временных интервалов, задатчик 9 времени, блок 10 переключения программ, второй коммутатор 11, автоматический задатчик 12 параметра, датчик 13 параметра и регулятор 14.

Выходы компенсаторов 1 и 3 вклю-. чены на -вход усилителя 2, второй вход которого через второй коммутатор 11, управляющий блоком 10 переключения программ, и первый коммутатор 5, управляемый генератором 8 временных интервалов, соединен с выходом задатчика 9 времени. Выход усилителя 2 через первьй коммутатор 5 связан с входами двигателей 4 и 6, выходные валы которых кинематически связаны с вхЬдами компенсаторов 1 и 3, а также с входами блока 10 переключения программ и автоматического задатчика 12 параметра. Выход задатчика 7 параметра через второй коммутатор 11 связан с вторым входом автоматического задатчика 12 параметра и включен на вход регулятора 14.

На фиг. 2 представлены конечные выключатели 15-17 в блоке переключения программ, реле 18-21, контакты 18а-21а, кнопка 22 для запуска, переменные резисторы 23 и 24, задатчики 25-31, реле 32, резисторы 33 и 34, двигатели 35 и 36, трансформатор 37 и усилитель 38.

660762

Необходимая зависимость изменения параметра во времени разбивается на отрезки, для каждого из которых определяется продолжительность, устанавливаемая на задатчиках 9 времени, и значения задания параметров в точках разбивания, устанавливаемые на задатчиках 7 параметра. Автоматический задатчик 12 параметра в каждом

& периоде программы через второй коммутатор 11 подключается к двум задатчикам 7 параметров, определяющим значения задания параметров в начале и конце данного периода, и под

5 воздействием двигателя 6 изменяют свой выходной сигнал от начального значения задания параметра в данном периоде до конечного.

В одном из вариантов реализации

0 устройства (фиг. 2) зависимость изменения задания параметров во времени представляет собой кусочно-линейную функцию. Устанавливаемые на ползунках задатчиков параметра - резисторов 25-28 напряжения определяют значения задания параметров в точках перелома функции. Напряжения на ползунках задатчиков времени резисторов 29-31 определяют продол„ жительность каждого периода программы. Переменный резистор 24 автоматического задатчика 12 параметра через контакты 19а и 20а второго коммутатора 11 включается между ползунками двух переменных резисторов из задатчиков 7 параметра. При вращении вала двигателя 6 связанный с ним ползунок резистора 24 перемещается из одного крайнего положения

