Система для регулирования давления Советский патент 1991 года по МПК G05D16/20 

Изобретение относится к автоматике и предназначено для автоматического регулирования давления газа в устройствах газодинамики, системах регулирования давления и расхода газовых потоков, для проверки моновакуумметров и датчиков давления, а также для измерителей скорости воздушного потока.

Цель изобретения - повышение функциональной надежности, быстродействия и точности.

На фиг. 1 и 2 приведена функциональная схема системы, на фиг.З - функциональная схема блока: на фиг.4 - функциональная схема блока контроля; на фиг.5 - вариант построения элемента сравнения; на фиг.6 алгоритм функционирования системы; на фиг.7 и 8 - алгоритм анализа

Система содержит в каждом канале рабочую камеру 1. регулирующий вентиль 2, датчик 3 давления, триггер 4. блок 5 выбора сигнала, блок 6 контроля, исполнительный элемент 7. например двигатель, блок 8 уп- райления, например мостовую схему, элемент 9 сравнения датчик 10 положения, например, ламельного типа и выходной узел (регистр) 11 (любое устройство, на которое выдается отрегулированное давление), а также общие для устройства камеру 12 сжатого газа, регистр 13 приема данных, регистр 14 выдачи данных, элементы И 15- 115-4. 16-1. 16-2 и 17 элементы ИЛИ 18-1

О

VI

4 О VI

N

и 18 2, формирователи 19-1 и 19-2 импульсов, например, ждущие мультивибраторы, элементы ИЛИ 20 и элементы И 21-1 и 21-2. Блок 5 выбора сигнала содержит элементы И 22-1 и 22-2 с запрещающими входами, соединенные с соответствующими элементами ИЛИ 23-1 и 23-2, элементы 24-1 и 24-2 задержки, элементы ИЛИ 25- 1 и 25-2, элементы И 26-1 и 26-2, а также элементы ИЛИ 27-1 и 27-2. Выход элемента ИЛИ 27-2 является выходом Вых.З блока. Входы Макс и Мин блока через элементы ИЛИ 28-1 и 28-2 и элементы И 29-1 и 29-2 подключены к входам элементов-ИЛИ 25-1 и 25-2, пходом Макс Л1, Мин Л1 - к элементам ИЛИ 25 через элементы И 30-1 и 30-2, а ключ 31 через элемент 32 задержки - к входу элемента ИЛИ 27. Выходы элементов ИЛИ 28 через элемент И 33 и элементы ИЛИ 34 1 и 34-2 соединены с входами элементов И 29.

Блок 6 контроля содержит элементы ИЛИ 35, 36 и 36-2 элементы И 37 и 38. формирователи 39-1 и 39-2 импульсов, пороговый элемент 40 и интегратор 41, построенный на основе ключа 42, резистора 43, операционного усилителя 44. конденсатора 45 и входного резистора 46. Входы блока через соответствующие элементы ИЛИ 35, 36-1 и 36-2, а также элемент И 37 и Формирователи 39 подключены к входу интегратора 41, элемента И 38 и ключа 42, а выход интегратора 41 через пороговый элемент 40 - к второму входу элемента И 38.

Элемент 9 сравнения содержит ламели Макс и Мин, которые имеют изолированные между собой секции 47 с фигурными вырезами, соответствующими определенной величине давления, ламель 48 номинального давления, концевые контакты 49 открытия и концепые контакты 50 закрытия, соответствующие максимальному и минимальному (отключенному) давлениям,связь с которыми осуществляется подвижным контактом (движком) 51. Зона отсутствия давления определяется зазором 52.

Устройство работает следующим образом.

