Устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОПРОГРАММНОГО 1 Изобретение относится к автоматичес кому регулированию технологических процессов и может бьггь использовано для регулирования процессов теглгоофаботки изделий в груше технологических установок. . : . Известно устройство для программного регутпфования тепловых процессов, содержащее потешшометрический блок с реохордом для задания программы, выполненным с тремя неподвижными и одним подвижным токосъемником, термодатчик, усилитель и исполнительный механизм i , Недостатки этого устройства - низкая надежность, обусловленная наличием .вращающихся механических и контактных элементов, невозмогкность автоматической коррекции программы термообработки Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов, содержащее в каждом канале регулирования исполнител ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ный блок, ОСНОВНОЙ термодатчик, блок триггерных ячеек (двоичный счетчик), переключатели темпа подъема и уровня ста лизании температуры, три переклк чателя временя окончания цикла термообработки, и общие на все каналы: блок базового задания темпа подъема температуры, блок контроля продолжительности процессов, состоящий из таймера и узлов отключения по числу каналов, тактовый распределитель, компаратор, дещифрйтор и усилитель сигналов, причем переключатели времени окончания цикла терМоофаботки связывают таймер с узлами отключения, а тактовы и распределитель подклюлчает: разрядные выходы блоков триггерных ячеек к дещифратору, термодатчикн к усилителю сигналов,, вььход компаратора к исполнительным блокам, а входы компаратора соединены с выходами усилителя сигналов и дещифра тора 2 , Недостаткагли этого устройства являются узкость диапазона, изменения и низкая точность задания программы термообработки, сложность обслуживания и эксплуатации. Обусловлено это зависимостью диапазона и точности, (дискретности) задания программ от котгачества положений переключателей. Устройство в расчете на один канал регулирования содержит три переключателя задания времени отклонения и два для задания темпа ш дъема и уровня стабилизации температуры (в случае индивидуального задания). При большом количестве каналов пере ключатели значительно насыщают панель управления, что затрудняет визуальный контроль, существенно усложняет монтаж и требует сильно разветвленных линий связи с блоками устройства. Кроме этого, оно не позволяет осуществлять автоматический контроль заданных значеНИИ параметров.. . Цель изобретения - расширение облас ти применения и повьпиение точности уст .ройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство многопрограммного регулирования терловых процессов, содержащее основные термодатчики по числу каналов, связанные через тактовый распределитель импульсов с основным усилителем, таймер, блок индикации и подключенные к выходам тактового распределителя имлульсов по числу каналов исполнительные элементы, содержит блок управления коммутацией каналов, задатчик программ/ запоминающий элемент, эле;мент И, основной аналого-цифровой преобразователь, соединенные через тактовый распределитель импульсов последовательно с пополнительными усилителем и аналого-цифровым преобразователек дополнительные термодатчики по числу каналов, а также вычитатель импульсов, первые входы которого связаны с выход ми запоминающего элемента и первыми входами блока индикации, вторые входы с выходами основного и допотГнительного аналого-цифровых преобразователей и таймера и с вторыми входами блока инди кации, а выходы - через элемент И с исполнительным входом тактового pacjipe делителя импульсов, управляющий вход которого соединен с третьим входом блока индикации,;выходом -длока управле ния коммутацией каналг и первым вход элемента памяти, втором входом связан него с выходом зада-) лка программ, при чем вход основного усилителя соединен ;вторым входом дополнительного усилител На фиг. 1 и 2 представлены структурные схемы. Устройство содержит блок 1 управления, коммутацией каналов, задатчик 2 программ, запоминающий элемент 3, блок 4 индикации, вычитатель 5 импульсов, элементен 6, основной 7 и дополнительный 8 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), таймер 9, основной 10 усилитель, дополнительный 11 усилитель производной сигнала, тактовый распределитель 12 импульсов, основные 13 термодатчики, дополнительные 14 термодатчики, исполнительные элементы 15, число каналов регулирования И (объекты регулирования условно не показаны). Блок 1 управления коммутацией каналов содержит генератор 16 импульсов, ждущий мультивибратор 