Устройство для программного регулирования Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

(Б ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к программному автоматическому регулированию параметров различных технологических процессов, в частности температуры при сушке капиллярнопористых строительных материалов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности , например промышленности строительных материалов. Известно устройство для регулирования температуры, содержащее нагреватель, исполнительное устройство, усилители, датчик температуры, блок сравнения, блоки дифференцирования, задатчик температуры, сумматор и датчик мощности. Работа устройства основана на сравнении температуры об екта с заданной и управлении сигнало ошибки работой исполнительного устро ства. Кроме того, устройство содержи дополнительный канал регулирования п мощности нагревателя ЕчНедостатком устройства является н высокая точность; что связано с использованием при задании и сравнении аналоговых величин, а также с дифференцированием аналоговых величин. Известно также устройство для регулирования температуры, содержащее термопару, блок сравнения, задатчик, блок коммутации, источник постоянного напряжения, ключ, нагреватель, усилитель, мультивибратор. Работа устройства заключается в сравнении сигналов датчика и задатчика и управления сигналом ошибки тиристорным ключом. Кроме того, имеется дополнительный канал, который обеспечивает работу устройства в установившемся режиме, управляя тиристорным ключом с помощью импульсной последовательности с постоянной скважностью 2. Недостатками устройства являются низкая точность, что связано с ана- . логовой формой представления сигналов, и относительная сложность, обусловленная наличием двух задатчиков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для программного регулирования содержащее генератор импульсов, соединенный с блоком памяти и переключающим элементом, выход- которого связан с исполнительным блоком, управляющим работой нагревателя, датчик температуры, соединенный с другим входом блока памяти и элементов сравнения, к другому входу которого подключен программный задатчик, а выход соединен непосредственно с исполнительным блоком и через элемент задержки с блоком памяти, выход которого соединен с другим входом переключающего элемента. Элемент сравнения сравнивает заданные значения параметра задатчика с действительным значением, поступающим от датчика. Исполнительный блок включает или увеличивает и выключает или уменьшает мощность нагревателя. Генератор, блок памяти и переключающий элемент обеспечивают программное изменение температуры, причем команды, соответствующие точкам изменения программы, подаются в блок памяти с элемента задержхи З. ..

i Недостатком указанного устройства

является относительно нeвыcolfaя точность выполнения программы, связанная с применением аналоговых уставок и элемента сравнения.

Целью изобретения является .повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, а программный задатчик выполнен в виде распределителя импульсов, соединенного с элементами ИЛИ, выход одного из которых подключен к входу бло ка памяти и входу элемента задержки, связанных выходами с соответствующими входами элемента сравнения, входы других элементов ИЛИ подключены ко входам переключающего элемента, а датчик температуры через аналого-цифровой преобразователь соединен с элементом сравнения, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь соединен со вторым входом исполнительного блока.

Введение цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и указанные соединения позволяют существенно повысить томность выполнения программы.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - график регулируемого параметра (температуры)

Устройство содержит генератор импульсов 1, подключенный ко входу программного задатчика 2, который может быть выполнен в виде распределителя импульсов 3, к выходам которого подключены элементы ИЛИ , 5,6. Выходы элементов и 5 соединены со входами переключающего элемента 7, который может быть выполнен в виде RS-триггера, выход элемента ИЛИ 6 соединен с блоком памяти 8 и элементов задержки 9, датчик температуры 10 подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 11. Выходы блока памяти 8, АЦП 11 и элемента задержки 9 подключены к элементу сравнения 12, выходы которого соединены через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 13 со входом исполнительного блока И, который может быть выполнен в виде ключа 15,. сумматора 16 и источника напряжения 17- К другому входу исполнительного блока 1 подключен выход переключающего элемента 7, а выход исполнительного блока I соединен с нагревателем 18, расположенным вместе с датчиком 10 в объекте регулирования 1

Работа устройства основана на аппроксимации программы участками разгона (нагрева) и торможения (остывания) объекта регулирования 19.