Перед подачей питания на устройство подается сигнал исходного состояния (Исх.ЭВМ) на регистры 13 и 14 и триггеры 4. После подачи питания данный сигнал снимается. Время снятия этого сигнала выбирается таким, чтобы перекрыть переходные процессы в устройстве Если регулирующий вен гиль 2 не находится в исходном состоянии, тс, соответственно, отклонен и датчик 10 положения. В этом случае с соответствующею выхода датчика 10 при помощи элементов И 30-1 и 30-2 и блока 8 управления

исполнительный элемент 7 перемещается до тех пор, пока не появится сигнал на выходах ОЛ11 - ОЛп1 датчика 10 (сход с ламелей Макс и Мин). Связь датчика 10

с исполнительным элементом 7 и регулирующим вентилем 2 осуществляется механически. При любом последующем отклонении регулирующего вентиля 2 за счет любых помех или любых ненормированных процес0 сов он приводится в исходное состояние аналогично. Регулировка производится таким образом, что при нахождении на ламе- лях Макс Л1 - Макс Лп вырабатывается сигнал Закрытие, при нахождении на ла5 мелях Мин Л1 - Мин Лп сигнал Открытие, при нахождении на ламелях, ОЛ11 ОЛ1п выработка сигнала прекращается.

При приведении всех вентилей 2 в ис0 ходное состояние, на выходе элемента И 17 сформируется 1, которая, поступая в систему приоритетов ЭВМ, дает разрешение на подачу с ЭВМ на устройство сигнала Работа, по которому отключается схема приве5 дения в исходное состояние подачей исходного сигнала на запрещающие входы первого и второго элементов И 30-1 и 30-2 и разрешающего сигнала на элементы И 29-1 и 29-2 приведения. В этом случае при

0 наличии давления в рабочих камерах 1 датчика 3 через элемент 9 сравнения начинается регулирование номинальной величины давления. Данное регулирование производится по нахождению элемента 9 сравнения

5 в положении Макс 1п и подается сигнал Закрытие (3). в положении Мин 1п - сигнал Открытие (О). При выходе на номинальный режим давления всех рабочих камер 1 на выходе элемента И 17 формиру0 ется сигнал, который сообщает ЭВМ о том, что вся система вышла нэ номинальный режим регулирования давления. Заданный предел регулирования определяется выработкой на выходах Oi - On элементов 9

5 сигналов, вследствие чего элемент И 33 вы- рабатывает 1, которая через элемент ИЛИ 34 прекращает процесс нарастания или спадания давления, закрывая элементы И 29-1 и 29-2 подачей сигнала на их запре0 щающие входы.

Датчик 3 давления механически связан через преобразователь (не показан) давления в круговое движение с движком, который подключает ламели Макс, Мин, О,

5 ККО и ККЗ к соответствующим входам блока 5. За счет фигурных вырезов и секционирования ламелей полностью устраняется явление дребезга и соударений, которые возникают в устройстве, а также увеличивается точность регулирования1, так как номинальная величина устанавливается только при нахождении подвижной части элемента сравнения в зоне без вырезов Кроме того, такое построение позволяет передать в ЭВМ с регистра 14 выдачи данных наиболее точную информацию о положении регулирующего вентиля 2 минимальным количеством информационных разрядов (уменьшение разрядов и числа секций ламе- лей на величину N 2 , где L - количество информационных битов на фигурных вырезах ламели (на фиг.5 L 3) Количество фигурных вырезов может быть любым и ограничивается точностными и технологическими разбросами ламелей 47 и движка 51 при их изготовлении. Кроме того, введение запрещения на элемент И 33 команды при нахождении движка 51 на любом из фигурных вырезов ламелей поеышаетточностъ регулирования. Для возможности создания режимов форсирования (открытие регулирующего вентиля 2) или дросселирования (закрытие регулирующего вентиля 2) с интерфейса ЭВМ на регистр 13 для соответствующей рабочей камеры 1 выдается код, 1 которого определяет наличие сигнала Открытие или Закрытие. Информация записывается в регистр 11 сигналом Запись (Зп), формируемым ЭВМ. При подаче сигналов Открытие или Закрытие в блоке 5 элемент ИЛИ 34 запрещает регулирование по ламелям Макс или Мин элементов 9 сравнения, а затем после временной задержки, определяемой элементами 24,. начинается регулировка давления в камере по сигналам от ЭВМ. При достижении давлением в камере максимальной и минимальной величины элемент 9 сравнения вырабатывает, сигналы ККО или ККЗ. Эти сигналы, проходя через элементы И 15-115-2 и соответствующие

элементы ИЛИ 18-1 и 18-2, формируют посредством формирователей 19-1 и 19-2 импульс, который через элемент ИЛИ 20 передает на ЭВМ сигнал Требование изменения режима (ТИР), который одновременно переписывает информацию о значениях давления в рабочих камерах 1 в регистр 14. Одновременно по сигналу ККО и ККЗ в блоке 5 запрещается прохождение сигналов через входные элементы И 22.

