Система управления гелиостатамиСОлНЕчНОй пЕчи Советский патент 1981 года по МПК G05B15/00 

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГЕЛИОСТАТАМИ СОЛНЕЧНОЙ ПЕЧИ

1

Изобретение относится к многоканальным системам регулирования и может найти широкое применение для управления технологическими процессами термической обработки материалов с помощью солнечной энергии.

Известны системы управления гелиостатами солнечной печи, содержащие, концентратор, гелиостат (или несколько гелиостатов), приводы гелиостата по углу места и азимуту, двухкоординатный солнечный датчик, связанный механически с концентратором, а оптически через гелиостат с Солнцем, первый и второй выходы двухкоординатного солнечного дат-чика соединены соответственно со входами приводов гелиостата по углу места и азимута, механически связанных с гелиостатом, который оптически связан с Солнцем и концентратором, которьш onjH-чески связан с солнечной печью. В такой системе производится регулированиее пространственного положения солнечного потока, отраженного от гелиостата и направленного на концентратор лучистой энергии, и фокусирование солнечного потока концентратора на приемной площадке солнечной печи с помощью ср тналов двухкоординатного солнечного датчика, пропорциональных отклонению солнечного потока от оптической оси двухкоординатного солнечного датчика и поступающих на приводы гелиостата по углу места и азимуту 1.

В этих системах при закрытии солнца облаком сигнал с двухкоординатного солнечного датчика не поступает на приводы гелиостата, и он не отслеживает суточного движения Солнца. За счет этого при открытии Солнца солнечный пото концентратора оказывается расфокусированным на приемной площадке солнечной печи и требуется время, в течение которого будет осуществляться регулирование пространственного положения солнечного потока, отраженного от гелиостата и направленного на концентратор, и его фокусирование на приемной площадке солнечной печи. Кроме того, при свечении облаков (случай засветки облаков Солнцем) энергетический центр светила смешается, и двухкоординатный солнечный

