Устройство для регулирования технологического процесса Советский патент 1987 года по МПК G05B23/02 

113

Изобретение касается автоматического управления и регулирования и может быть использовано при построении систем автоматического регулирования повышенной надежности.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит релейный регу- лирующий блок 1, дифференцирующий элемент 2, алгебраический сумматор 3, первьш и второй пороговые элементы 4 и 5, первый и второй масштабирующие элементы 6 и. 7, первьй и второй элементы НЕ 8 и 9, первый и второй элементы ИЛИ 10 и,11, первый и второй элементы И 12 и 13, сумматоры 14, и 14, релейный элемент 15, элемент 16 обратной связи, первый и второй клю- чи 17 и 18 и блок 19 переключателей.

Релейный регулирующий блок I представляет собой типовой регулирующий прибор с импульсным выходным сигналом, например типа РП-4. Дифференци- рующий элемент 2 может выполнятся любым известшлм способом, например, в виде RC-цепочки. Пороговые элементы 4 и 5 формируют на своих выходах сигнал логической единицы при поступле- НИИ на их входы положительного входного сигнала и могут быть вьтолнены любым известным способом, например, на операционном усилителе, в цепь обратной связи которого включен стаби- литрон.

Элементы НЕ 8 и 9, ИЛИ 10 и 11, И 12 и 13 представляют собой элементы цифровой логики, вьшолненные например, на микросхемах. В качестве ключей 7 и 18, из которых состоит блок 19 переключателей, могут использоваться (неполяризованные) реле. Алгебраический сумматор 3 имеет три входа, причем первый и второй входы суммирующие, а третий вход вычитающий. Сумматор 3 может выполняться на операционном усилителе с использованием инвертирующих и неинвертирующих входов или, если первый пороговый элемент 4 выполнен на операционном усилителе, сумматор может быть реализован на этом же операционном усилителе, с совмещением функций aioporoBo го элемента и сумматора (сумматор с нелинейной обратной связью).

Масштабирующие элементы 6 и 7 представляют собой потенциометричес- кие делители напряжения.

2

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства при исправном релейном регулирующем блоке 1.

С промежуточного выхода релейного регулирующего блока 1 на вход дифференцирующего элемента 2 поступает сигнал рассогласования, пропорциональный отклонению регулируемого параметра от уставки и поступающий также через сумматор 3 на вход первого порогового элемента 4, который анализирует знак сигнала рассогласования и, если он положителен, на выходе данного порогового элемента 4 формируется сигнал логической единицы. Если знак рассогласования отрицателен или равен О, формируется сигнал логического нуля.. На втором пороговом элементе 5 анализируется тенденция изменения сигнала рассогласования. Если величина рассогласования растет, на выходе второго порогового элемента 5 появляется сигнал логической единицы (или сигнал логического нуля в противном случае). Релейный регулирующий блок 1 работает- таким образом, что сигнал появляется на том ИЗ его выходов, которьй, воздействуя на объект, приводит к уменьще- нию сигнала рассогласования или скорости его изменения. При исправной работе релейного регулирующего блока совпадения сигналов на входах первого 1 2 и второго 13 элементов И не происходит, и выходы регулирующего блока не отключаются блоком I9 от выхода устройства (ключи 17 и 18 нормально замкнуты). Сигнал на первом (верхнем) вьгнюде релейного регулирующего блока 1 приводит к увеличению регулируемого параметра, а на втором (нижнем) - к его уменьшению. Эти вы- ходы через ключи 17 и 18 связаны соответственно с выходами Б (Больше) и М (Меньше) устройства.

В случае неисправности релейного регулирующего блока 1 логика его работы нарушается. Это нарушение может быть двух видов: бездействие и ложное действие, причем второе -наиболее опасно.

Работа устройства для случая, когда один из выходных ключей элемента 15 релейного регулирующего блока 1 пробит и, например, на его первом выходе появляется ложньм длинньй импульс. Предположим, что сигнал рассогласования положителен и увеличивается. В этом случае сигнал на первом выходе релейного регулирующего блока 1 приводит к нарастанию сигнала рассогласования, что приводит к нарушению технологического процесса. При этом на все три входа элемента И 12 поступают сигналы логической единицы в результате на его выходе появляется сигнал, который вызывает размыкание ключа 17 в блоке 19 переключате- лей, т.е. неисправньй выход релейного регулирующего блока 1 отключается от выхода устройства.

