Устройство для вычисления углеродного потенциала Советский патент 1986 года по МПК G06F17/00 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для регулировки углеродного потенциала при химико-термической обработке.

Цель изобретения - повьппение производительности и достоверности получаемых результатов.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока синхронизации; на фиг. 3 - схемы блока электронных переключателей и вычислительного блока; на фиг. 4 - программа, записываемая в блок постоянной памяти; на фиг. 5 - формат ячейки блока постоянной памяти; на фиг, 6 - формат ячейки блока оперативной памяти; на фиг. 7 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит блок усилителей, блок 2 схем сравнения, группа 3 триггеров 5 элемент ИЛИ 4, шифратор 5 адреса, элемент Мб, триггер 7, счетчик 8 адреса, элемент 9 коммутации, блок 10 синхронизации, блок 11 пуска, блок 12 оперативной памяти, коммутатор 13, блок 14 постоянной памяти, счетчик 15, коммутатор 16, счетчик 17 адреса, элемент ИЛИ 18, блок 19 электронных переключателей, вычислительный блок 20, элемент И 21, дешифратор 22, регистр 23, элемент ИЛИ 24, цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП) 25, переключатель 26, блок 27 регистрации, генератор 28 прямоугольных импульсов, регистр 29 сдвига, элемент ИЛИ 30, триггер 3, элементы И 32, 33, переключатели 34 ввода, переключатели 35 вывода, клавишная панель 36, узел 37 ввода, генератор 38 тактовой частоты, узел 39 постоянной памяти, узел :40 микропрограммного управления, сумматор 4, регистр 42 адреса, узел 43 оперативной памяти, шифраторы 44 и 45,, индикатор 46,

Принцип работы ус-тройства основан на измерении параметров печной атмосфе ры: концентрации окиси углерода СО, углекислого газа COj и значения температуры t° , преобразования их в цифро вую форму и вычисление углеродного потенциала в блоке 20 в соответствии с исходной формулой, например:

с| 10

9,24-п,

1727 Ь

(% СО Г

ТсоГ

6770 273+t°

10

25

57660

где cf - величина углеродного потенциала;

t - температура печной атмосферы;5 % СО,

% COg - концентрации окиси углерода и углекислого газа в печной атмосфере; п - константа, зависящая от

марки стали.

Вычисленное значение углеродного потенциала, выраженное в цифровой форме, преобразуют в аналоговую форму тем же самым ЦАП, которым про- изводили измерение параметров печной атмосферы, и через переключатель 26 подают на вход блока 27 регистрации.

Перед началом работы в блок 14 заносят значения коэффициентов фор- 20 мулы, программу вычислений и адреса ячеек блока 12, в кот орых. записаны измеренные значения параметров печной атмос|феры и константа, зависящая от марки стали.

Возможную программу вычисления углеродного потенциала заносят в блок 14 предварительно (фиг. 4).

Процесс вычисления углеродного потенциала осуществляют цифровым 30 методом. Сигналы датчиков параметров печной атмосферы (не показаны) являются аналоговыми. В устройстве применен ЦАП 25, который осуществляет преобразование вычисленного угле- 35 родного потенциала в аналоговую форму, и совместно с блоком 2 и счетчиком 15 осуществляют преобразование входньгх аналоговых сигналов в цифровую форму. Счетчик 15 исполь- 40 эуют также в качестве регистра при записи в него параллельным кодом вычисленного значения углеродного потенциала. В блоке 12 хранится значение константы п, зависящей от мар- 45 ки стали и измеренных параметров печной атмосферы.

Константу, зависящую от марки стали, заносят в блок 12 следующим образом.

50 Значение константы набирают на клавиатуре блока 20, которое через блок 19 и дешифратор 22 записывается в регистр 23 и из него переписывается в счетчик 5 по нажатию кноп- JJ ки элемента 9 коммутации.

По отпусканию кнопки элементом ИЛИ 4 формируется сигна-тт, устанавливающий триггер 31 в положение, при

3

котором разрешается прохождение тактовых импульсов блока 20 с его узла А5 через переключатель 35 блока 19 на выход элемента 32. Тактовые импульсы блока 20 также подаются на сдвиговый вход регистра 29 сдвига. По первому тактовому импульсу выходным импульсом с элемента И 32 в счетчике 8 адреса устанавливается адрес первой ячейки блока 12, в которую требуется записать значение старшего (десятичного) разряда константы. Этот же импульс (с выхода элемента 32 И) подается на вход записи блока 2 н в его первую ячейку вписывается старшая декада значения константы из счетчика 15.

