Регулятор расхода Советский патент 1991 года по МПК G05B11/14 G05D7/06 

Изобретение относится к строительной и горнодобывающей технике и может найти применение при регулировании подачи воды в высокопроизводительных смесительно-нагнетательных установках,

предназначенных для непрерывного приготовления и дистанционной перекачки бетонной смеси, используемой для сооружения взрывоустойчивых пере мычек в шахтах.

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия регуля тора,

На Ъиг.1 приведена блок-схема регулятора; на сЬиг«2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Регулятор содежит измеритель 1 рассогласования, блок 2 определения модуля, генератор Затактовых импуль- cog, блок 4 определения знака, многоразрядный реверсивный сдвигающий ре- гистр 5, усилитель 6 мощности, электромагнитный привод 7, вентиль 8, трубопровод 9У датчик 10, задатчик 11, блок 12 аналого-дискретной обработки рассогласования параметра, дискретный регулирующий блок 13, многоканальный исполнительный механизм 14, источник 15 постоянного напряжения, общую шину 16 регулятора.

Обозначения, принятые на фиг,2: U.,И, - сигналы рассогласования на прямом и инверсном аналоговых выходах измерителя 1 рас- согласования;

U- - сигнал на выходе блока 4 определения знака;

U- - сигнал на входе блока 3 определения модуля; IL - частотно-модулированный сигнал на выходе генератора 3 тактовых импульсов; UQ,,...

. .,11д- ШИМ-сигналы на выходах Q, п Q j- -jPy, многоканального реверсивного сдвигающего регистра 5 и соответствующее изменение расхода по каждому вентилю 8, равное A.Q; Q - суммарное изменение расхода через все вентили 8 во времени

Генератор 3 тактовых импульсов, управляемый модулем сигнала рассогласо- вания U,, выполняет в данном случае функции преобразователя напряжение - частота, Проходные сечения всех вентилей 8 исполнительного механизма 14 выполнены одинаковыми..

Регулятор работает следующим образом.

При включении в момент t0 на первый вход измерителя 1 рассогласовать ИМЯ поступает сигнал с выхода датчика 10, значительно превышающий норму, определяемую задатчиком 11. Много-, с. разрядный реверсивный сдвигающий регистр 5 очищен и все вентили 8 закрыты. Вследствие этого на прямом и инверсном выходах измерителя 1 рассогласования появляются напряжения рассогласования U,,,J. значительной величины /фиг.2). В промежуток времени от t0 до

tj- положительное напряжение U з (это напряжение сигнала рассогласования IL, прошедшее через блок 2 определения модуля) запускает генератор 3 тактовых импульсов. Одновременно блок 4 определения знака также запускается напряжением U и на время от to до ty устанавливает на своих выходах код микрооперации Сдвиг влево (фиг,2,И2), что разрешает многоразрядному реверсивному сдвигающему регистру 5 заполняться единицами, поступающими на второй информационный вход ().многоразрядного реверсивного сдвигающего регистра 5 с выхода источника 15 стоянного напряжения. Количество этих единиц за этот промежуток времени равно количеству импульсов , поступающих на тактовый вход С многоразрядного реверсивного сдвигающего регистра 5 с выхода генератора 3 тактовых импульсов, а изменение скорости заполнения зависит от изменения периода их поступления (Лиг.2, 11ц.).

Итак, первый импульс в момент t на тактовом входе многоразрядного реверсивного сдвигающего регистра 5 вызывает появление первого ЧШМ-сипна- ла U Q ( на его первом разрядном выходе, который через соответствующий усилитель 6 мощности и электромагнитный привод, 7 открывает вентиль 8, Вследствие этого на ДО, увеличивается расход Q жидкости (или газа), подаваемой по трубопроводу 9, уменьшая отклонение параметра от задания. Оно начинает уменьшаться, но ввиду недостаточности регулирующего воздействия исчезнуть не может,,

Поэтому в моменты t,t, t,t генератор 3 тактовых импульсов формирует еще импульсы, и аналогичным образом Формируются еще ШИМ-сигналы UQ2,...,Uq и т.д., включая соответствующие вентили 8, пока сигнал рассогласования U не достигнет нуля в момент 11 gt

С уменьшением сигнала рассогласо- вния снижается частота импульсов на выходе генератора 3 тактовых импульсов и соотвесттвенно увеличивается

время между началами ШИМ-сигналов

u 3oUQz u b и ТФА

В момент t # напряжение Uj на

входе блока 4 определения знака меняет знак, и с этого момента на его выходах устанавливается микрооперация Сдвиг вправо е подготавливая многоразрядный реверсив-{ ный сдвиговый регистр 5 к заполнению j нулями, поступающими на первый информационный вход () многоразрядного реверсивного сдвигающего регистра 5 с общей шины 16 регулятора. Это

происходит один раз в момент t (Лиг.2, %) когда напряжение рассогласования U- воспринимается генератором 3 тактовой частоты.

Вследствие этого ШИМ-сигнал UQ

вентиль 8,

в момент t закончится, а который открылся в момент t4 последним, закроется первым (фиг.2, U ,Q), уменьшив расход,что вновь сведет рассогласование параметра к нулю к менту t7. В дальнейшем рассогласова- ние U4 , например, опять увеличивается в положительную область, и уже в момент to блок определения знака 4 снова переключается на микроопера

цию Сдвиг влево, а в t начинает вырабатываться второй ШИМ-сигнал U ликвидирующий рассогласование.