Второй выход релейного регулирующего блока не отключается от выхода устройства, и тем самым сохраняется возможность регулирования по этому исправному выходу с отработкой возмущения, вызванного действием неисправного выхода релейного регулирующего блока 1 до момента его отключения ключом 17. В этом случае система автоматического регулирования получается замкнутой только для регулирования в сторону уменьщения регулируемо- го параметра и разомкнутой - для регулирования в сторону увеличения регулируемого параметра. Для того, чтобы не произошло включения неисправного выхода релейного регулирующе- го блока на выход устройства при уменьшении сигнала рассогласования, устройство обеспечивает блокировку такого включения путем введения обратной связи (для рассматриваемого случая) с выхода первого элемента И 12 на его третий вход через первый элемент ИЛИ 10, а также формирует з-о- ну возврата первого порогового элемента 4 с помощью обратной связи вы- ходов элементов И 12 и 13 с входом сумматора 3. При помощи масштабирующих элементов 6 и 7 эта зона регулируется. Такая же обратная связь введена с выхода элемента И 13 на его вход через элемент ИЛИ 11. Положительная обратная связь выходов элементов И 12 и 13 соответственно через элементы ИЛИ 10 и 1 со своими третьими входами позволяет организо- вать запрет на несвоевременную выдачу элементами И 12 и 13 сигнала логического нуля. При этом-включение отказавшего выхода релейного регулирующего блока на вькод устройства не произойдет, даже когда сигнал рассогласования начинает уменьшаться под действием управляющих импульсов, поступающих на выход устройства от исправного выхода релейного регулирующего блока (на выходе второго порогового элемента 5 при этом сигнал меняется на инверсный). На выходе элемента И 12 сохраняется сигнал логической единицы до тех пор пока не изменится сигнал на выходе первого порогового элемента 4, т.е. пока не изменится знак сигнала рассогласования, и только когда знак сигнала рассогласования изменится и превысит величину, определяемую уровнем сигнала с масштабирующего элемента 6, сигнал на втором входе первого элемента И 12 станет равным логическому нулю, что вызывает смену сигнала на его выходе появляется логический нуль, ключ 17 возвращается в исходное состояние и на первом выходе устройства появляется управляющий сигнал, которьш приводит к уменьшению сигнала рассогласования в другую сторону. При смене его знака устройство вновь отключает неисправный выход.

Из изложенного следует, что устройство даже в случае отказавшего одного выхода релейного регулирующего блока 1 позволяет (с худшим качеством, так как закон регулирования станет по крайней мере для одного выхода позиционным) поддерживать регулируемый параметр на уровне, близком к заданному .

Формула изобретения

Устройство для регулирования технологического процесса, содержащее релейный регулирующий блок, первый и второй элементы И, соединенные первы- t-m входами соответственно с первым и вторым выходами сигналов регулирования релейного регулирующего блока, подключенными к информационным входам соответственно первого и второго ключей, выходы которых являются выходами устройства, первый и второй пороговые элементы, подключенные выходами к входам первого и второго элементов НЕ соответственно; выход отклонения регулируемого параметра от уставки релейного регулирующего блока соеда1нен через дифференцирующий элемент с входом второго порогового элемента, выход первого порогового элемента подключен к второму входу первого элемента И, выход первого элемента НЕ подсоединен к второму входу второго элемента И, о т л и - чающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит алгебраический сумматор, первый и второй элементы ИЛИ и два масштабирующих элемента, входы которых подключены к выходам первого и второго элементов И соответственно, а выходы соответственно к первому суммирующему и вычитающему входам алгебраического сумматора, выход которого соединен с входом первого порогового элемента, выход второго порогового элемента подключен к первому -входу

Редактор Н.Рогулич Заказ 1426/44

Составитель В.Иванов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

Тираж 864 . Подписное ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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

второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - с третьим входом первого элемента И, выход второго элемента НЕ подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - с третьим входом второго элемента И, выходы элементов И подключены соответственно к управляющим входам ключей, а второй суммирующий вход алгебраического сумматора соединен с выходом отклонения регулируемого параметра от уставки релейного регулирующего блока.

Изобретение касается автоматического управления и регулирования и может быть использовано при построении систем автоматического регулирования повьгаенной надежности. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит релейный регулирующий блок 1 с выходами Бсшьше и Меньше и схему контроля, включающую дифференцирующий элемент 2, алгебраический сумматор 3, два пороговых элемента НЕ 8, 9, два элемента ИЛИ 10, 11, два элемента И 12, 13. Выходы Больше или Меньше устройства могут отключаться по отдельности двумя ключами 17 или 18, управляемыми от схемы контроля (с выходов элементов И 12 и 13). Схема контроля обнаруживает ложную выдачу устройством одного из сигналов регулирования Больше или Меньше (в результате отказов.релейного регулирующего блока) и отключает его. При этом другой выход остается подключенным и обеспечивает регулирование с худшим качеством. 1 ил. ifi ifr№ с о ел X 4;