ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ РЕГУЛЯТОР Советский патент 1965 года по МПК G05B11/48 G05B13/00 G05D16/18 

Известны пневматические автоматические самонастраивающиеся регуляторы, содержаш,ие блок импульсного запоминания и сравнения, блок интегратора и блок ограничений. Эти регуляторы предназначены для работы на объектах с ярко выраженным экстремумом.:,;|

Предложенный пневматический автоматический самонастраивающийся регулятор отличается от известных тем, что для ведения процесса около точки статической характеристики объекта с заданным наклоном касательной только слева или справа от экстремума он содержит логическое устройство, выполненное на трех пневмореле. Управляющая камера первого реле соединена с выходом элемента сравнения, выход этого реле соединен с нормально закрытым соплом второго реле и нормально открытым соплом третьего реле. Выход второго реле соединен с уиравляющей камерой третьего реле.

Схема регулятора представлена на чертеже.

Все элементы регулятора функционально составляют четыре блока: блок / импульсного запоминания и сравнения; блок 2 логики и триггер; блок 3 интегратора и блок 4 ограничений.

1. Блок импульсного запоминания и сравнения

Давление Ру, пропорциональное выходной

координате У регулируемого объекта, поступает через повторитель 5 в элемент 6 первого звена сравнения, а через повторитель 7- в элемент 8 второго звена сравнения. Одновременно давление Ру проходит в камеры А и Г непрерывного элемента памяти 9, на выходе которого формируется давление запоминания РЗ равное давлению в камере Д (камера запоминания). Давление РЗ отслеживаемое в камере Е, через трехмембранное

реле 10 проходит в элементы сравнения 6 и 8, где оно непрерывно сравнивается с текущим значением давления Р,. Величина приращения Ру-РЗ ДР за равные промежутки времени при приближении Ру к максимуму уменьщается.

Пока давление Р больще запомненного РЗ на величину , сопло Ci элемента 6 закрыто. Па выходе этого элемента давление PI равно 0. Минимальное приращение мин - это разность между максимально возможным значением параметра Рулоки оптимальным его значением Ру, которое должен поддерживать регулятор . Величина АР„„„ зависит от характеристики процесса и

Когда Ру - Р мин станет меньшим или равным PJ (Р у АР J, ,„,., Р .,}, сопло Cj элемента 5 открывается и, нри условнн подачи иитания к этому сонлу, появляется снгнал PI, который сохраняется на выходе элемента 6 до тех нор, пока давление Р, надает носле реверса Р .

Величина возможного сннжения давления PV ограничивается настройкой элемента сравнения 8, )ia выходе которого появляется имнульс (при подаче питания к сонлу Ci элемента 8), когда разность Ру -Р 6. Величиной б определяется зона нечувствительности регулятора. Настройка б производится элементом 7.

Для нодачи питания к соплам Ci элементов 6 8, для заиомннания зпачепия давления Ру в каждого предыдущего отрезка времени, а также для унравления элементами памяти блока интегратора служат генератор и имиульсатор. Генератор состоит из трехмембраппого реле U, переменного дросселя 12 и двух объемов 13 и 14, а имнульсатор-из трехмембраиного реле 15 и переменного дросселя 16.

В момент включения регулятора сопло Сэлемепта // под действием подпора в камере В элемента 11 открыто и питание поступает в камеру В элемента 15, открывая его сопло Со. При этом давление на выходе импульсатора . Через некоторое время, которое онределяется настройкой дросселя 16, камера В элемента 15 заполняется и открывается сопло Cj этого элемента. На выходе импульсатора появляется сигнал Рд 1. Одновременно происходит заполнение камеры Б элемента 11 и объемов 13 и 14. Время этого занолнения зависнт от настройки дросселя 12. Нри заполнении камеры Б элемепта 11 открывается сопло Ci этого элемента и начинается сброс давления в атмосферу из камер В, Б элемента 15, а также из камеры В элемента // и объемов 13 и 14. Давлеиие Р„ опять станет равно 0.

Когда , сопло Ci трехмембранного реле 17, работаюгцего по схеме «НЕ, открыто; на выходе реле формируется импульс Р„ 1. Этот импульс подается к соплам Ci элементов сравнения 6 и 8. Нри срабатывании элементов сравнения импульс Р„ 1 с настраиваемой частотой будет проходить па -ВЫХОД соответствуюндего элемента сравнения.