При выдаче с элемента 9 сигнала ККО закрываются элементы И 22-1 и 22-2 и через элемент ИЛИ 23-2 выдается сигнал Закрытие, снижающий давление в рабочей камере 1 до схода движка с упора. При выдаче с элемента 9 сигнала ККЗ элементы И 22-1 и 22-2 закрываются и через элемент ИЛИ 23-1 выдается сигнал Открытие, повышающий давление к рабочей камере 1 до схода движка с упора. Это позволяет ликвидировать

аварийные ситуации от повышения давления или от полного снятия его. а также устраняет разрушение концевых контактов от длительного давления на них движка при

нахождении на упоре.

Приняв сигнал Требование изменений режима, который обычно воспринимается ЭВМ как сигнал прерываний, текущая программа прерывается системой приоритетов. Производится опрос регистра 14 и анализ состояния давления в рабочих камерах 1. ЭВМ или меняет сигналы в регистре .13, или обнуляет его, снимая сигнал Открытие или Закрытие.

5 При снятии сигналов Открытие и Закрытие подключается система автоматического регулирования с ламелей Макс или Мин элемента 9.

При возникновении неисправности в

0 устройстве блок 6 контроля формирует сигнал неисправности, который устанавливает в нулевое состояние триггер 4, который включает схему регулирующего вентиля 2 и прекращает все сигналы с ЭВМ или злемен5 та 4, предназначенные для регулирования давления в блоке 5 соответствующего канала, в котором произошла неисправность.

Анализ проводится следующим образом.

0В исходном состоянии на выходе резистора 43 сигнал отсутствует, поскольку нет входных сигналов, а конденсатор 45 разряжается в исходное состояние через пороговый элемент 40 и интегратор 41 сигналами

5 Исх или с нулевого выхода датчика 10. При подаче входных сигналов на блок 6 появляется сигнал, который совместно с сигналами с выходов датчиков 10 (Макс Л1 или Мин Л1) открывает первый элемент И 37.

0 На выходе интегрирующего звена сигнал нарастает. Время и скорость нарастания сигналов на усилителе 44, а также порог срабатывания ключа 42 выбраны таким образом, что при нормальной работе системы

5 сигналы с выходов ключа 42 и концевых контактов ККО или ККЗ элемента 9 сравнения совпадают. В этом случае на выходе триггера 9 подтверждается исходное состояние при разряде конденсатора 45 сигна0 лом, формируемым формирователем 39-1 импульсов по перепаду фронта импульса. Если скорость движения исполнительного элемента 7 меньше допустимой, пороговый элемент 40 срабатывает раньше выдачи сиг5 налов ККО, ККЗ с элемента 9 сравнения, то сигнал, сформированный вторым формирователем импульсов 39-2, устанавливает триггер 4 в состояние Г и на входах (ВхН) блока 5 логики появляется сигнал, который запрещает прохождение сигналов через

элементы И 26-1 и 26-2, вследствие чего через элементы ИЛИ 27-1 разрешается прохождение сигнала на закрытие соответствующего вентиля 2, шинами 1 и О на триггерах 4 обычно служат: О - общая шина питания, а 1 - второй потенциал.

Сигнал неисправности через элементы И 21 по сигналу Опрос передается на ЭВМ, которая может выдать через регистр 13 сигнал отключения (ОТКЛ1ОТКЛп), который дублирует сигнал неисправности с триггера 4,

