Устройство управления процессом тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий Советский патент 1991 года по МПК B28B11/00 

Фив./

Изобретение относится к технике регулирования теплового режима обработки по заданной программе и может быть использовано для управления режимом тепло- влажностной обработки бетонных и железобетонных изделий.

Цель изобретения - повышение качества управления.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства: на фиг. 2 - схема дифференциального усилителя и интегратора; на фиг, 3 - временные диаграммы работы устройства: состояние кнопки Пуск (а), напряжение на выходе триггера (б), выходной сигнал генератора импульсов (в); выходные сигналы счетчика импульсов (r-з); выходной сигнал переполнения счетчика импульсов (и); выходной сигнал дифференциального усилителя (к); выходной сигнал интегратора (л).

Устройство содержит датчик 1 температуры, установленный в камере 2 термообработки, измерительный мост 3, усилитель 4 рассогласования, исполнительный механизм 5 заслонки 6, размещенной в трубопроводе 7, интегратор 8, дифференциальный усилитель 9, блок 10 сброса, триггер 11, сигнализатор 12, генератор 13, счетчик 14 импульсов, п-1 элементов ИЛИ 15, п+1 ключей (аналоговых) 16, где п - число участков термообработки, первый 17 и второй 18 регулируемые резисторы, подвижные контакты которых механически соединены между собой, п+1 третьих регулируемых резисторов 19, источник 20 напряжения и кнопку Пуск 21.

Интегратор 8 и дифференциальный усилитель 9 (фиг, 2) могут быть выполнены по известным схемам на базе операционных усилителей. Интегратор 8 содержит операционный усилитель 8-1, конденсатор 8-2 и постоянный резистор 8-3. При этом конденсатор 8-2 включен между выходом усилителя 8-1 и его инвертирующим входом, к которому подключены также первый и второй выходы третьего потенциометра, третий вывод которого через постоянный резистор 8-3 соединен с входом интегратора. Неинвертирующий вход усилителя 8-1 соединен с общей шиной питания, а выход - с выходом интегратора 8. Дифференциальный усилитель 9 образован операционным усилителем 9-1 и постоянными резисторами 9-2 -9-5.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства блок 10 сброса вырабатывает импульс, устанавливающий триггер 11 в состояние логической Г, что приводит к тому, что сигнализатор 12 указывает на конец процесса термообработки, генератор 13 не работает, а счетчик 14 сбрасывается. На выходах йсех логических элементов.ИЛИ 15 напряжение соответствует низкому логическому уровню.

Поэтому аналоговые ключи 16 заперты и напряжения на обоих входах дифференциального усилителя 9 равны нулю. Напряжения на выходах дифференциального усилителя 9 и интегратора 8 также равны

нулю.

Как правило, температурный режим обработки бетонных и железобетонных изделий может быть представлен набором n-конечного числа (чаще всего небольшого)

линейных участков. По числу п выходов счетчика 14 программу обработки разбивают на п равных отрезков и определяют значение температуры на их границах. Первым регулируемым резистором 17 устанавливают частоту генератора 13 равной

п

f

Тпр

где ТПр - длительность процесса термообработки.

Механически связанный с подвижным

контактом первого регулируемого резистора 17 подвижной контакт второго регулируемого резистора 18 устанавливается при этом в положение, которому соответствует

постоянная времени интегратора 8, равная периоду следования импульсов генератора 13:

г ТпЕ

п

Сопротивление регулируемого резистора 18 при этом равно

,

.где С - емкость конденсатора 8-2; RO - сопротивление резистора 8-3.

Подвижными контактами регулируемых резисторов 18 на входах аналоговых ключей 16 устанавливают напряжения, соответствующие граничным температурам 0, участ- ков графика.

Пусть измерительный мост 3 совместно сдатчиком 1 преобразует температуру в камере 2 в напряжение

UM(t) Ki(), где t - температура в камере 2;

tc - температура окружающей среды; Ki - постоянный коээфициент. Тогда с учетом коэффициента усиления Ка дифференциального усилителя 9 напря- жение на подвижном контакте регулируемого резистора 19 составит

UM(Q)-U(Q)Kifl

К2К2

причем напряжение на движке потенциометра должно соответствовать температуре окружающей среды

и,-|а.

Для удобства шкалы подвижных контактов регулируемых резисторов 19 могут быть п рог радуй рованы в единицах температуры, шкала подвижного контакта регулируемого резистора 17 - в единицах длительности процесса, а значения ги$ для различных программ термообработки сведены в таблицы.

Регулируемые резисторы 17 и 19 питаются стабильным напряжением источника 20, равным

UCT

Ki К2

Она

где $цакс - максимальная отрабатываемая программным терморегулятором температура.