По следующему тактовому импульсу блока 20 регистр 29 сдвига переходит в следующее состояние, поступает импульс на счетный вход счетчика 8 адреса и на его выходах формируется адрес ячейки, в которую требуется вписать более младшую декаду значения константы и во вторую ячейку блока 12 аналогично предыдущему вписывается значение соответствующей декады константы п.

Как только все декады константы вписаны в блок 12, с выхода регистра 29 через элемент ИЛИ 30 на вход триггера 31 поступает импульс. Триггер 31 переключится и запретит прохождение тактовых импульсов блока 20 на вход элемента И 32. Выходной сигнал с другого плеча триггера 31 разрешит прохождение импульсов генератора 28 на выход элемента,И 23. Однако до тех пор, пока от блока 11 не поступит сигнал пуск, триггер 7 будет установлен сигналом с элемента 6 И в положение, запрещающее прохождение импульсов генератора 28 на выход элемента И 33,

Как только от блока 11 поступит сигнал запуска, установятся в исходное положение триггеры 3, счетчик 8 адреса, счетчик 15, счетчик 17 адреса и регистр 24 и переключится триггер 7. Его выходной сигнал установит переключатель 26 в положение, при котором выходное напряжение ЦАП 25 приложится к опорным входам ячеек блока 2, Переключившись, триггер 7 разрешает прохождение импульсов генератора 28 на счетный вход счетчика 15 через элемент И 33. Начинает576604

ся процесс иэмерения параметров печной атмосферы.

Счетчик 15 и ЦАП 25 совместно осуществляют два типа преобразования, 5 В одном из них при параллельной записи информации из регистра 23 в счетчик 15 производится преобразование вычисленного значения углеродного потенциала в эквивалентное напряже- 10 ние постоянного тока. В другом

случае счетчик 15 совместно с ЦАП 25 формируют линейное ступенчато нарастающее напряжение (счетчик 15 работает в счетном режиме). 15 В момент равенства напряжений, поступающих с любого датчика параметров печной атмосферы, опорному ступенчато нарастающему напряжению с ЦАП 25 срабатывает соответствую- 20 щая схема блока 2 и на ее выходе появляется сигнал. Этот сигнал поступает в шифратор 5 адреса, на выходе которого формируется значение адреса ячейки блока 12, в которую

25 необходимо записать .старшую декаду измеренного параметра. Одновременно этот сигнал записывается в соответствующем триггере группы 3 триггеров и через элемент ИЛИ 4 запускает ра- 30 зовый цикл работы блока 10 синхро- . низации.

Цифровое значение измеренного параметра, к этому времени накоплен- 5 ное в счетчике 15, переписывается в блок 12 аналогично константе п. Адрес ячейки блока 12, в которую вписывается старшая декада измеренного параметра, записывается в счетчнк 8

0 адреса из шифратора 5 адреса параллельным кодом по сигналу с выхода элемента ИЖ 4. После записи младшей декады измеренного параметра печной атмосферы на выходе элемента ИЛИ 30

5 появляется сигнал, по которому триггер 31 переключается, и счетные импульсы вновь начинают поступать rta счетный вход счетчика 15. Таким образом, на время записи измеренного

0 параметра в соответствующие ячейки блока 1.2 блок синхронизации притормаживает работу счетчика 15, затем измерение параметров печной атмосферы продолжается.

5 Об окончании измерения всех указанных параметров свидетельствует сигнал на выходе элемента И 6, который формируется в момент, когда

переключаются все триггеры группы 3 триггеров. По сигнапу на выходе элемента И 6 переключается в первоначальное состояние триггер 7 и перепишется предыдущее значение углеродного потенциала из регистра 23 в счетчик 15 по сигналу с выхода элемента 24 ИЛИ. Выходной сигнал триггера 7 запретит выдачу счетных импульсов с выхода элемента И 33 блока 10 синхронизации на счетный вход счетчика 15, переведет коммутатор 13 в положение, при котором на адресные

входы блока 12 информация поступает с информационного выхода блока 14, устанавливает переключатель 26 в положение, при котором выходное напряжение: ЦАП 25 прикладывается к блоку 27, разрешает прохождение тактовых импульсов блока 20 с выхода узла 45 через переключатель 35 блока 19 через элемент 21 И на счетный вход счетчика 17 адреса.

Блок 14 начинает обрабатывать записанную в него программу. Информация на блок 20 через переключатели 34 блока 19 поступает либо из блока 12, либо из блока 14 с выхода коммутатора 6. Коммутатор 16 управляется соответствующим выходом блока 14 в соответствии с программой, записанной в нем же.

-Вычислительный блок 20 работает следующим образом.