ЭВМ может также программно включать соответствующий блок 5. Это необходимо для повторного включения канала и проведения ЭВМ анализа характера неисправностей в данном канале регулирования. Кроме того, такое построение позволяет работать в режиме резервирования, где ЭВМ. опрашивая регистр 14, производит анализ и может адаптировать структуру, переводя каналы управления из резервных в основные, и наоборот (отключение - сигналом Откл.1, а включение - сигналом Вх). Такой анализ неисправностей позволяет оценить весь обьем проверяемого оборудования, не подключая в цепи управления исполнительными элементами 7 никаких дополнительных элементов. Формула изобретения 1. Система для регулирования давления, содержащая три элемента И, два элемента ИЛИ и камеру сжатого газа, связанную соответствующими выходами с каналами регулирования, в каждом из которых имеются последовательно соединенные регулирующий вентиль, рабочая камера с выходным узлом, датчик давления и элемент сравнения, а также блок выбора сигнала, подключенный первым и вторым выходами к соответствующим входам блока управления, соединенного выходом с входом исполнительного элемента, связанного выходом с управляющим входом регулирующего вентиля и входом датчика положения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля, отличающаяся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, быстродействия и точности, в нее введены третий элемент ИЛИ, два формирователя импульсов, регистр приема данных, регистр выдачи данных и в каждом канале регулирования - три элемента И и триггер, вход единичной установки и тактовый вход которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока контроля, J- и К-входы триггера соединены с шинами соответственно О и 1, вход нулевой установки - с шиной

сброса, а выход - с первыми входами первого, второго и третьего элементов И своего канала и с первым входом блока выбора сигнала, у которого второй и третий входы

соединены соответственно с первым и вторым выходами датчика положения, первая группа входов - с соответствующими выходами регистра приема данных, а третий выход - с третьим входом блока контроля,

четвертый вход которого соединен с третьим выходом датчика положения, пятый вход - с шиной сброса, а шестой и седьмой входы - соответственно с первым и вторым выходами элемента сравнения, группа вы5 ходов элемента сравнения соединена с второй группой входов блока выбора сигнала и соответствующими входами регистра выдачи данных, подключенного группой выходов к группе соответствующих входов первого

0 элемента И, а входом записи - к выходу первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго формирователей импульсов, подключенных входами к

5 выходам соответственно второго и третьего элементов ИЛИ. входы второго и третьего элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И каждого канала, при этом первый и второй

0 выходы элементов сравнения каждого канала регулирования соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего элементов И этого же канала, а третьи выходы - с соответствующими входами второго

5 элемента И, третьи выходы датчика положения каждого канала регулирования соединены с соответствующими входами третьего элемента И, причем входы сброса и записи регистров приема и выдачи данных

0 соединены соответственно с шиной подачи сигнала Исходное состояние и Запись, информационные входы регистра приема данных являются информационными входами системы, вторые входы первых

5 элементов И каждого канала регулирования объединены и соединены с шиной опроса, а выходы первого элемента ИЛИ, первого, второго и третьего элементов И и первых элементов И каждого канала являются выхо0 дами системы.

2. Система по п.1,отличающаяся тем, что блок выбора сигнала содержит девять элементов И. десять элементов ИЛИ, три элемента задержки и ключ, выход пер5 вого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входу второго элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ. подключемного выходом к второму входу второго элемента ИЛИ и входу второго элемента задержки, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И и первым входом четвертого элемента И. подключенного выходом к третьему входу второго элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента И и вторым входом четвертого элемента И и первым входом шестого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первым входам шестого и седьмого элементов И, соединенных выходами с первыми входами седьмого и восьмого элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго элементов задержки соответственно, третьи входы - с выходами третьего и пятого элементов И соответственно, а выходы - с первыми входами восьмого и девятого эле- ментов И соответственно, подключенных вторыми входами к первому входу девятого элемента И, а третьими входами - к второму входу девятого элемента И, соединенного выходом с управляющим входом ключа, у которого сигнальный вход соединен с шиной питания, а выход через третий элемент задержки - с первым входом десятого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу девятого элемента И, причем выхо- ды восьмого элемента И, девятого и второго элементов ИЛИ являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока, первый вход девятого элемента И и вторые входы шестого и седьмого элементов И яв- ляются первым, вторым и третьим выходами блока соответственно, первый вход первого элемента И, первый вход второго элемента И, второй вход девятого элемента ИЛИ и объединенные вторые входы третье- го и пятого элементов И и шестого элемента ИЛИ являются первой группой входов блока, а входы четвертого и пятого элементов ИЛИ, третий вход четвертого элемента И, объединенные вторые входы первого, вто-

рот элемрншп И и первого элемента ИЛИ обьединенные третьи входы первого и второго элементов И и третьего элемента ИЛИ являются второй группой входов блока.

