Коммутатор Советский патент 1977 года по МПК H03K17/42 

(54) КОММУТАТОР

Изобретение предназначено для последовательной коммутации ряда объектов в функции времени и может быть использовано при автоматизации процессов управления и регулирования.

Известны устройства для решения этой задачи, в которых порядок коммутации объектов задан блок1фовками и которые содержат генератор импульсов, блок чередования команд, связанный с блоком управления, когорый включает в себя цепочки четных и нечетных управляющих аппаратов, Генератор импульсов выполнен в виде мультивибратора, работающего в режиме автоколебаний. Такое устройство может быть использовано как часть схемы управления iiycKOM поточио-транспортной системы 1.

При работе генератора (датчика) импульсов на его выходе возникает последовательность импульсов и пауз заданной последовательности. Блок чередования кома1щ преобразует эту последовательн х;ть в две последовательности командных импульсов, одна из которых воспринимается группой нечетных управляющих аппаратов, а другая группой четных управляющих аппаратов. Благодаря блокировкам, командный импульс, поданный группе (четной или нечетной) управляющих аппаратов,

приводит к коммутации только одного из них (блокировочная цепь которого подготовлена предьщущей коммутацией аппарата другой группы).

Приведенный в состояние включения (или отключения) аппарат сохраняет свое состояние и после прекращения командного импульса, например, благодаря элеме п:у памяти.

Поскольку мультивибратор, работающий в режиме автоколебаний, не имеет ни одного устойчивого равновесного состояния, генератор импульсов в описанном устройстве может начать работу как с импульса, так и с паузы с равной вероятностью. - Соответственно первый командный импульс подается -либо -в четную, либо в нечетную группу аппаратов. Наличие последовательной блокировки между управляющими шщаратами позволяет реализовать не любой командный импульс, а только тот, который адресован в группу, где находится управляющий ашгарат, подготовленный к коммутации. Этот либо первый по порядку коммутации управляющий аппарат - если до начала работы устройства see они находились в исходном (например, отключенном) состоянии, либо очеред лок аппарат если часть из них бьига включена в предыдущем «икле коммутации. Коммутация

объектов начинается одновременно с работой генератора импульсов или с пропуском одного такта (комавдного импульса), т. е. с задержкой. При этом ни один, ни другой режим коммутации, не может быть гарантирован (даже для первого цикла) соответствуюнщм включением первого управляющего аппарата в четную или нечет10ю группу или настройкой генератора.

о1та неоднозначность режима коммутации может отрицательно отражаться на технологическом процессе, который обслуживается устройством последовательной коммутац -ш, особенно, если это процесс ступенчатого регулирования (например, регулирование производительности компрессорной станции). В этом случае время задержки включения (отключения) объектов является параметром настройки системы регулирования и определяет зону нечувствительности, а его неоднозначность нарушает работу регулятора.

Известно также устройство аналогичного назначения и аналогичной структуры, используемое в схеме автоматического управления высокочастотной печью для поддержания оптимального козффидиента мощности путем подключения щш отключения дополнительной емкости 2. В таком устройстве генератор импульсов и блок чередования команд вьтолнены в виде электромеханического устройства, содержащего синхронный двигатель с редуктором, на вал которого насажены кулачки, поочередно замыкающие два контакта. При этом работа генератора импульсов в каждом цикле наг чинается с той же фазы, на которой она закончилась в предыдущем цикле, т. е. коммутация объектов во всех случаях начинается с пропуском одного такта, с задержкой.

Режим коммутации не может быть перестроен при необходимости начинать коммутацию без задержки, т. е. с первого командного импульса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является коммутатор, содержащий блок управления, соединенный с управляющим входом генератора, и триггер, инверсные выходы которого соединены с соответствующими входами переключателей, соединенных по-следовательно 3.

Однако и в этом устройстве однозначность заданного режима для всех циклов не достигается: если коммутация в очередном цикле начинается не с первого объекта, а с какого-либо другого, то ее режим зависит or того, четным или нечетным является этот объект.

Целью изобретения является устранение неоднозначности задаваемого режима коммутации объектов, т. е. повыщение точности работы устройства.

С этой целью в предложенном устройстве установлены логический блок, элементы И, И.ПИ и блок памяти, один вход которого соединен с выходом блока управления, другой - с выходом элемента И.ПИ, а выход - с первым входом логического

блока, второй вход которого подключен к выходу генератора, а выход связан со входом триггера. Выходы первого и последнего переключателей соединены с ОДШ1МИ входами элемента ШШ, другие входы которого соединены с выхоп-&ш элементов И, попарно соединенных с выходаш других переключателей.

На чертеже показана структурная схема коммутатора, например, для шести объектов.

Переключатели 1-б разделены на две группы:

нечетные (1, 3 и 5) и четные (2, 4, 6). Номера переключателей соответствуют необходимой очередности их включения, которая задана их взаимной блокировкой. Все переключатели последовагельно связаны между собой. Каждая группа связана с одним из двух инверсных выходов триггера 7, вход которого связан с выходом логического блока 8. Один из входов блока 8 связан с выходом генератора 9, а другой - с выходом блока памяти 10, который подключен к выходу элементаИ.ЛИ 11, связанного с выходом элементов И 12 и 13.

Состояние блока памята 10 зависит от того, какой из переключателей 1-6 (четный или нечетный) был последним включен (отключен) в предыдущем цикле коммутации. Выходы переключателей 1 и 6 подключены ко входам элемента ИЛИ 11, а выходы переключателей 2, и 3, 4 и 5 попарно связаны со входами элементов И 12 и 13 соответственно. Выходы последних также подключены ко входам элемента ИЛИ 11. Вход сброса памяти блока 10 связан с инверсным выходом блока управления 14, подключешюго к управляющему входу генератора 9.