Устройство работает следующим образом.

i В исходном состоянии на выходе переключающего элемента 7 - О, ключ 15 разомкнут, т.е. нагреватель 18 отключен, элемент сравнения 12 заперт, выходное напряжение ЦАП 13 равно нулю. Первый же импульс генератора 1 устанавливает распределитель 3 в такое состояние, при котором на выходе элемента ИЛИ 4 появляется сигнал, устанавливающий переключающий элемент . Тем самым открывается ключ 1$ и напряжение источника 17 подается на нагреватель 18. Выходная величина возрастает во времени. В момент времени t , предшествующий узлу аппроксимации (момент времени t появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 6. Этим импульсом из блока памяти 8 извлекается код N, прямо пропорциональный значению параметра в точке а. Через время, определяемое элементом задержки 9 и необходимое для выборки кода из блока памяти 8, разрешается сравнение кода N и кода Мул, соотве ствующего действительному значению параметра в момент времени t. Приче элемент сравнения 12 определяет не только величину разности N.N , но - Щ ее знак. В момент .J возможны три варианта (точка а). В этом случае выходное напряжение ЦАП 13 равно нул и на нагреватель подается прежнее на пряжение источника 17, т.е. программа идет по участку а-Ь (фиг.2). .0 (точка а ),8 этом случае напряжение на выхоед ЦАП 13 отри а по величине-про цательно по знаку, порционально разности кодов, а и разности параметров в точках а а . Результирующее напряжение на выходе сумматора 16 уменьшается и программа идет по участку а-Ь. Посколь ку напряжение, подаваемое на нагрева тель 18, пропорционально разности температур в точках а и а , а интервал t2-t фиксирован, то в момент t регулируемый параметр придет в узел аппроксимации В . . fL-N.n70 (точка ). В этом случа напряжение на выходе ЦАП 13 положительно по знаку, а по величине пропорционально разности температур в точках а и а . По причинам, изложенным выше, в момент t регулируемый параметр окажется в точках-5 . В этот же момент времени (t2) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 5 который устанавливает переклю чающий элемент 7 в О, прекращая тем самым подачу напряжения на нагре ватель 18, т.е. программа идет по кривой остывания (точки -с), и в момент времени t,, импульс, появляющийt- импульс, ся на выходе элемента ИЛИ Ц, вновь устанавливает переключающий элемент 7 в 1. Для точной коррекции программы не обходимо выдерживать интервал времени для всех узлов аппроксимации типа узла - одинаковыми. Это условие обеспечивается соответствующим подключением выходов распределителя 3 к элементам ИЛИ j и 5. Увеличением числа точек типа точки а можно корректировать программу 9 значит и 5 не один раз, а несколько, повышая тем самым точность выполнения программы. .Предлагаемое устройство, обладая существенно более широкими возможностями в смысле разнообразия реализуемых программ, позволяет значительно повысить точность выполнения программы, что в целом ряде процессор (процессы сушки капиллярнопористых строительных материалов, диффузионные процессы, выращивание монокристаллов) является чрезвычайно важным и положительно сказывается на качестве (проценте выхода годных)- изделий. Формула изобретения Устройстводля программного регулирования, содержащее генератор импульсов, программный задатчик, переключающии элемент, к выходу которого через исполнительный блок подключен нагреватель, блок памяти элемент задержки, элемент сравнения и датчик температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, а программный задатчик выполнен в виде распределителя иАпульсов, соединенного с элементами ИЛИ, выход одного из которых подключен к входу .блока памяти и входу элемента задержки, связанных выходами с соответствующими входами элемента сравнения, входы других элементов ИЛИ.подключены к входам переключающего элемента, а датчик температуры через аналого- цифровой преобразователь соединен с элементом сравнения, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь соединен с вторым входом исполнительного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР If 365691, кл. G 05 D 23/19, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР Н- 398933, кл. G 05 D 23/19, 19733.Авторское свидетельство СССР № 483660, кл. G 05 О 23/1S, 1975 (прототип).

Tt Ti

fr it

t,c

Фм.г