В промежутках между нернодамн сравнения (т. е. когда Р 0) сонло С элемента памяти 9 закрыто под действием подпора в .камере В. В период сравнения должно нронзойти раззапоминаиие .элемента памяти 9, для чего сигнал Р 1 проходит в камеру Б трехмембранного реле 18 и через дроссель 19 ностепенно занолияет камеру В этого реле, открывая сопло Са. Выходной сигнал реле 18 меняется с О на 1 и проходит через сонло С элемепта 20 в камеру В элемента 18. Нрн этом открывается сопло Ci этого элемента и

давление Ру поступает в камеру запоминания Д элемента 18.

Во время раззаноминання элемент памяти 9 отсекается от элеменгов сравнения 6 п S с

помощью трехмембранного реле 10, давленне Рд 0 через открытое сонло Сз элемента 21 нроходит в камеру В элемепта 10. Нод действием подпора в камере Б элемента 10 его сопло Ci закрыто.

Настройкой регулируемого дросселя 16 онределяется время периода сравнения (время продолжительности импульса Рд), а дроссель 12 служит для установки гнага импульса (частота импульса) в единицу времени.

2. Блок логики и триггер

Сигналы PI и Р-2 от соответствующих элементов сравнения ностунают в блок логик, который в необходимые моменты времени выдает нмпульс на реверс выходного давления Р J. регулятора.

Рассмотрим случай работы схемы, когда при включении регулятора давление Ру возрастает с возрастанием Р.. Когда Р, достигнет онтимального значения Р.„, срабатывает элемент сравнення 6. Он выдает сигиал в камеру В элемента 22, выходное давление которого изменится с О на 1. В то же время

на выходе элемента сравнения 5 давление , а . Нри подходе к макснмуму слева достаточно, чтобы блок логики выдал имнульс . Это получается в результате того, что сонло 0-2 элемента 23 открывается под действием сигнала Р„,, который формируется на триггере включений регулятора в работу. Ноявление сигнала Р„, происходит следующим образом: подпор в камере Б элемеита 24 закрывает сопло С,

этого элемеита, а подпор в камере В элемента 25 открывает сонло этого элемента; сонла Со элемента 23 и Ci элемента 26 также открыты. Сигнал Р„,1 прн включении регулятора в работу равеи 0.

Когда имнульс Р„ 1 поступает на триггер в камеру Е элемента 24 и камеру Ж элемента 25, сонло Сз элемента 24 открывается, а соило Сд элемента 25 закрывается. В камере Б элемента 25 занирается О, поэтому сонло Сз этого элемеита остается ноирежнему открытым и давлеиие Р„,2 не изменяется. Выход триггера на иитегратор в данном случае измеиится с О на 1, так как через открывшееся сопло Сд элемента 24 в камеру