Аналогично происходит регулировани и в промежутках tw-t,a, , когда сначала отрицательное, а затем положительное значительное рассогласование, возникшее из-за каких-либо внешних возмущений, отрабатываются подачей ЫИМ-сигналов UQ ,1Гд ,UQ на

соответствующие вентили 8.

Таким образом, многоразрядный реверсивный сдвигающий регистр 5, связанный своими выходами через усилители 6 мощности с множеством вентилей 8 с электромагнитным приводом 7 и управляемый по тактовому входу частотно-модулированным сигналом рассогласования, а по входам управление сдвигом - полярностью (знаком) сигнала рассогласования при постоянных противоположных логических уроьнях на первом и втором информационных входах, обеспечивает даже при малых рассогласованиях релейное управление и, в сочетании с частотно-широтно- импульсным управлением, полное использование высокоскоростных свойств многоканального исполнительного механизма 14, за счет чего и достигается

{ jg J5

20

25

6830

повышенное быстродействие регулятора. Дополнительно, ввиду простоты и надежности конструкции вентилей 8 с электромагнитным приводом 7 и функциональной простоты усилителя 6 мощности, а также высокой надежности многоразрядного реверсивного сдвигающего регистра 5 в виде БИС, получается надежная в целом конструкция регулятора.

При этом, одновременно, существенно возрастает функциональная надежность (живучесть) регулятора, выражающаяся в сохранении им своих характеристик в случае выхода из строя одного или даже нескольких ШИМ-кана- лов управления вентилями 8. Это следует из того, что в нормальном рабочем режиме регулятора часть вентилей постоянно открыта, а часть - постоянно закрыта (Фиг.2, др) .

Кроме того, данный регулятор по сравнению с известным обладает следующими преимуществами:

гибкостью структуры регулятора, заключающейся в возможности легко и просто наращивать пропускную способность регулятора изменением разрядности реверсивного сдвигающего регистра 5 и количества управляемых им вентилей 8;

ремонтопригодностью, вытекающей из гибкости и живучести регулятора, в том числе и возможностью ремонта на ходу, без выключения;

более низкой стоимостью за счет дешевизны вентилей 8 с электромагнитным приводом 7 и реверсивного сдвигающего регистра 5 в виде БИС;

улучшенными массогабаритными характеристиками за счет компактности вентилей 8 и их повышенной удельной пропускной способности, выражающейся как в отношении их веса или занимаемого объема к проходному сечению;

облегченными возможностями миниа30

35

40

45

тюризации конструкции регулятора, прежде всего за счет вентилей 8 и простоты их сопряжения со схемой управления.

Формула изобретения

Регулятор расхода, содержащий датчик и задатчик, соединенные выходами с соответствующими входами измерителя рассогласования, подключенного выходом к входам блока определения

-модуля и блока определения знака, соединенного первым и вторым выходами с первым и с вторым входами дискретного регулирующего блока, подключенного третьим входом к выходу генератора тактовых импульсов - а выходами - к входам многоканального исполнительного механизма, каждый канал которого содержит усилитель мощности и вентиль с электромагнитным приводом, соединенный входом с выходом усилителя мощности, вход которого является входом канала исполнительного механизма, причем -вентили всех каналов исполнительного механизма соединены между собой параллельно, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия регулятора, в нем

1

/

выход блока выделения модуля сведи- - нен с управляющим входом генератора тактовых импульсов, а дискретный регулирующий блок содержит источник постоянного напряжения и многоразрядный реверсивный сдвигающий регистр, первый и второй входы Управления сдвигом и тактовый вход которого являются соответственно первым, вторым и третьим входами дискретного регулирующего блока, разрядные выходы - выходами дискретного регулирующего блока, а первый и второй инфор- а мационные входы соединены с общей шиной регулятора и с выходом источника постоянного напряжения, причем проходные сечения всех вентилей исполнительного механизма выполнены равными.

Изобретение относится к строительной и горнодобывающей технике и может найти применение при регулиро - вании подачи воды .в высокопроизводительных смесительно-нагнетательных ус- тановках, предназначенных для непрег рывного приготовления и дистанционной перекачки бетонной смеси, используемой для сооружения взрывоустой- чивых перемычек в шахтах. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия регулятора. Поставленная цель достигается за счет того, что в регуляторе, содержащем датчик и задатчик, соединенные выходами с входами измерителя рассогласования, Подключенного выходом к входам блока определения модуля и блока определения знака, соединенного первым и вто- рым выходами с первым и вторым входам ми дискретного регулирующего блока, подключенного третьим входом к выходу генератора тактовых импульсов, а вы ходами - к входам многоканального исполнительного механизма, каждый канал которого содержит усилитель мощности и вентиль с электромагнитным приводом ,соединенный входом с выходом усилителя мощности, вход которого является входом исполнительного механизма, причем вентили всех каналов исполнительного механизма соединены между собой параллельно, генератор тактовых импульсов выполнен управляемым и его управляющий вход соединен с выходом блока выделения модуля, а дискретный регулирующий блок содержит источник постоянного напряжения и многоразрядный реверсивный сдвигающий регистр, входы управления сдвигом соединены с выходами блока определения знака, тактовый вход - с выходом гене ратора тактовых импульсов, информационные входы - с общей шиной и с выходом источника постоянного напряжения, а разрядные выходы - с входами многоканального исполнительного механизма, причем проходные сечения всех вентилей выполнены равными. 2 ил. i оз

Sfa Из

«toJUU

U

Q2

fo | / ttЈ

Фие.2