Устройство для программного регулирования температуры Советский патент 1988 года по МПК G05B19/18 

1137

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов и может быть использовано, например, для программного регулирования температуры электрических печей сопротивления, когда в качестве исполнительного органа используется релейный элемент.

Цель изобретения - повышение динамической точности устройства.

На чертеже устройства.

показана блок-схема

В первом цифровом компараторе 11 осуществляется сравнение цифровых кодов от аналого-цифрового преобразователя 3 и задатчика 10. Если температура объекта регулирования меньше Т, на выходе первого цифрового компаратора 11 сигнал отсутствует. Отсутствие этого сигнала обусловливает наличие сигнала на выходе триггера 12. Установка триггера в исходное состояние производится при включении устройства по входу Установка О.

Сигнал от триггера 12 подается на

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов. Цель изобретения - повышение динамической точности устройства. В устройство для программного регулирования температуры введены первый 11 и второй 19 цифровые компараторы, задатчик 9 скорости разогрева, счетчик 8, задатчик 23 коэффициента пропорциональности, первый 20 и второй 7 элементы И, триггер 12, блок 17 вычитания, блок 15 умножения, элемент 13 сравнения, таймер 16, элемент 18 задержки, блок 21 задания приращения коэффициента пропорциональности, тактовый генератор 4, В каждом такте управления по сигналу от тактового генератора 4 осуществляется сравнение текущей температуры с заданной на этот момент времени и производится включение электропечи 2 на время, пропорциональное величине рассогласования. При отклонении скорости разогрева от заданной автоматически увеличивается коэффициент пропорциональности устройства. После достижения температурой электропечи 2 уровня стабилизации, устанавливаемого с помощью задатчика 10 предельного параметра, дальнейшего повьше- ния температуры не прс5изводится, и коэффициент пропорциональности остается неизменным. 1 ил. с S (Л со to N9 vj 00

Устройство для программного регу- 15 второй элемент И 7 и позволяет постулирования температуры содержит датчик 1 температуры, объект 2 регулирования (электропечь), аналого-цифровой преобразователь 3, тактовый генератор 4, блок 5 сравнения, генератор 6 импульсов, второй элемент И 7, счетчик 8, задатчик 9 скорости разогрева, задатчик 10 предельного параметра, первый цифровой компаратор 11, триггер 12, элемент 13 сравнения, испол- 25

20

нительный орган 14, блок 15 умножения, таймер 16, блок 17 вычитания, элемент 18 задержки, второй цифровой компаратор 19, первый элемент И 20, блок 21 задания приращения ко м||ици- ента пропорциональности, сумматор 22 и задатчик 23 коэффициента пропорциональности.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от датчика 1, характеризующий температуру объекта 2 регулирования (электропечи), преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя 3 в цифровой код. С заданной дискретностью по сигналу от тактового генератора 4 в блоке 5 определяется отклонение f, текущего значения температуры Т от заданного значения Т„

Т -Т.

Заданное значение температуры формируется с помощью генератора 6, второго элемента И 7 и счетчика 8. Скорость изменения цифрового кода, соответствующего Т, определяется частотой следования импульсов генератора 6. Частота следования импульсов устанавливается с помощью цифрового задатчика 9 скорости разогрева. Т увеличивается до тех пор, пока температура электропечи не достигнет уровня стабилизации температуры Т. Задание Тр устанавливается с помощью задатчика 10.

5

0

пать импульсам от генератора 6 на счетчик 8. Сброс счетчика 8 в исходное состояние осуществляется по входу Установка О при включении уст- 0 ройства. При достижении температурой объекта заданного уровня стабилизации на выходе первого цифрового компаратора 11 появляется сигнал, триггер 12 меняет состояние и в дальнейшем в счетчике 8 изменение цифрового кода не происходит, а сохраняется значение, соответствующее установленному уровню стабилизации.

В элементе 13 сравнения проверяется условие 0, при выполнении которого выдается сигнал включения через исполнительный орган 14 электропечи 2 , В блоке 15 осуществляется расчет времени действия управляющего

воздействия ражением

в соответствии с выо

5

0

5

п f

где К п коэффициент пропорциональности.

Рассчитанное время t является уставкой таймера 16, который по истечении заданного времени через исполнительный орган 14 отключает электропечь 2. Таким образом, если в данном такте управления текущая температура меньше температуры, заданной на зтот момент, то электропечь включается на время, пропорциональное величине отклонения. В случае равенства этих температур или если текущая температура вьше заданной электропечь не включается .

Для обеспечения высокой точности регулирования температуры в соответствии с заданной программой (скоростью разогрева) в устройстве предусмотрено автоматическое изменение К„. Для этого в блоке 17 вычитания производится определение реальной скорости разогрева Vp электропечи как разности температур за один такт управления в соответствии с формулой

и т.-Т

VP J- , J-l-,

где Т, - значение температуры электропечи предыдущего по отношению к текущему такта управления.