в этого элемента поступит сигнал. Сопло Са элемеита 24 откроется, соедииив лииию питанием. Таким образом, при появлении импульса происходит измепение выходного сигнала Р„,1 триггера. Носле реверса давление Р,. иачинает падать и соответственно уменьшается давление Р у, пока не сработает элемент сравнения 8. Ранее было указано, что нрн падении Ру давление PI стается равным 1. Следующий реверс P. Импульс поступает в камеру В элемепта 27, открывает сопло Со этого элемента, и питающий воздух проходит через сопло Ci элемепта 23 п сопло Ci элемента 26 па выход блока логики; . В промежутках между периодами сравнений, когда 0 давлеиие P,,,z меияется с 1 на О, поэтому сопло Ci элемепта 23 открывается; f „ . Появление сигнала Рц 1 от элемепта сравнения 8 вызывает следующую смену выходного сигнала Р,„1 триггера, что приведет к реверсу Р .. Включение регулятора могкет произойти в такой момепт, когда давлепие Ру перешло 15 за максимум на правую ветвь кривой. Но и в этом случае регулятор должен поддерживать только оптимальиое значение параметра Р уд па левой ветви кривой. В таких условиях давлепие Рд. будет 20 уменьшаться, а Ру увеличится, и в точке, расположенной справа от максимума, пропзойдет срабатывание первого звепа сравнения (элемента 6). Однако снгнал не вызовет появления имнульса Р 1, так как сопло Со элемента 23 заперто подпором в камере Б этого элемента, а при дальнейшел изменении Ру справа налево давленпе Р д. уменьшается и давление PI в этом случае камеру А эле- 30 равно 1, а Ро, проходящее в мента 23, равно 0. После срабатывания элемента 6 с блока логики уходит импульс Ргг 1, который откроет сопло С-2 элемепта 20 и в камере В элемента 18 сохранится атмосферное давление, 35 что нриведет к запоминаппю давления, равного по величине давления Ру,. Настройка дросселя 19 рассчитана так, что единица, необходимая для раззаиомииаиия, задерживается и раззапомииания не ироис- 40 ходит. При дальнейщем сниженни Рд. параметр Ру достигает максимума, затем начинает падать до тех пор, пока не срабатывает элемепт 8 второго звепа сравнения. Когда дав- 45 ления PI и Р-2 равны 1, блок логики через реле 27 и сопло Ci элемента 23 выдает импульсы Рц 1. Это вызывает смену выходного давления триггера Pmi с 1 на О и, следовательно, реверс Рд.. 3. Блок интегратора Сигнал Рml с выхода триггера управляет трехмембранным реле 28, которое соединяет 55 линию выхода регулятора с одним из двух повторителей со сдвигом элемеитов 29 или 30. Элемент 29 настроен таким образом, что он уменьшает выходное давлеиие на постояниую величину АРд- а элемент 30 увеличи- 60 5 10 25 50 лей соединены каждая с одним из сопел С п С-2 элемента 28. У сонла Q этого элемепта дежурит давленне ., идущее от повторителя 29 с отрннагельным сдвигом, а у сонла Ci элемепта г давление (Рд.-}-ЛР,-) - от повторителя 30 с положительным сдвигом. Когда сигнал с трнггера , открыто сопло Ci элемента 28, через которое давление (Рд. + ДРд.) проходит в камеру В элемента памяти 32. Соплом С элемепта 32 управляет пмпульсатор. В момент, когда Р„ 0, сопло Со элемента 32 открывается, в камере А этого элемента отслеживается поступивщее на вход давление (Рд.-+-ДРд-), которое проходит в камеру В элемепта 31. В это время сопло Са элемента 31 закрыто под действием подпора в камере Д этого элемента. При смене значеннй Рд с О на 1 в камере Б элемепта 32 запирается давление (Р.-|-ДРд.), соответствующее выходному давлению регулятора за предыдущий щаг, которое отслеживается в камере А элемента 31. Это давление поступает в камеру Б повторителя 30, где к нему опять прибавляется АРд.. Если к этому времеии сигнал Р,,, не пзмеиится и останется равным О, через сопло Ci элемента 28 на вход элемепта памяти 30 пойдет давление (Рд.-{-АРд.-f-АРд.). За каждый щаг выходное давление будет возрастать па величииу до тех пор, пока с блока логики не выйдет сигнал реверса Р„ 1. Прн этом к элементу памяти 32 через сопло Со элемеита 28 подключится повторитель 29 с отрицательиым сдвигом, Теперь при каждом шаге давленне будет уменьшаться на величппу АРд. до следующей смепы сигнала Рц с О па 1. Для надежной нередачн выходного сигнала регулятора P. по трассе мощность его должна быть увеличена. Для этой нелн в прибор встроен усилитель мощности 33 со следящим устройством, функции которого выполняет элемент -сравнения 34. В камеру В элемента 34 нроходпт давленне РД-. В камере 34 с нолощью усилнтеля 33 отслеживается давленпе, равпое Р,- по величине, но уснленное но мощностп. Через сопло Ci элемента 35 давление Рд. идет на выход регулятора и на вторнчпый ЗРЛ-29В. 4. Блок ограничений Узел ограничеиий состоит из двух элементов сравнения 36 и 37, двух реле 38 и 39, двух задатчнков 40 и 41 и двух ностоянных дросселей 42 и 43. Элемент сравнения 37 работает, на ограничение верхнего предела, а элемент сравнення 36 работает на ограпнчение нижнего предела. Величины нараметров огv7Предмет изобретения Пневматический автоматический самонастраивающийся регулятор, содержащий блок имиульсиого заиомииания и сравиеиия, блок логики и триггер, блок интегратора и блок ограничений, отличающийся тем, что, с целью ведения ироцесса около точки статической характеристики объекта с заданным наклоном касательной только слева или только справа от экстремума, он содержит логическое устройство, выиолненное на трех пиевмореле, управляющая камера нервого реле соединена с выходом элемента сравнения, выход этого реле соедииеи с нормально закрытым соплом второго реле и нормально открытым соплом третьего реле, а выход второго реле соединен с управляющей камерой третьего реле.