3.Система по п.1,отличающаяся тем, что блок контроля содержит три элемента ИЛИ, два элемента И, два формирователя импульсов, пороговый элемент и интегратор, под- ключенный входом к выходу первого элемента И, соединенного первым входом с выходом первого элемента ИЛИ, выход интегратора соединен с входом порогового элемента, подключенного выходом к первому входу второго элемента И, а выход сброса интегратора соединен с выходом второго элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу первого формирователя импульсов, вход которого соединен с вторым входом второго элемента И и с выходом второго формирователя импульсов, подключенного входом к выходу третьего элемента ИЛИ, причем первый и второй входы первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И, второй и третий входы второго элемента ИЛИ и первый и второй входы третьего элемента ИЛИ являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым входами блока, а выход второго формирователя импульсов и выход второго элемента И являются соответственно первым и вторым выходами блока.

4.Система по п.1,отличающаяся тем. что элемент сравнения каждого канала регулирования содержит подвижную ламель, являющуюся входом элемента сравне- ния, и ламели Макс . Мин и номинального давления, являющиеся соответственно первым, вторым и третьим выхо- дами элемента сравнения, а также концевые контакты открытия и закрытия, являющиеся соответствующими выходами элемента сравнения, причем ламели имеют фигурные вырезы, электрически изолированные и перекрывающие одна другую.

на фиг. 1 -v

Л1

на фиг. 1 -v

Изобретение относится к автоматике и предназначено для автоматического регулирования давления газа в устройствах газодинамики. Цель изобретения - повышение функциональной надежности, быстродействия и точности. Система для регулирования давления содержит камеру сжатого газа, связанную соответствующими выходами с каналами регулирования, в каждом из которых имеются регулирующий вентиль, рабочая камера с выходным узлом, датчик давления, элемент сравнения, блок выбора сигнала, блок управления, исполнительный элемент, датчик положения, блок контроля, триггер, а также общие для устройства регистр приема данных, регистр выдачи данных, формирователи импульсов, элементы И и элементы ИЛИ. Элемент сравнения содержит ламели "макс", "мин", ламель номинального давления, концевые контакты открытия и закрытия, а также подвижный контакт. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

За

X

Вх.инф.

Ф

За

За Опр

вп

Вых.

ИНф.

17

Н

На

2Н

21-2

Опрос

fa)

г

а

с

Тб)

/4

W -Оп(п)

-() Мин.п

ь-М

. (2)

: КК01 ( JKOn(n)

Ш1(б)

J(K3n (к)

Hex

от ЗВМ

15-1

сфиг.1

k16-2

ККЗп

(к) 0/111

lUcx

83ВМ

ОЛп1

;

Фиг. 2

н хд

-V

1

Z-Ll Z-9Z

Z-SZ

±

н

е

О МВ

1-9Z

иг

/Ј

э з

tyunu tyMDU Dit/ogud

1L

MUJQ

0)1)1

z-w

±

l-W

с

;-«р

ЈП

С СГХНВ

I

T3LJ1

Z

7i /

. 11 t/TTtV

ЈЈ

.0

MU

owu

flu КС А

Пии А

N

Јляот i 1 Мая p j

Oal Ofini)

( Начало

i

Подача ОС

Опрос ТцР

i

Подача питания

Снятие ОС

Опрос РГ8х донных 14dXM )

lrtnmH-itmhS -S

Подача сиг нала,. Работа

запись о Рг данных

Запрет на канал

Фиг. 6

it

Опрос fy-Hn

Райата на резербнконая

( Начало

Наличие TUP и AV

/

Опрос РГ данных /4

I

Запрос информации

4I

Данных /Уин.

MOKL ккд

ккФ на печать, ОЗУ, индикацию

8

ПооатьоРгК сигналмоткл

Г/ерестройю Структуры

Выдача сигнала на включ.резер&н. канат

//

Подать сигнйл отклп.

с сриг.ч

Подать бРг/5 сигнем Oh.

й1п ()-ttw) )

с (риг. 7

15 J7

Наличие f/t

Повгп орить

.ЦМ1ГЛ

Подать в ft 15 сигнал Зп

18 i

Наличие Нц

19

Фиг. 8