17, переключатель 18. режима работы, счетчик 19 импульсов. Задатчик 2 программ содержит импульсный элемент 2О, переключатель 21 выбора вида параметра, три счетчика 22 импульсов. Блох 4 индикации содержит буферный запоминающий элемент 23, блок 24 дешифраторов, десятичные индикаторы 25. Блок 1 управления коммутацией каналов соединен: с адресными входами запоминающего элемента 3, блока 4 и тактового распределителя 12, которые связывают: основные и дополнительные термодатчики (соответственно 13 и 14) с усилителем 11 производной сигналов, основной термодатчик 13 - с усилителем Ю и исполнительные элементы 15 - с выходом элемента И 6; выходы таймера 9, двух А1Ш 7 и 8 и запоминакянего элемента .3 подключены к информационнь1м входам блока 4 индикации и вычи- . тателя 5, выходы последних соединены с входами элемента И 6, а информационный вход запоминающего элемента -3 связан с блоком 2. Отдельные блоки устройства вьшолняют следукщие функции. Блок 1 управления коммутацией каналов имеет два режима работы: ручной и автоматический,. Двоичный код выходного сигнала определяет номер управляемого канала (адрес) для запоминакядего элемента 3, тактового распределителя 12 с индикацией номера на цифровом табло блока 4 индикации. Код выходного сигнала счетчика 19 импульсов определяет нвмер коммутируемого канала. В автоматическом режиме тактовый сигнал на счетчик 19 импульсов поступает от генератора 16 импульсов, а в руч5Sном режиме - одиночные иктупьсы от ждущего мультивибратора 17. Блоком 2 вручную осуществляется выбор вида задаваемого параметра, установка его значе гая на выходе в двоичном коде и запись в память запоминающ го элемента 3, в котором каждый из трех запоминающих блоков хранит информацию об одном из следуклцих трех видов параметров по всем каналам регул рования: скорости подъема (снижения) тегипературы, уровня стабилизации темпе ратуры и времени, окончания термоофаботки. Блок 2 посредством импульсного элемента 20 (ручным управлением) через переключатель 21 выбора вида параметра записывает количество подаваемых оператором импульсов на вход каждого счетчика 22, соответствующего определенному виду задаваемого параметра. Запоминающий элемент 3 содержит в себе также схемы управления адресацией, записью и считыванием информации которое производится периодически-последовательно с одновременным выводом значений трех параметров режима на информационные входы вычислителя 5 с . индикацией в блоке 4 индикации. Запоминающий элемент 3 может быть вьтолнен на оперативных запоминакяних устройствах (например, серий К155, К527) нлт на перепрограммируемых постоянных .запоминающих устройствах (например серий К519, К558). Блок 4 индикации контролирует уровни заданных и текущих значений регулируемых параметров, а также номер коммутируемого канала, сигнализирует о неисправности элементов устройства, име ет вызовную и циклическую индикацию, вывод индикации на цифропечать. Вычитатель 5 одновременно определяет разность заданных и текущих значени трех параметров процесса температуры, ее производной и времени. Результаты вычитания со знаковых вьжодов (выходов переполнения) подаются на элемент И 6. Текущие значения параметров определяются таймером 9, усилителем Юс АШ 7 и усилителем 11 с АШ 8. Производная от временной функции темпера.- туры определяется как разность сигнала основго тер;модатчика 13 н дополнительного термодатчика 11, обладающего боль щой инертностью. Таймер 9 вьщает в двоичном ходе текущее (базовое) значение времени, с которым сравниваются заданные для всех 0 Каналов значения времени окончания цикла термообработки, записанные в запоминающем элементе 3. Элемент И 6 формирует управляющий сигнал по результату сравнения заданных и текущих величин трех параметров процесса термообработки. Сигнал на включение тепловой энергии выдается при подаче на все входы этого элемента логического уровня 1. Тактовый распределитель 12 управляется синхронно со считыванием информации с запоминающего элемента 3, осуществляя периодически последовательную коммутацию основных термодатчиков 13 и дситолнительных термодатчиков 14 на усилитель 10 и на усилитель 11, а также элемента И 6 на испошсительные элементы 15. Исполнительные блоки 15 осуществляют непосредственное регулирование подачи теплоносителя в тепловой агрегат и имеют ручной и автоматический режимы работы. Эти блоки содержат в себе фиксаторы нулево.