Q в другое.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливаются необходимые зада5 ,ния в блоке 7 задатчиков параметра и в блоке 9 задатчиков времени, после чего устройство приводится в действие путем воздействия на второй коммутатор 11 по цепи запуска. Второй коммутатор 11 приводит устройство в исходное состояние - валы двигателей 4 и 6 переходят в начальное прложение, переводя при этом в начальное состояние компенсаторы 1 и 5 3, автоматический задатчик 12 параметра и блок 10 переключения программы, на первый коммутатор 5 через второй коммутатор 11 подается выходной сигнал задатчика 9 времени, соответствующий заданию времени первого периода программы, на второй вход автоматического задатчика 12 параметра подаются выходные сигналы блока 7 задатчиков параметра, соответствующие на11альному и конечному заданиям параметра за время первого периода программы. Далее генератор 8 временных интервалов, воздействуя на первый коммутатор 5, через равные промежутки вр мени переключает его в одно из двух возможных состояний. В первом состоянии первый коммутатор 5 подает на второй вход уси лителя 2 выходной сигнал задатчика 9 времени, проходящий через второй коммутатор 11, и подключает к выход усилителя 2 двигатель 6, отключив при этом двигатель А. Компенсатор 3 под воздействием двигателя 6 изменя ет свой выходной сигнал так, чтобы суммарный сигнал на входах усилителя 2 стал равен 0. Разность выходны сигналов компенсаторЪв 1 и 3 становится равной выходному сигналу задатчика 9 времени по величине и про тивоположной ей по фазе, т.е. выход ной сигнал компенсатора 3 сдвигаетс относительно выходного сигнала компенсатора 1 на величину, равную выходному сигналу блока 9 задатчиков времени. Во втором состоянии первый комму татор 5 не пропускает на второй вхо усилителя 2 выходной сигнал блока 9 задатчиков времени и подключает к выходу усилителя 2 двигатель 4, отключив двигатель 6. Компенсатор 1 под воздействием двигателя 4 изме няет свой выходной сигнал до тех по пока сигнал на входе усилителя 2 не становится равным 0. При этом вы ходные сигналы компенсаторов 1 и 3 равны между сббой. и . При дальнейших периодических изменениях состояния первого коммутатора 5 компенсаторы 1 и 3 поочередно изменяют свой выходной сигнал ступенями, равными выходному, сигналу блока 9 задатчика времени от начальной величины к конечной. Общее время изменения их сигнала от начального до конечного зависит от .величины ступени, т.е. от выходного сигнала блока 9 задатчиков времени Синхронно с положением компенсатора 3 двигатель 6 изменяет положение автоматического задатчика 12 параметра, выходной сигнал которого изменяется от начального до конечного задания параметра в первом периоде программы и совместно с выходным сигналом датчика 13 параметра поступает на вход регулятора 14. При достижении выходным валом двигателя 4 конечного положения связанный с ним блок 10 переключения программ переключает второй коммутатор 11 в состояние второго периода программы. На второй вход автоматического задатчика 12 параметра через второй коммутатор 11 подаются сигналы блока 7 задатчиков параметров, соответствующие начальному и конечному заданиям параметра во втором периоде программы, причем с целью отсутствия скачков в задании параметра его начальное значение во втором периоде принимают равным конечному значению в первом периоде. На второй вход усилителя 2 через второй коммутатор 11 и первый коммутатор 5 подается выходной сигнал задатчика 9 времени, соответствующий заданию времени второго периода програмь1ы,причем его фаза противоположна фазе сигнала, определявшего задание времени первого периода программы. Поэтому во втором периоде компенсаторы 1 и 3 изменяют свое состояние в обратном направлении - от конечного положения к начальному. По достижении выходным валом двигателя 4 начального положения блок 10 переключения программ переключает второй коммутатор 11 в состояние третьего периода программы и так далее до окончания последнего периода. По окончании второй коммутатор 11 прекращает передавать выходной сигнал 9 задатчика времени на усилитель 2 через первый коммутатор 5, и при изменениях первым коммутатором 5 своего состояния двигатели 4 и 6 не изменяют состояния компенсаторов 1 и 3, так как между ними достигнуто равновесие и входной сигнал усилителя 2 равен 0. Выходной сигнал автоматического задатчика 12 параметра фиксируется на достигнутом значении, равном заданию параметра в конце последнего периода программь. В одном из вариантов реализации устройства, обеспечиванщем программное регулирование параметра в трех периодах, компенсаторы 1 и 3 (фиг.2) представляют собой переменные резисторы 33 и 34, ползунки которых кинематически связаны с выходными валами двигателей 4 и 6 (поз. 35 и 36). Усилитель 2 состоит из суммирующего трансформатора 37 и собственно усилителя 38. Первый коммутатор 5 состоит из реле 32, управляемого генератором 8 временных интервалов, и контактов 32а этого реле. Блок 7 задатчиков параметра сост ит из задатчика 25 начального значе НИН параметров в первом периоде про раммы, задатчика 26 конечного значения параметров в первом периоде и начального значения во втором периоде, задатчика 27 конечного значе ния параметров во втором периоде и начального - в третьем и задатчика 28 конечного значения параметра в третьем периоде программы. Блок 9 задатчиков времени состоит из задат чика 29 времени первого периода программы, задатчика 30 времени вто рого периода и задатчика- 31 времени третьего периода. Блок 10 переключе ния программ состоит из нормально замкнутого 15 и нормально разомкнутого 17 конечных выключателей, срабатывающих при достижении выходным валом двигателя. 4 начального положе ния, и нормально разомкнутого конеч ного выключателя 16, срабатьшающего при достижении выходным валом двига теля 4 конечного положения. Второй коммутатор 11 состоит из реле 18-21 управляемых блоком 10 переключения программ, их контактов 18а-21а и нормально разомкнутой кнопки 22 для запуска устройства. Реле 19 и 20 представляют собой реле с двумя устойчивыми состояниями, типа ДП-12 или им подобные, которые переключаются при подаче напряжения на одну из обмоток, после чего напряжение с обмотки можно снимать, при этом достигнутое состояние реле не изменится. Автоматический задачик 12 параметра представляет собой переменный резистор 24, ползунок которо го кинематически связан с выходным валом двигателя 6. Датчик 13 параметра представляет собой переменный резистор 23, ползунок которого перемещается пропорционально текущему значению параметра. Для запуска устройства оператор устанавливает необходимые задания параметра и времени задатчиками . 