Устройство для регулирования расхода жидкости Советский патент 1992 года по МПК G05D7/06 

Изобретение относится к области автоматического регулирования и предназначено для автоматического регулирования расхода и дсзирования жидкостей.

Цель изобретения - повышение точности и Функциональной надежности.

На фиг. 1 и 2 представлена структурная схема устройства: на фиг. 3 - функциональная схема переключателя, режима: на фиг. 4 - Функциональная схема формирователя импульсов опроса: нэ фиг. 5 - функциональная схема блока разрешения сдвига; на фиг. 6 - функциональная схема формирователя тактовых импульсов: на фиг. 7 - временная диаграмма работы устройства: на фиг. 8 - алгоритм работы микрокомпьютера в режиме обработки данных.

Устройство содержит импульсные датчики 1-1, 1-2 скорости, например турбина. вращающаяся в магнитном поле постоянного магнита, переключатели 2-1. 2-2 проверок, фильтры 3-1. 3-2 низких частот, компараторы 4-1, 4-2, формирователи 5-1, 5-2, регулирующие органы 6-1, 6-2. согласующие трансформаторы 7-1. 7-2, резисторы 8-1, 8-2, элементы И 9-1, 9-2, триггеры 10-1, 10-2, счетчики 11-1,11-2 импульсов, двигатели 12-1, 12-2, элементы И 13 и 14,

преобразователь 15 параллельного кода в последовательный,блок 16 вычислений (например, типа К1810ВМ85). реверсированные блоки 17-1, 17-2 управления, формирователь 18 импульсов опроса, блок 19 разрешения сдвига, формирователь 20 тактовых импульсов, контрольный трансформатор 21, блок 22-1 управления, ключ 22-2, блоки 23-1. 23-2 гальванической развязки, согласующий усилитель 24, представляющие собой, например, оптроны или трансформаторы, мультиплексор 25, источник 26 проверочного сигнала (генератор любого типа) и трубопровод 27 для подачи текущей среды, в который встроены регулирующие органы 6-1, 6-2, связанные с двигателями-12-1, 12-2.

Переключатель режима 2-1 (2-2) (фиг. 3) содержит релейные элементы 28 и 29. которые имеют замыкающие контакты 30-1 и 30-2 и размыкающий контакт 31, а релейный элемент 29 - переключающий контакт 32. резистор 33.

Формирователь 18 импульсов опроса (фиг. 4) содержит два счетчика 3-1 -1, 34-2 и два дешифратора 35-1, 35-2.

Блок 19 разрешения сдвига (фиг. 5) содержит два триггера 36-1. 36--2. два тригге3

J

О

о

ю

pa 37-1. 37-2. элементы ИЛИ 38-1, 38-2. 38-3 и элементы И 39-1. 39-2, 39-3. 39-4.

Формирователь 20 тактовых импульсов (Фиг. 6) содержит счетный триггер 40 и элементы И 41-1. 41-2.

Устройство работает следующим образом.

При подаче текущей среды турбины диски импульсных датчиков 1-1 и 1-2 начинают орзщаться, пересекая магнитные линии, вследствие чего на выходе датчика, который обычно представляет собой обмотку будут вырабатываться сигналы, частота которых определяется скоростью вращения турбины ичи диска, а значит, и скоростью движения текущей среды. Датчики вращения могут быть и любого другого типа. Эти сигналы (обычно импульсные), проходя через транс- Форматоры 7-1, 7-2, которые служат для развязки сигналов по общему проводу, поступают на фильтры 3-1, 3-2, полоса пропу- скания которых выбрана в пределах изменения рабочей частоты на выходах датчиков 1-1, 12. Порог срабатывания компараторов 4-1 и 4-2 выбран таким образом, чтобы через него проходили только сигналы, вырабатываемые датчиком, а помехи, возникающие в линиях связи, которые обычно имеют меньшую амплитуду, подавлялись. Таким образом осуществляется зашита полезного сигнала по частоте и амплитуде, причем на выходах компараторов 4-1, 4-2 сигнал будет уже по форме максимально близким к прямоугольной, из которого формирователи 5-1. 5-2 формируют сигнал малой длительности, обеспечивающий работу цифровой части устройства, а при необходимости резервирования (например, параллельного включения каналов) они обеспечивают работу устройства при неисправностях типа короткого замыкания или появления ложного сигнала на выходах компараторов 4-1, 4-2. Далее импульсы подсчитаются счетчиками 11-1, 11-2, которые перед началом работы сбрасываются в исходное состояние сигналом общего сброса (ОС). Блок 16 вычислений периодически осуществляет запросы информации с датчиков 1-1, 1-2. Все запросы кроме первого, анализируются этим блоком.