Затем камера 2 загружается изделиями - полуфабрикатами и кратковременно нажимается кнопка Пуск 21. Триггер 11 сбрасывается в состояние логического О, сигнализатор 12 указывает на незавершенный процесс термообработки, разрешается работа генератора 13 и счетчика 14. Выходной сигнал генератора 13 частотой f вызывает нарастание содержимого счетчика 14. При этом в 1-й момент происходит включение пары ключей 16 и 16 (1+1) и на входы дифференциального усилителя 9 поступают напряжения Ui и Ui-n. Выходное напряжение усилителя 9 равно UA, К2 (Ui - Ui +1) UM fl) - Ц, (fl +1).

Выходной сигнал интегратора 8 описывается уравнением

«-ifcf

Un,(t)

+ Uni (0).

где t - текущее время между двумя переключениями счетчика 14 t t-l г.

Начальное значение выходного напряжения интегратора 8 после 1-го переключения счетчика 14

Un((0) Um-i{r)

J-1

-К2(и|-ио-ин(б1),

поэтому

u,M-u ff+tj |Wy+tl,№

Выходной сигнал интегратора 8 сравнивается усилителем 4 рассогласования с выходным сигналом измерительного мо ста 3. При наличии рассогласования этих напряжений соответствующий выходной сигнал усилителя 4 рассогласования воздействует

на исполнительный механизм 5, который перемещает заслонку 6 паропровода таким образом, что расход пара изменяется в сторону уменьшения рассогласования. При этом

UM t + UM (60

0

5

е

5

0

5

0

5

или

0 .

0-г

Таким образом, температурный режим в камере 2 соответствует заданной программе обработки, представленной набором линейных участков. В случае ф + 1 $ имеют

5

участок нарастания температуры, при $ +1 ф - участок изотермической выдержки, а при в -и $ - участок понижения температуры.

По окончании процесса термообработки на выходе переполнения счетчика 14 появляется импульс, сбрасывающий триггер 11 в начальное состояние. Сигнализатор 12 при этом указывает на Завершение процесса термообработки. Обслуживающий персонал освобождает камеру 2 для обработки следующей партии изделий, после загрузки которой процесс может быть повторен нажатием кнопки Пуск 21.

Применение в устройстве аналоговых ключей, регулируемых резисторов, дифференциального усилителя и интегратора, а также логических элементов ИЛИ обеспечивает отработку программы без использования запоминающего блока, в связи с чем отпадает необходимость в микропроцессорном программаторе микросхем постоянной памяти и квалифицированном персонале для его обслуживания.

Использование в устройстве триггера и блока сброса устраняет необходимость в ручной установке начального состояния устройства и возможность деструкции изделий s результате теплового удара при включении устройства.

Предлагаемое устройство снижает затраты рабочего времени на оперативное вмешательство в ход процесса и требования к квалификации обслуживающего персонала.

Формула изобретения

Устройство управления процессом теп- ловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий, содержащее датчик температуры в камере тепловой обработки изделий, соединенный с входом измерительного моста, выход которого подключен к первому входу усилителя рассогласования, выход которого подключен к исполнительному механизму заслонки паропровода,

кнопку Пуск, сигнализатор, генератор, один из выходов которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения качества управления, оно снабжено блоком сброса, триггером, дифференциальным усилителем, интегратором, первым и вторым регулируемыми резисторами, подвижные контакты которых механически соединены межцу собой, п-1 элементами ИЛИ, где п - чисчо участков термообработки, п+1 аналоговыми ключами и третьими регулируемыми резисторами и источником напряжения, причем блок сброса, кнопка Пуск и выход переполнения счетчика импульсов подключены к соответствующим входам триггера, выход которого подключен к входам сигнализатора, генератора и к входу сброса счетчика импульсов, одни из входов первого и n-И аналоговых ключей и входы элементов

ИЛИ соединены с соответствующими входами счетчика импульсов, выходы элементов ИЛИ подключены к одним из входов остальных аналоговых ключей, подвижные контакты третьих регулируемых резисторов подключены к другим входам аналоговых ключей, соответствующие выходы которых соединены с соответствующими входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к одному входу интегратора, другие входы которых соединены с выводами и подвижным контактом второго регулируемого резистора, выход интегратора подключен к второму входу усилителя

рассогласования, подвижный контакт первого регулируемого резистора соединен с другим выходом генератора, одни из выводов первого и третьих регулируемых рези- стооов подключены к источнику

напряжения.

Изобретение относится к технике регулирования теплового режима обработки по заданной программе, может быть использовано для управления режимом тепловлаж- ностной обработки бетонных и железобетонных изделий и позволяет повысить качество управления. Устройство содержит датчик 1 температуры, установленный в камере 2 термообработки, измерительный мост 3, усилитель 4 рассогласования, исполнительный механизм 5, заслонку 6, интегратор 8, дифференциальный усилитель 9, блок 10 сброса, триггер 11. сигнализатор 12. генератор 13, счетчик 14 импульсов, элементы ИЛИ 15, аналоговые ключи 16, регулируемые резисторы 17, 18 и 19, источник 20 напряжения и кнопку Пуск. 3 ил. сл С а (Л о XI