Сигналы переключателей 34 блока 19 воспринимаются узлом ввода 37, откуда они поступают в сумматор 41. Программа.работы блока 26 хранится в узле 39, который управляется генератором 41 опорной частоты, который управляется также регистром 42 адреса, шифраторами 44 и 45. Команды от узла 39 через узел 40 подаются на узел 42 и сумматор 41. Выходные коды шифратора 42 подаются на входы индикатора.46.

Блок 20 подсчитывает углеродный потенциал по измеренным параметрам печной атмосферы. На последнем шаге програ1 ы из блока 14 на вход элемента И 21 поступает сигнал Результаты есть, запрещающий прохождение тактовых импульсов блока 20 с выхода переключателя 35-на счетный вход счетчика 17 адреса. На индикаторе 46 присутствует ;шфровое значение вычисленного углеродного тютенциала. Это значение преобразуется из семисегментного кода в двоично-десятичный код дешифраторов 22 и по сигнапу Результат есть с блока 14 элементом РШИ 18 формируется сигнал запиJ си значения углеродного потенциала в регистр 23. Сигнал Результат есть с блока 14 также через элементы ИЛИ 18 и 24 поступает на вход, записи счетчика 15, на информационный

o вход счетчика 15 поступает информация с выхода регистра 23, в котором записано вычисленное значение углеродного потенциала. Это значение переписывается в счетчик 15, ЦАП 25

5 преобразует это значение в аналоговую форму и на вход блока 27 подается вычисленное значение углеродного потенциала.

0 До новому сигналу от блока П

цикл измерения параметров печной атмосферы и вычисления по ним углеродного потенциала повторяется.

Таким образом, блок 20 выполняет

5 следующие функции в процессе вычисления углеродного потенциала: набор на клавиатуре значения константы п, зависящей от марки стали и визуальный контроль набранного значения nj син0 хронизация внутренними импульсами вычислительного блока работы всего вычислителя углеродного потенциала; собственно вычисление углеродного потенциала по измеренным параметрам

5 печной атмосферы согласно указанной формуле; индикация цифрового значения вычисленного углеродного потенциала.

0 Так как процесс измерения параметров печной атмосферы составляет малую часть времени цикла работы то напряжение на фильтр.ующих элементах блока 27 за время измерения практи5 чески не изменится.

На блоке 27 регистрации (самописец) происходлт фиксация вычисленного значения углеродного потенциала.

0 Осуществляется сравнение вычислительного значения углеродного потенциала с заданным ив случае их несоблюдения выдается соответствующее управляющее воздействие на исполнительное

5 устройство, которое увеличт яает или уменьшает величину добавки карбюризатора в печь в зависимости от знака разбаланса.

Формула и

7

3 о

р е т е н и я

1, Устройство для вычисления-углеродного потенциала, содержащее счетчик, блок усилителей, дешифратор, триггер, блок nycita, переключатель, элементы И, блок синхронизации, блок регистрации, регистр, выход которого подключен к информационному входу счетчика, первый элемент ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повьппения производительности и достоверности получаемых результатов в него введены группа триггеров, элементы ИЛИ, шифратор адреса, два счет чика адреса, блок оперативной памяти, блок постоянной памяти, коммутаторы, блок электронных переключателей, цифроаналоговый преообразова- тель, вычислительный блок, элемент коммутации и блок схем сравнения, входы первой группы которого являются информационными входами устройства, входы второй группы блока схем сравнения соединены с первым выходом переключателя, второй выход которого соединен с входом блока регистрации, выходы блока схем сравнения соединены соответственно с информационными входами триггеров группы, установочные входы которых и установочны вхофл счетчика, блока синхронизации, первого и второго счетчиков адреса и триггера подключены к входу пуска устройства, выходы триггеров группы соединены соответственно с входами первого элемента И, первого элемента ИЛИ и шифратора адреса, один из входов первого элемента ИЛИ и первый вход второго элемента ИЛИ соединены с выходом элемента коммутации, выход первого элемента ИЛИ подключен к входу пуска блока синхронизации и к входу записи первого счетчика адреса, информационный вход которого соединен с выходом шифратора адреса, выход первого элемента И подключен к информационному входу триггера и к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход триггера подключен к управляющим входам переключателя, первого коммутатора, к первому инверсному входу второго элемента И и к разрешающему входу блока синхронизации, первый выход блока синхронизации соединен со счетным входом счетчика, второй выход соединен со счетным входом первого счетчика