25-31 и нажимает кнопку 22. Через замкнутую кнопку 22 подается напряжение питания на реле 18 и на нижние (по схеме) обмотки реле 19 и 20. При этом реле 19 и 20 переключаются в состояние, когда их контакты 19а и 20а переходят в нормальное (по схеме) положение, а реле 18 включается и самоблокируется своим нормально открытым контактом 18а через нормально замкнутый конечный выключатель 15 и остается включенным после отпускания кнопки 22. Генератор 8 временных интервалов периодически, через равные промежутки времени, включает и выключает реле 32. При очередном включении реле 32 через его нормально разомкнутые контакты 32а, а также через нормально разомкнутый контакт 18а и нормально замкрутьш контакт 21 на одну из входных обмоток суммирующего трансформатора 37 поступает напряжение такой величины ч фазы, что напряжение на выходной обмотке суммирующего трансформатора 37 поступает на вход собственно усилителя 38, не изменяет своей фазы независимо от положения ползунков резисторов ..33 и 34. При этом выходное напряжение усилителя 38, . поступающее на вход двигателя 6 через нормально разомкнутые контакты 32а, также не меняет свой фазы, и выходной вал двигателя 6 вращается до упора у начального положения, перемещая при этом к начальному положению ползунки переменных резисторов 34 и 24. После отключения реле 32 на вход суммирующего трансформатора поступает только разностный сигнал с пол- ,зунков переменных резисторов 33 и 34, который вызывает появление на выходе усилителя 38 напряжение такой фазы, что двигат.ель 4, подключенный к выходу усилителя 38 нормально замкнутыми контактами 32а, перемещает ползунок переменного резистора 33 к начальному положению до.тех пор, пока разность напряжений на ползунках переменных резисторов 33 и 34, поступагацая на вход усилителя, не станет равной 0. При этом напряжение на выходе усилителя 38 исчезает, двигатель 4 останавличается, и связанный с валом двигателя нормально замкнутый конечный выключатель 15 размыкается, отключая питание реле 18. Устройство приходит в исход ное состояние. При следующем включении реле 32 на вход суммирующего трансформатора 37поступает напряжение с задатчика 29 времени первого периода программы через нормально замкнутые контакты 19а, 20а, 18а и 21а и нормально разомкнутые контакты 32а, Двигатель 6, подключенный к выходу усилителя 38через нормально разомкнутые контакты 32а, перемещает ползунок переменного резистора 34 в направлении от начального положения к конечному на такое расстояние, чтобы сумма напряжений на входах трансформатора 37 стала равной О, т.е. разность напряжений на ползунках переменных резисторов 33 и 34 стала равной по величине и противоположной по фазе выходному напряжению задатчика 29. После этого выходное напряжение трансформатора 37, поступающее на вход усилителя 38, становится равным О, выходное напряжение усилителя 38 становится равным О, и двигатель 6 останавливается. При дальнейшем отключении реле 32 нормально разомкнутые контакты 32а не пропускают напряжение задатчика 29 на вход трансформатора 37,. его суммарное входное напряжение разности напряжений на ползунках переменных резисторов 33 и 34 и не равно 0. Двигатель 4 перемещает ползунок переменного резистора 33 от начального положения к конечному до тех пор, пока напряже ние на ползунках переменных резисто ров 33 и 34 не сравняется. Так,в процессе переключения реле 32 ползунки переменных резисторов 33 и 34 поочередно двигаются один за другим в направлении от начального положения к конечному, сдвигаясь за один период работы реле 32 на расстояние, соответствующее выходному напряжению задатчика 29 времени первого периода программы. При неизменном периоде работы реле 32 времени прохождения ползунками переменных резисторов 33 и 34 от начального положения к ко1гечному однозначно 0768 зависит от выходного напряжения ,:iдатчика 29. В исходном положении устройства переменный резистор 24 автоматического задатчика 12 параметра подключен через нормально замкнутые контакты 19а и 20а между ползунками начального 25 и конечного 26 задатчиков параметров первого периода программы. Ползунок переменного резистора 24 находится в начальном положении и, таким образом, также подключен к ползунку задатчика 25 начального значения -параметра первого периода программы, т.е. на вход регулятора 14 поступает разностный сигнал датчика 13 параметра и задатчика 25 начального значения параметра. В дальнейшем при работе устройства ползунок переменного резистора 24, связанный с выходным валом двигателя 6, перемещается синхронно с ползунком переменного резистора 34 от начального положения к конечному, при этом задание параметра меняется по линейному закону от начального до конечного значения первого периода программы. При достижении выходными валами двигателей 4 и 6, а также ползунками переменных резисторов 24, 33 и 34 конечного положения замыкается нормальноразомкнутый конечный выключатель 16, что вызывает срабатывание реле 19 через нормально замкнутый контакт 18а. Через нормально разомкнутые контакты 19а и 32а и контакты 20а, 18а и 21а на вход суммирующего трансформатора 37 подается выходное напряжение задатчика 30 времени второго периода программы, напряжение питания задатчика 30 противофазно напряжению задатчика 29 времени первого периода, поэтому во втором периоде двигатели 4 и 6 перемещают ползунки переменных резисторов 33, 34 и 24 в обратном направлении - от конечного положения к начальному. Вначале вывод переменного резистора 24 отключается от ползунка задатчика 25 и через нормально разомкнутый контакт 19а подключается к ползунку задатчика 27 конечного значения параметра во втором периоде программы. Таким образом, при перемещении ползунка переменного резистора 24 от конечного положения