го порядка, которые запоминают логический уровень управляющих сигналов до момента очередной коммутации управляющих цепей. В целом устройство работает следующим образом. В исходном состояшги информация в запоминающем элементе 3 стерта. Блоком 1 управления коммутацией каналов вручную устанавливается номер канала, в который необходимо записать программу термообработки, затем блоком 2 поочередно записывакугся в память запоминающего элемента 3 требуемые значения темпа подъема температуры, уровня ее стабилизации и времени окончания цикла термообработки. Процесс установки п араметров и номера канала осуществляется подачей импульсов на входы двоичных счетчиков, имеющихся в структуре блоков 1 и 2. Каждый параметр записывается в свое запоминающее устройство. Запуск каналов в работу осуществляется по мере готовности объектов регулирования включением исполнительных элементов 15, переключением бпока 1 управления коммутацией каналов в автоматический режим и запоминающего элемента 3 в р€жям считывания информации. При этом на счетчик 19 блока 1 управления коммутацией каналов поступает тактовая частота и осуществляется управление выборкой информации в запоминающем элементе 3 и тактовым распределителем 12, коммутирующим измерительные и управляющие цепи каналов регулирования. После этого начинается отработка подъема температуры объекта по заданному значению ее производной, определяемой усилителем 11 и АЦП 8. Пока температура объектов ниже уро& ня стабилизации, устройство осуществляет двузшозинионное дискрещое регулирования каналов по производной сигналов обратной связи. После отработки режима нагрева автоматически включается и обратная связь по температуре, начинается режим стабилиза1ши, при этом офатная связь по про изводной улучшает качество процессов регулирования. При достижении таймером 9 значений времени, заданны программой, осуществляется блокировка управлякяцего сигнала по соответствуклдему входу элемента И 6, который отключает испоянительнь1й элемент 1б. При работе устройства параметра процессов индкцирую ся блоком 4 индикации, и выводятся на цифропечать. Программа задается индивийуально для каждого объекта регулирования с использованием малого количества органов управления. Возможен вариант использования одного переключателя на три положения, двух тумблеров и двух кнопок для числа каналов, опре-деляемого емкостью памяти запокинающи устройств, которая практически не ограничена, так как может наращиваться их параллельным включением. Мгообразие (Программ термообработки, широкий диалазон их изменения и высокая точность их задания обеспе чиваются длиной информа ционвого слова запоминакжшх устройств, ;разрядность которого мозкет наращиватьс Таким офазом, предлагаемое устрЫ ство осужествляет многопрограммное регулирование температуры в группе тех нологических зстановок, обеспечивая при этом гибкость и сшеративность перестро ки программ термообработки; широ2 ий диапазон изменения и высокую точность задания режимов; удобство в обслуживании н эксплуатации; минимальное управление; возможность контроля параметров всех каналов системы регулягсчр-Ьбьекг. Формула изобретения Устройство многеттрограммного регулирования тепловых процессов, содержащее рсйовные термодатчики почислу каналов, связашрле через тактовый распределитель и«О1упьсов с основным усилителем, таймер, блок индикации н подключенные к выходам тактового распределителя импульсов по числу каналов исполнительные элементы, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности устройства, оно содержит 6iioK управления коммутацией каналов, задатчик программ, запоминающий элемент, элемент И, основной аналого-цифровой преобразователь, соединенные через тактовый распределитель импульсов последовательно с дополнительными .усилителем и аналого-цифровым преобразователем дополнительные термодатчики по числу каналов, а также вычитатель импульсов, первые входы которого связанъ с выходами запоминающего элемента и с первььми входами блока индикации, вторые входы - с выходами основного и допотгаительного аналого-цифровых преобразователей и таймера, и с вторыми входами блока индикации, а выходы через элемент И с исполнительным входом тактового распределителя импульсов, управляющий вход которого соединен с третьим входом блог ка индикации, с.выходом блока управления коммутацией каналов и ,с первым входом элемента памяти, вторым входом соединенного о выходом задатчика программ, причем вход основного усилителя соединен с вторым входом дополнительного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 426979, кл, G О5 В 41/30, 1974. 2.Гяухов В. Н. Многопрограммный регулятор инерционных процессов на интегральных ми1фосэсемах. - Механизация и автоматизация производства, № 3, 1978, с. 37 (прототип).

ю

fZ

- 1

/Зл

/э/

со

fS

22

L

ZZ