Перед началом опроса поступает сигнал ПНО (признак начала обмена) (фиг 7). который устанавливает или подтверждает исходное состояние всех элементов памяти, кроме счетчиков импульсов 11-1, 11-2. Далее поступают импульсы опроса, из которых формируются микрокоманды управления. Микрокоманды Т1 устанавливают первый триггер 10-2 в состояние О, превращая прохождение импульсов через элемент И

9-1. 8 этом случае мультиплексор 25 подключает к информационным входам преобразователя 15 выходы счетчика 11-1. Далее формируется микрокоманда запись (Зп), которая переписывает информацию в преобразователь 15. Следующая микрокоманда Т2 производит сброс счетчика 11-1, а микрокоманда ТЗ,устанавливая в 1 состояние триггер 10-1, разрешает прохождение ин0 формации с датчика 1-1 на этот счетчик.

Одновременно данный импульс формирует при помощи блока 19 единичный уровень, открывающий элемент И 14. который, пропуская импульсы опроса, осуществляет

5 сдвиг информации, формируя на выходе элемента И 13 последовательный код, соответствующий коду счетчика 11-1, который поступает на вход блока 16. Сдвиг осуществляется до формирования импульса микро0 команды Т4. Время формирования этой команды определяется разрядностью счетчика 11-1. Далее формируется микрокоманда Т5, устанавливающая в состояние О триггер 10-2, что определяет прекращение

5 прохождения импульсов с датчика 1-2 на счетчик 11-2 импульсов. В промежутке времени до формирования микрокоманды Т4 формируется сигнал подключающий мультиплексор 25 к входам счетчика 11-2 им0 пульсов, поэтому при формировании сигнала Зп2 в преобразователь 15 запишется информация со счетчика 11 -2 импульсов. Данный счетчик устанавливается в исходное состояние микрокомандой Т6. Микроко5 манда Т7 устанавливает триггер 10-2 в состояние 1. разрешая счет импульсов с блока 19 датчику 1-2. Задний фронт микрокоманды Т7 формирует сигнал на выходе схемы, который разрешает прохождение

0 импульсов опроса для преобразования информации датчика 2-1 на блок 16 Данный сигнал снимается в любой момент после окончания сдвига.

Далее работа повторяется при приходе

5 следующих сигналов опроса.

В связи с тем, что частота импульсов опроса намного выше (обычно на два порядка и более) рабочей частоты датчика, ошибки в опросе практически не бывает.

0 Максимальная погрешность в обработке (1 импульс) может быть только в том случае, если импульс, закрывающий прохождение сигналов через элементы И 9-1. 9-2, попа дет на задний фронт рабочего импульса. В

5 этом случае будет погрешность в недооцен- ке всего одного импульса. Эта величина погрешности от дискретности очень мала. При обработке, например 8-и разрядных счетчиков импульсов она составляет величину 0,19%, что учитывается при оценке.

При нормальной работе системы и трубопровода 27 показания счетчиков 11--1. 11-2 одинаковы, т.е. расход во всем трубопроводе 27 одинаковый.

Блок 16 проводит анализ реальных показаний расхода ((/fe)c заданным(мм) и выдает сигналы на открытие (0) или закрытие (3) регулирующих органов 6-1 и 6-2 (фиг. 8). Сигналы О или 3 схемы реверсирования управляют двигателями 12-1 и 12-2, якоря которых имеют механичекую связь с регулирующими органами 6-1, . Если расход ok - WN , то сигналы на управление двигателями 12-1 и 12-2 не выдаются.