к начальному задание параметра изменяется от начального значения второго периода, определяемого задатчиком 26, до конечного значения второго периода, определяемого задатчиком 27.

При достижении выходными валами двигателей 4 и 6, а также ползунками переменных резисторов 24, 33 и 34 начального поло}г ения замыкается нормально разомкнутый конечный выключатель 17, что вызывает срабатывание реле 20 через нормально разомкнутый контакт 19а. На вход суммирующего трансформатора 37 через нормально разомкнутые контакты 20а. и 32а и нормально замкнутые контакты 18а и 21а подается выходное напрях ение задатчика 31 времени третьего периода программы с фазой,.вызывающей перемещение ползунков переменных резисторов 24, 33 и 34 из начального в конечное положение. Конечный вывод переменного резистора 24 отключается от задатчика 26 и через нормально разомкнутый контакт 20а подключается к задатчику 28 конечного значения параметра в третьем периоде программы и при перемещении его ползунка задание параметра изменяется от начального значения в

третьем периоде, равного конечному значению второго периода, до конечного значения третьего периода, опр1еделяемого положением ползунка задатчика 28. .

По достижении валами двигателей 4 и 6 и ползунками переменных резисторов 24, 33 и 34 конечного положения замыкается нормально разомкнутый конечный выключатель 16, что вызывает срабатывание реле 21 через нормально разомкнутый контакт 20а.

Нормально замкнутый контакт 21а отключает задатчики 29, 30 и 31 времени от суммирующего трансформатора 37 и на его вход поступает только сигнал разбаланса с ползунков переменных резисторов 33 и 34. При достижении ими равновесия двигатели 4 и 6 останавливаются, ползунки переменных резисторов 24, 33 и 34 не перемещаются, задание параметра останавливается на достигнутом, равном конечному значению параметра в третьем периоде. Программа окончена.

Аналогично можно составить схему устройства для программного регулирования параметра не только в трех, но в любом необходимом количестве периодов с линейным изменением задания параметра в каждом периоде.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРА1§ШОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРА, содержацее. задатчик времени, два когшутатора, первый задатчик параметра, nepsbdt н второй компенсаторы, выходы которш: подключены к входу усилите:пя, выход которого соединен с первьм входом первого коммутатора, первый и второй выходы которого подключешл к входу первого и второго двигателей соответственно, выходыне валы которых механически связаны с первым и вторым компенсатораьш и с первым входом второго задатчика параметра, причем выход генератора временных интервалов подключен к второму входу первого кo в yтaтopa, выход второго задатчика параметра соединен с первым входом регулятора, второй вход которого подключен к выходу датчика параметра, отл и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем последовательной .автоматической отработки всех отрезков программы, в него введен блок переключения программ, вход которого кинематически связан с вторьм двигателем, а выход (Л подключен к первому входу второго коммутатора, второй и третий входы . которого соединены с выходами первого задатчика параметра и задатчика , времени соответственно, первый выход - к третьему входу первого коммутатора, второй выход - к второму входу второго задатчика параметра. Од Од О к Од