датчик, следящий за энергетическим центром светила, вырабатывает сигналы управления гелиостатом, являющиеся ложными. При прекращении этого явления требуется время, чтобы была осушествлена фокусировлз солнечного потококЬнц нтратора на npHeMHOHj- .йАощадке солнечной печи. При выходе из с.троя двухкоординатно.,го солнеч,кого датчика в этих системах гелиостат ста .новится неуправляемым, что приводит к потере мощности Солнечного потока направляемого концентратором на приёв11нуй)Улош,а )1ку солнечной печи. известны системы астронавигации, содержащие анализатор получения небесного тела, выход-.которого через бло. ср, (пороговое устройство.) соединен управляющими входами клю41ей, выходы которы соединены с, приводами телескопа, выходы датчиков положения через регистр ошибки, преобразователь код-аналог и ключ соедииены с собтветству1рщим приводом. В таких системах блок сравнения контролирует величину .выходного сигнала анализатор положения небесного тела и в зависимости от его ве пичины переключает цепи формирования сигнала управления. За счет этого повышается надежность работы этих систем в том случае, когда небесное тело закрывается облачностью 2 „ и 3. Известны многоканальные системы регулирования, содержащие в каждом из п каналов регулирования датчики, выходы которых соединены со входами коммутатора, выход которого через преобразователь аналог-код соединен со входом вычислительного устройства, выход которого через прео,бразователь код-аналог соединен со входом коммутатора, выходы которого через соответствующие исполнительные механизмы и регулирующие органы соединены со входами объекта регулирования, пульт управления соединен с вычислительным устройством и коммутаторами 4. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система управления гелиостатом солнечной печи, содержащая пульт управления, первый выход которого соединен со входом блока программного управления и первым входом вычислительного устройства, второй вход которого соединен с первым выходом блока программного управления, третий и четвертый входы вычислительного устройства через преобразователи аналог-код соединены соответственно с первым и вторым выходами коммутатора, первый, второй и третий выходы вычислительного устройства соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами коммутатора, остальные входы и выходы коммутатора соединены соответственно с электрическими выходами и входами п исполнительных механизмов, механические выходы которых через соответствующие гелиостаты соединены со входами концентратора лучистой энергии, выход которого соединен со входо|11 солнечной печи 5. Однако известная система характеризуется недостаточно высокими точностью и надежностью. Цель изобретения; - повышение точное-, ти и надежности системы. .Поставленная цель достигается тем, что в системе второй выход блока программного управления соединён с пятым .входом вы- . числительного устройства, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены соответственно со вторым, третьим, и четвертым входами пульта управления, а вычислительное устройство содержит элец&нт НЕ, вход которого соединен с соответствующими входами генератора тактовых импульсов, первого и второго элементов И, а выход - с соответствующими входами третьего и четвертого элементов И, выходы первого и третьего элементов И соединены со входами первого элемента ИЛИ, выход которого через первый регистр соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого сбединен с выходом второго регистра, а выход через пятый элемент И соединен с входом третьего регистра, выходы второго и четвертого элементов И соединены со входами второго элемента ИЛИ, выход которого через четвертый регистр соединен с первым входом второго блока .сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого регистра, а выход через щестойэлемент И соединен со входом щестого регистра, выход .генератора тактовых импульсов через последовательно соединен:Ные счетчик и дешифратор соединен со вторыми входами пятого и щестого элементов И. На чертеже представлена блок-схема системь. Она содержит концентратор 1 лучистой энергии, солнечная печь 2, исполнительный механизм 3, коммутатор 4, вычислительное устройство 5, пульт 6 управления, блок 7 программного управления, гелиостат 8, ключи 9 и 10,двухкоординатный солнечный датчик П, приводы 12 и 13, датчики 14 и-15 угла, регистр 16 ощибки, преобразователь 17КОД-аналог; преобразователи 18 и 19 аналогк:од, первый, второй, третий, четвертый, пятьгй и щестой элементы И 20-25, элемент НЕ 26, первый и второй элементы ИЛИ 27 и 28, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой регистры 29-34, первый и второй блоки 35 и 36 сравнения, генератор 37 тактовых импульсов, счетчик 38, дешифратор 39. Система работает следующим образом. Гелиостаты 8 исполнительных механизмов 3 осуществляют управление пространственным положением солнечного потока, поступающего на концентратор 1 лучистой энергии, при помощи приводов 12 и 13, механически связанных с гелиостатами 8, по сигналам с первых и вторых выходов двухкоординатных солнечных датчиков 11, поступающих на первые входы приводов 12 и 13, третьи выходы двухкоординатных солнечных датчиков 11 соединены с управляющими входами ключей 9 и 10, обеспечивающих подключение ко вторым входам приводов ..12 и 13 управляющихсигналов, через преобразователь код-аналог 17, от регистра ошибки 16, по сигналам, поступающим на ключи 9 и 10 с третьих выходов двухкоордииатных солнечных датчиков 11.

Блоки электроники (на чертеже не показаны) двухкоординатных солнечных датчиков 11, оптически сбязанных через гелиостаты 8 с. Солнцем, кроме сигналов управления приводами 12 и 13 по первому и второму выходам соответственно, формируют по третьему выходу сигналы управления ключами 9 и 10.

При ,

где UT - текущее значение сигнала, поступающего в блок электроники от оптического блока двухкоординатного солнечного датчика; UOH,- опорное значение сигнала блока электроники двухкоординатного солнечного датчика;