В случае, если расход, регистрируемый датчиком 1-1, через время тз больше расхода, регистрируемого датчиком 1-2, то имеется вероятность того, что на участке трубопровода 27 между датчиками 1-1 и 1-2 имеет место утечка текущей среды. В этом случае микрокомпьютер вырабатывает сигналы (Пр2, ПрЗ), вызывающие срабатывание переключателей 2-1, 2-2. Эти переключатели построены таким образом, что при подаче команды на релейные элементы 28 и 29 происходит срабатывание управляемых этими обмотками контактов. В этом случае система отключается от датчиков и подключается к контрольному трансформатору 21. Далее подается сигнал Пр1, который через блок 22-1 управления замыкает ключ 22-2 и на вход системы управления подаются сигналы от источника 26 проверочного сигнала. Поскольку частота источника 25 известна, то при опросе известно и число импульсов, которые подсчитываются счетчиками 11-1, 11-2. Если результат самопроверок - норма, то микрокомпьютер вырабатывает сигнал на закрытие вентилей т.е. поступление текущей среды на данный участок трубопровода прекращается. После этого снимается сигнал ПрЗ В этсм случае, когда отсутствует расход, проверяется на целостность выход датчиков 1-1,1-2 частоты вращения (отсутствие обрыва). При получении нормы при проверке от контрольного трансформатора 21 выдается сигнал повреждения трубопровода и при необходимости сигнал на подключение резервной ветви трубопровода. Во всех случаях отклонения от нормы блок 16 выдает сигналы на пульт оператора. И если таймер блока не будет сброшен с пульта, автоматически происходит отключение участка трубопровода 27, ограниченного датчиками 1-1. 1-2. При сбросе таймера до истечения заданного времени закрытия регулирующих элементов может не происходить. Кроме того, с пульта возможна и ручная подзча

сигналов управления регулирующими менгами 01 П. 31 П. 02П. 32П(фш 8) Формула изобретения 1. Устройство для регулирования рлсхо- 5 да жидкости, содержащее трубопровод с расположенными на нем первым регулирующим органом, первым импульсным датчиком скорости, вторым регулирующим органом и вторым импульсным датчиком

0 скорости, первый переключатель режима, блок вычисления, два фильтра низкой частоты, последовательно соединенные первый компаратор и первый формирователь импульсов, а также последовательна соеди5 ненные первый реверсивный блок управления и первый двигатель, связанный с первым регулирующим органом, при этом выход первого фильтра низкой частоты соединен с входом первого компаратора, о т л и0 чающееся тем, что, с целью повышения точности и функциональной надежности, в него введены формирователь импульсов опроса, блок разрешения сдвига, преобразователь параллельного кода в

5 последовательный, четыре элемента И. со- гласутщий усилитель, два счетчика импуль- 1 сов. м тьтиллексор. деа триггера, втооой реверсивный блок упрлвлени- птоопй двигатель формирп ;пел1 та торых импульсов,

0 два блока га.ь- Лпи-- -- ой гэ-чэ-зки. лво со- глэсую .цих трансформатора ю-срслгный трчсформатор. источни--: гц: 09ерг н::го сигнала, дчй разделительны/ .:;рэ. второй компаратор Р; г г: о о Фор . исовэтепь

5 импульсов, ключ ут- прения л,. причем источник г. р о о г г сигнала включен через к.т-оч Ј п оьи - ную of мотку контрольного трансформатора вторичная обметка кст г.ого :..-т:ди- ена ПСРВЫ.М выво0 дом с первыми сигнальными .эми двух переключателе1 режима, а вторым через первый и второй с;яз;к1/ н ельные резистора - с йторыми сигнз ьчь.-м ,1 входами соответственно первого и второго пере5 ключателей режима, соединенных третьими сигнальными входами с первыми выводами соответственно первого и второго импульсных датчиков скорости, которые подключены вторыми выводами к первык4 выходам