Значение кода, соответствующего Tj, поступает в блок 17 от аналого- цифрового преобразователя 3, а значение кода, соответствующего , формируется в элементе 18 путем задержк поступления кода из аналого-цифровог преобразователя 3 в блок 17 на один такт управления. Цифровой код, соответствующий VP, поступает во второй цифровой компаратор 19, где производится сравнение заданной скорости разогева V,, код которой поступает от задатчика 9, и реальной скорости Vp. При выполнении условия У,, 7 Vp из второго цифрового компаратора в первый элемент И 20 выдается сигнал.

На выходе первого элемента И 20 формируется сигнал при наличии сигнала от второго цифрового компаратора 19 и триггера 12, т.е. если V. 7 Vp и Тр Tj. Блок 21 выбирает одно из двух значений приращения коэффициента пропорциональности iiK.

лКр, при поступлении сигнала

от первого элемента И 20.; О, при отсутствии сигнала от первого элемента И 20.

В блоке 22 осуществляется суммирование цифрового кода К, начальное значение которого устанавливается с помощью задатчика 23 при настройке устройства, с одним из двух значений йК или 0. Из блока 22 результат суммирования поступает в блок 15, где производится вычисление времени управляющего воздействия. Изменение К во время программного разогрева электропечи может бь1ть описано выражением

ГКп;,, при Vp7 V,или Tji Tt; i 1Кп;./ЛК, при , и Т; Т, где К - коэффициент пропорциональности, в соответствии с кодк,

торым вычисляется в текущем такте управления t.,; - коэффициент пропорциональности предыдущего по отношению

.5

к текущему такта управления. Таким образом, по мере разогрева электропечи К„ автоматически увеличивается, а приращение его происходит

IQ f5 20 5

Q

0

5

в тех тактах управления, в которых скорость разогрева меньше заданной. При достижен1П1 уровня стабилизации К становится таким, значение которого достаточно для поддержания этой температуры, при этом срабатывает триггер 12, в блок 21 сигнал не поступает и в дальнейшем К остается неизменньм. Начальное значение К,, а также значение -iK,,, заданное в блоке 21, выбираются при настройке устройства и зависят от динамических характеристик электропечи.

Преим пцество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повышении динамической точности регулирования, а также в более экономном расходе электроэнергии на разогрев электропечи. Указанные преимущестна достигаются тем, что новое конструктивное выполнение устройства позволяе ос уии ствить отключение электропечи д ц сти жсния заданной температуры, учитыв я, что из-за инерционности и после отключения тем- пературл продолжает расти. При этом время включения печи устанавливается М1п1има-П иь м, но достаточным для обеспечения заданно/ скорости разогрева, поэтому избыточного, как в известном устройстве, притока энергии к электропечи не- наблюдя--тсч . Это позволяет достигнуть гю1 ьП1 РН1 я динамической точности регулирования и сократить расход электро :1иергии.

Формула изобретения

Устройст1К) для программного регулирования TL-MrieiJiiTypbi, содержащее по- с.чедовательно г-лединенные датчик температуры и аналого-цифровой преобразователь, а также блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, задатчик предельного параметра, генератор импульсов, сумматор и ис- полнительньй орган, отличающееся тем, что, с целью повышения динамической точности устройства, оно содержит первый и второй цифровые компараторы, задатчик скорости разогрева, счетчик, задатчик коэффициента пропорциональности, первый и второй элементы И, триггер, блок вычитания, блок умножения, элемент сравнения, таймер, элемент задержки, блок задания приращения коэффициента пропорциональности и тактовый генератор, выход которого соединен с управляющим входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, входы которого подключены к выходу генератора импульсов и к выходу триггера, выход задатчика скорости разогрева соединен с входом генератора импульсов и с первым входом второго цифрового компаратора, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, вход уменьшаемого которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя и к первому входу первого цифрового компаратора, вход вычитаемого блока вычитания соединен

с выходом элемента задержки, вход ко- 2Q ход через таймер подключен к первому торого подключен к выходу аналого- входу исполнительного органа, второй цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом эле- вход первого цифрового компаратора мента сравнения.

г

2278

соединен с выходом эадатчика предельного параметра, а выход - с установочным входом триггера, сбросовый вход которого и сбросовый вход счетчика подключены к входу Установка О устройства, выход триггера и выход второго цифрового компаратора соединены с входами первого элемента И, выход которого через блок задания приращения коэффициента пропорциональности подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика коэффици- 15 ента пропорциональности, выход сумматора подключен к одному из входов блока умножения, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения и с входом элемента сравнения, а вы10