сигнал на управляющие входы ключей 9 и 10 с третьих выходов двухкоординатных солнечных датчиков 11 не поступает и приводы 12 и 13 управляются по первым входам, по сигналам от первых и вторых выходов двухкоординатных солнечных датчиков 11. При UT Uort,, а это происходит в случае потери двухкоординатными солнечны-, ми датчиками 11 энергетического центра светила (закрытие Солнца облаками, засветка края облака Солнцем, выход из строя двухкоординатного солнечного датчика), с их первых и вторых выходов не поступают сигналы управления на первые входы приводов 12 и 13, а с третьего выхода поступает сигнал на управляющие входы ключей 9 и 10, которые подключают ко вторым входам приводов 12 и 13 сигналы управления от регистров 16 ошибки через преобразователь 17 код-аналог. Текущие значения углов поворотов приводов 12 и 13 определяются датчиками 14 и 15 угла. Сигналы управления гелиостатами 8 поступают на. исполнительные механизмы 3 от блока 7 программного управления или пульта 6 управления через вычислительное устройство 5 и коммутатор 4. Введение коммутатора 4 позволяет уменьщить число преобразователей 18 и 19 аналог-код, которые преобразуют информацию от датчиков 14 и 15 угла п исполнительных механизмов 3, в цифровую форму до двух вместо 2п при обычной схеме построения системы управления гелиостатами, и в п раз уменьшить число элементов 20, 27, 21, 28, 22, 23, 29, 32, 35, 36, 30, 33, 24, 31, 25. 34 вычислительного устройства 5.

Счетчик 38 производит циклы отсчета тактов от 1 до п с последующим обнулением и повторением отсчета. По этим тактам, поступающим на коммутатор 4 через дешифратор 39, происходит последовательное, по одному, начиная с riepBoro, подключения п исполнительных механизмов 3 к йычислительному устройству 5. Управление каждым из п исполнительных механизмов 3 производится путем подачи в момент подключения новой информации в 16 ощибки. Одновременно текущие значения углов поворотов приводов 12 и 13 передаются через преобразователи 19 .и 18 аналог-код в пятый и второй регистры 33 и 30 соответственно. Иcпoлнитeл iныe механизмы 3, не подключенньге к вычислительному устройству 5, управляются от своих регистров 16 ощибки, в которых хранится информация об

0 ошибке, полученная при предыдущем подключении этих исполнительных механизмов 3 к вычислительному устройству 5. В первом и втором блоках 35 и 36 сравнения вычислительного устройства 5 происходит сравsнение значений углов поворотов по азимуту и углу места, задаваемых от блока 7 программного управления через первый элемент И 20, первый элемент ИЛИ 27 или второй элемент И 22, второй элемент ИЛИ 28, или от пульта 6 управления через элемент НЕ 26,

0 третий элемент И 22, первый элемент ИЛИ 27 или элемент НЕ 26, четвертый элемент И 23, второй элемент ИЛИ 28, и хранящихся в первом и четвертом регистрах 29 и 32, с текущими значения углов поворотов, храня5щихся во втором и пятом регистрах 30 и 33. Разностный сигнал ошибки через пятый элемент И 24 поступает в третий регистр 31, а через шестой элемент И 25 - в щестой регистр 34 в соответствии с тактовыми сигналами счетчика 38, которые через дешифратор 39 поступают на соответствуюп.1ие входы элементов И 24 и 25. Выходы третьего и шестого регистров 31 и 34 через соответствующие входы и выходы коммутатора 4 подключаются ко входам исполнительных механизмов 3.

5

При включении программного режима управления гелиостатами начинает работать генератор 37 тактовых импульсов, которые обрабатываются счетчиками 38, обеспечивая циклы отсчета от 1 до п.

При ручном управлении гелиостатами на

0 пульте 6 управления набирается номер одного из п имеющихся гелиостатов и эта информация в цифровом виде поступает на счетчик 38, который через .дешифратор 39 обеспечивает управление требуемым гелиостатом 8.

5

Использование предложенной системы повышает точность поддержания технологического процесса плавки материалов и надежность системы управления путем уменьшения расфокусирования солнечного пото0ка, создаваемого концентратором на приемной площадке солнечной печи. Кроме того, изобретение позволяет существенно уменьщить число элементов системы управления гелиостатами.

Формула изобретения

1. Система управления гелиостатами солнечной печи, содержащая пульт управления.