0 соответственно первого и второго переключателей режима и через первичные обмотки соответственно первого и второго согласующих трансформаторов - к вторым входам соответственно первого и второго переклю5 чзтелей режима, подключенных первым и вторым управляющими входами соответственно к второму и третьему выходам, блок вычислений, выход опроса которого соеди- нен с входом первого блока гальванической развязки, выход признака начала опроса с входом второго блока гальванической раз- оязки,четвертый, пятый и шестой выходы - соответственно с первым, вторым и третьим входами первого реверсивного блока управления, а седьмой, восьмой и девятый выходы - соответственно с первым, вторым и третьим сходами второго реверсивного блока управления, подключенного выходом к входу второго двигателя, связанного с вторым регулирующим органом, вторые обмот- ки первого и второго согласующих трансформаторов соединены соответственно с выходами первого и второго фильтров низкой частоты, выход второго фильтра низкой частоты соединен с входом второго компаратора, подключенного выходом к входу второго формирователя импульсов, выходы первого и второго формирователей импуль- . „ой соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, спорые сходы которых подключены к выходам - ответственно первого и второго триг- герсэ, а выходы - к информационным входам соответственно первого и второго счетчиков импульсов, соединенных группами выходов соответственно с первой и второй группами информационных ВХОДОР мультиплексора, подключенного еходом управления к выходу разрешения формирователе импульсов опроса, я группой выходов - к первой группе входов преобразователя параллельного кодч н последовательный, у которого первый и второй входы записи со- динены с первым и вторым выходами формирователя импульсов опроса, тактовый вход - с выходом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, а выход-с вторым входом четвертого элемента И. соединенного с входом согласующего усилителя, подключенного выходом к информационного входу, блок вычислений, первый вход формирователя тактовых им пульсов соединен с выходом первого блока гальванической развязки и первым входом третьего элемента И, подключенного вторым входом к выходу блока разрешения сдбигэ, второй вход формирователя тактовых импульсов соединен с еь1 ходом второго блока гальванической развязки, входом признака начала опроса блока разрешения сдвига и формирователя импульсов опроса, соединенного первым и вторым тактовыми входами соответственно с первым и вторым выходами формирователя тактовых импульсов, первым выходом подключенного к первому входу первого триггера, вторым выходом - к тактовому входу первого счетчика импульсов, третьим выходом - к второму входу первого триггера и к первому входу блока разрешения сдвига, четвертым выходом - к второму входу блока разрешения сдвига, пятым выходом - к первому входу второго триггера, шестым выходом - к тактовому входу второго счетчика импульсов,

седьмым выходом - к второму входу второго триггера и к третьему входу блока разрешения сдвига, подключенного четвертым входом к восьмому выходу формирователя импульсов опроса, входы сброса первого и

0 второго счетчиков импульсов соединены с шиной сброса.

2. Устройство поп. 1.отличающее- с я тем, что каждый переключатель режима содержит резистор, первый релейный эле5 мент с двумя замыкающими и одним размыкающим контактами и второй релейный элементе переключающим контактом, сред ний вывод которого соединен с первым выводомразмыкающей пары

0 переключающего контакта, первыми выводами размыкающего и первого замыкающего контактов и первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом размыкающего контакта и первым

5 выводом второго замыкающего контакта, причем «ходы первого и второго релейных элементов являются соответственно первым и вторым управляющими входами переключателя, вторые выводы второго и

0 первого замыкающих контактов являются соответственно первым и вторым сигнальными входами переключателя, первый вывод резистора является третьим сигнальным входом, а второй вывод замыка5 ющей пэры переключающего контакта и второй вывод резистора являются соответственно первым и вторым выходами переключателя.