Устройство работает следую1Щ1м образом.

В исходном состоянии блок управления 14 отключен, и коммугатор не работает. Все переключатели находятся в отключенном состоянии.

С инверсного выхода переключателя 1 поступает сигнал на один из входов элемента MJM 11, а с выхода этого элемента ИЛИ 11 и с HfmepcHoro вьь хода блока управления 14 сигналы подаются на оба входа блока памяти 10. Благодаря этому с выхода блока памяти 10 на вход логического блока 8 подается сигнал четности. Если блок 8 реализует, например, логическую функцию равнозначность, то поскольку на другом его входе, связанном с выходом генератора импульсов 9 сигнал отсутствует, с инверсного выхода триггера поступает

сигнал к четным переключателям 2, 4 и 6.

Одновременно с включением блока управления 14 начинает работать генератор импульсов 9. Допустим, генератор выполнен в ввде пульс-пары и начинает работать с паузы. До окончания паузы

состояние блока 8 и триггера 7 чередования команд не изменяется. С началом импульса генератора обеспечивается равнозначность сигналов на входах блока 8, и он посылает сигнал на вход триггера 7, который переключает свои выходы: исчезает сигнал

на инверсном выходе и появляется на прямом. В

результате, например, включается переключатель 1. При этом исчезает сигнал на инверсном выходе переключателя 1, на выходе элемента ИЛИ 11 и на входе блока памяти 10. Однако при отсутствш сигнала сброса от блока управления 14 блок памяти 10 сохраняет свое предыдущее состояние, т. е. вьщает сигнал четности в сигнальный блок 8.

При смене импульса на выходе генератора 9 паузой блоки 7 и 8 переключаются, и срабатьтает переключатель 2.

При дальнейшей работе генератора импульсов 9 включается переключатель 3 и т. д.

Допустим, что после включения переключателя 3 блок управления 14 отключается, и данный цикл коммутации заканчивается. В это время сигнал с инверсного выхода блока управления 14 обеспечивает сброс памяти блока памяти 10, и состояние этого выходного элемента зависит теперь от состояния переключателей. Поскольку ни один из элементов И 12 и 13 не имеет сигналов на обоих входах, сигналы не поступаня ни на один из входов элемента Ш1И 11, и с его выхода не подается сигнал на вход блока памяти 10. В итоге сигнал с выхода блока памяти-10 на соответствующий вход логического блока 8 не поступает.

При неработающем генераторе импульсов 9 на другой вход логического блока 8 сигнал также не поступает, поэтому на выходе этого блока сигнал есть, и в триггере 7 чфедования команд возбужден прямой выход, связанный с нечетными переключателями.

При новом включении блока управления 14 начинается очередной цикл коммутации. Во время паузы генератора импульсов 9 состояние блоков 7 и 8 не изменяется, а с началом первого импульса возникает неравнозначность входов блока 8, сигнал на его выходе исчезает. При этом переключается триггер 7, и включается переключатель 4. Состояние блока памята 10 сохраняется прежним на все время цикла коммутации.

Если цикл заканчивается включением переключателя 4, то с выхода элемента И 13 через элемент ИЛИ 11 на вход блока памяти 10 проходит сигнал четности, который обеспечивает в последующем цикле коммутации включение переключателя 5 также во время импульса генератора 9.

Таким образом, все циклы коммутации осуществляются одинаково (в дэ{ном случае с задержкой, равной паузе генератора импульсов 9).

Для выполнения другого режима коммутации (без задержки) логический блок 8 должен быть вьтолнен в виде логического элемента Неравнозначность, либо изменены связи переключателей с элементами 11-13.

Изобретение может быть использовано в системах последовательной коммутации объектов в функции времени во всех случаях, когда для этого использован генератор импульсов в виде пульспары, например:

в системе пуска механизмов поточно-транспортной системы;

в системе многоступенчатого регулирования производительности компрессорной станции, где в функции времени отклонения давления от заданной величины происходит включение и отключение регулировочных ступеней;

в системах управления пуско-регулировочными сопротивлениями электродвигателей.

Предлагаемое устройство может быть использовано и в случаях, когда схемы с использованием генератора импульсов не могут быть применены.

Устранение неоднозначности режима коммутации управляемых обьектов позволяет в одних

случаях (например, при запуске механизмов поточно-транспортной системы) сократить время пуска, а в других (в системах регулирования) существенно облегчить настройку регуляторов и улучщить процесс регулирования.

Сокращение длительности механизмов увеличивает время их производительной работы. Улучщение процесса регулирования, например, давления воздуха на выходе компрессорной ста1щии, улучщает условия работы технологических механизмов, являющихся потребителями сжатого воздуха.

Формула изобретения

Коммутатор, содержащий блок управления, соединенный с управляющим входом генератора, и триггер, инверсные выходы которого соединены с соответствующими входами переключателей, соединенных между собой последовательно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем установлены логический блок, элементы И, ИЛИ и блок памяти, один, вход которого соединен с выходом блока управления, другой

40 вход - с выходом элемента ИЛИ, а выход - с первым входом логического блока, второй вход которого подключен к выходу генератора, а выход связан со входом триггера, причем выходы первого и последнего переключателей соединены с

45 одними входами элемента ИЛИ, другие входы которого соединены с выходами элементов И, попарно соединенных с выходами других переключателей.

50Источники инЛормапии. принятые во внимание

при экспертизе:

производственными процессами, Мащгиз, М-К, 1968, стр. 73-76, фиг. 56.

3. Окунев Н. А. и др. Автоматизация заводов по производству нерудных строительных материалов, 60 Стройиздат, Л., 1968, стр. 55-57, РИС. 14.