8

0

0

0

5

адреса и с входом записи блока оперативной памяти, информационный вход которого и вход цифроаналогового .преобразователя соединены с выходом счетчика, выход цифроаналогового преобразователя соединен с информационным входом переключателя, адресный вход блока оперативной памяти соединен с выходом первого коммутатора, информационные входы которого соединены соответственно с выходом первого счетчика адреса, первый информационный вход второго KONMyTaTO- ра соединен с выходом блока постоянной памяти, второй информационный вход соединен с выходом блока оперативной памяти, выход разряда первого признака блока постоянной памяти соединен с управляющим входом первого и второго коммутаторов, выход разряда второго признака соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с вторым инверсным входом второго элемента И, выход второго коммутатора

5 подключен к первому информационному входу блока электронных переключателей, первый выход которого соединен с входом вычислительного блока, адресный вход блока постоянной памяти подключен к выходу второго счетчика адреса, счетный вход которого соединен с Bbtxoдом второго элемента И, второй и третий выходы блока электронных переключателей соединены соответственно с прямым входом второго элемента И и с входом дешифратора, первый и второй информационные выходы и выход сопровождения вычислительного блока соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым информационными входами блока электронных переключателей, выход дешифратора соединен с информационным входом регистра, вход записи регистра и второй вход третьего элемента ИЛИ соединены с выходом второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом записи счетчика, четвертый вход блока электронных

. переключателей соединен с выходом переключения режима блока синхронизации.

5

0

5

5

55

2. Устройство по п. I, о т л и - ч а ю щ ее с я тем, что вычислительный блок содержит клавишную панель, узел ввода, узел постоянной памяти, узел микропрограммного управления, сумматор, узел оперативной

памяти, два .шифратора, индикатор, регистр адреса и генератор тактовой частоты, выходы которого подключены

.к синхронизирующим входам регистра а,цре Са, узла постоянной памяти, первого и второго шифраторов, выход узл ввода подключен к первому информационному входу сумматора и к информационному входу первого шифратора, выходы которого соединены соответственно с входами индикатора и с пер вым информационным выходом блока,

.информационные входы второго шифратора соединены соответственно с выходами пе рвой группы клавишной панели и с выходом регистра адреса, входы узла ввода соединены соответственно

С выходами второй группы клавишной панели, выходы второго шифратора являются соответственно вторым информационным и тактовым выходами блока, выход регистратора адреса подключен к адресному входу узла оперативной памяти, выход которого соединен с вторым информационным входом сумматора, выход которого подключен к информационному входу регистра адреса, выход узла постояьгной памяти подключен к входу узла микропрограммного управления, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами сумматора и узла оперативной памяти, вход клавишной панели является входом блока.

6WK П

Фаг. 5

Вшо . ff/ill

блокП

Фиг.6

Запись п Запись СОЛ02 Ь В S/ii2

BbmcneHUit Результат

шшшГ

Выход генератора

28

Фа-г. 7

eHUit Результат

шшшГ

НзнереииеШОу Ь

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для регулировки углеродного потенциала при химико-термической обработке. Известные устройства из- за аналогового метода обладают либо недостаточной точностью измерений и вычислений, что снижает достоверность по1 чаемь1х результатов, либо позволяют измерять только кон- центрацию углерода в жидком металле. Целью изобретения является повьше- ние производительности и достоверности получаемых результатов. Устройство содержит цифроаналоговый преобразователь, с помощью которого вычисленное значение углеродного потенциала преобразуется в аналоговую форму я через переключатель подается на блок регистрации, блок постоянной памяти, предназначенный для хранения коэффициентов, программы вычислений и адресов ячеек блока оперативной памяти, в который заносятся измеренные значения параметров печной атмосферы, счетчик, служащий совместно с блоком схем сравнения для преобразований цифровых сигналов в аналоговую форму и используемый в качестве регистра при записи в него вычисленного значения углеродного потенциала. В блоке оперативной памяти хранится также значение константы, зависящей от марки стали и измеренных параметров печной атмосферы. Значение константы набирают на клавишной панели блока обработки, это значение через блок электронных переключателей и дешифратор записывается в регистр и из него переписывается в счетчик по сигналу, формируемому элементом ком-. мутации. В устройство входят также блок синхронизации, группа триггеров, шифратор адреса, счетчик адреса дпя блока оперативной памяти, счетчик адреса для блока постоянной памяти, три элемента ИЛИ для форми- , рования управляющих сигналов, коммутаторы. 1 з.п. ф-лЫ| 7 ил. Nd СП бд

Редактор М, Недолуженко

Заказ 4958/А8Тираж 67

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий ПЗОЗЗ, Москва, Ж-35,Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А, Жеренов

Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Патай

Подписное