3. Устройство по п. 1. о т л и ч а ю щ е е0 с я гем. что формирователь импульсов опроса содержит два дешифратора и два счетчика, подключенных группами выходов к соответствующим группам входов соответствующих дешифраторов, причем объеди5 ненные тактовые входы первого счетчика и второго дешифратора являются первым тактовым входом формирователя, объединенные тактовые входы второго счетчика и первого дешифратора являются вторым так0 товым входом формирователя, объединенные входы установки обоих счетчиков являются входом признака начала опроса, второй выход первого счетчика является вы ходом разрешения, первые выходы первого

5 и второго дешифраторов являются соответственно первым и вторым выходами, вторые выходы первого и второго дешифраторов являются соответственно третьим и четвертым выходами, третьи выходы первого и второгодешифраторов являются

соответственно пятым и шестым выходами, четвертые выходы первого и второго дешифраторов являются соответственно седьмым и восьмым выходами, а пятый и шестой выходы второго дешифратора являются соответственно первым и вторым выходами формирователя.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок разрешения сдвига содер- ит четыре элемента И. три элемента ИЛИ и четыре триггера, первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, первые входы которого объединены и подключены к выходу первого триггера, вторые входы объединены и подключены к выходу второго триггера, а третьи входы объединены и подключены к выходу оетьего триггера, соединенного входом нулевой установки с выходом второго элемента ИЛИ, выход четвертого триггера подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И. соединенных выходами с тактовыми входами соответственно первого и второго триггеров, входы единичной установки котор : соединены с шиной логической единицы, а входы нулевой установки -- с шиной логического нуля, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, причем вход

единичной установки третьего тршгера. объединенный с первым входом третьего элемента ИЛИ, является первым входом блока, второй вход третьего элемента И япляется вторым входом блока, второй вход третьего элемента ИЛИ является третьим входом блока, объединенные третий вход третьего элемента ИЛИ. первый вход второго элемента ИЛИ и вход единичной устан пки четвертого триггера являются четвертым входом, объединенные входы сброса первого и второго триггеров, второй вход второго элемента ИЛИ и вход нулевой установки четвертого триггера являются входом признака начала обмена, выход первого элемента ИЛИ является выходом блока.

5. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что формирователь тактовых импульсов содержит триггер и два элемента И.

первые входы которых соединены со счетным входом триггера, подключенного инверсным выходом к второму входу первого элемента И, прямым выходом - к второму входу второго элемента И, причем счетный

вход и вход сброса триггера являются соответственно первым и вторым входами формирователя, выходы первого и второго элементов И являются соответственно первым и вторым тзктоеыми выходами формирователя.

Изобретение предназначено для автоматического регулирования расхода и дози- рования жидкости. Цель изобретения - повышение точности и функциональной надежности устройства. Для этого в устройстве для регулирования расхода жидкостей имеются два канала измерения и регулирования и контрольные цепи, которые управляются с помощью блока вычислений. 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

J

L --... .j С Out ;f

,9-2 е

$п I Г {тС

U J-zh -Htt- LJ

ж

I------- | На ухе. 1i

23-/ -8i

..

пно Пн

------- ----

- ,-f

eJJLi

л

$ i

i

3

.ГЪ

У

гч

1

x,

tt

Ot

c

СЭО

r

cs

-s

§

т

I

j о -J

O)

о ю

/

§

§

5t

1N

Sa§

Ni

§

o

i

N)

JO

I

S

к.

r-J

T0

h-L-JA

t4J

NO

BxJ

A

28

:&

Tl TJ 75 77 Рйзр. 72 76 ЗпТ 74 3n2 Tff

М /v / /V /V t /Ч/ЧУЧ

2Т

л; /

п :

/

t:

пно

вых.1 Bbfx. 2

L

30-1

30-2

21(2-2)

Вх.1

ПрЗ

29

Фие.З

П

35-2 /

34-2

18

фиг А

Фи г. 5

фиг. 6

J

a

;

и

ЛГ

и

Ґ

/ f

Г Г

U

и.... .и и и......и и и.....и и

fogovjlogovj toyovj

;

Г

О

и

и

и

вгпдрэ dwd

rtty

П US

91 U

91 91 Ы

Ј1 21

U

и

xc/t/0

они

Z09LQH

Прием и Hip. ПК

Запись 8 Рг

Фт; гь

U 1-о-гЬ 2 Пр1 у,

/TWiJw/w