Система для регулирования давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК с 1)5 0 05 О 16 ия НИ ИЗОБРЕТОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . Е ПИСА АВТ скии АНИ тике рег ах г ия ч Фь алга фиг ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 694834, кл. 6 05 О 16/20, 1976.Авторское свидетельство СССРМ 1190370, кл, б 05 О 16/20, 1984,Авторское свидетельство СССРМ 1409987, кл, 6 05 О 16/20, 1986,(54) СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автомпредназначено для автоматическоголирования давления газа в устройстзодинамики. Цель изобретен Изобретение относится к автоматике и предназначено для автоматического регулирования давления газа в устройствах газодинамики, системах регулирования давления и раехода газовых потоков, для проверки моновакуумметров и датчиков давления. а также для измерителей скорости воздушного поТока,Цель изобретения - повышение функциональной надежности. быстродействия и точности.На фиг.1 и 2 приведена функциональная схема системы; на фиг,3 - функциональная схема блока; на фиг,4- функциональная схема блока контроля; на фиг.5 - вариант построения элемента сравнения; на фиг,6 -повышение функциональнои надежности, быстродействия и точности, Система для регулирования давления содержит камеру сжатого газа, связанную соответствующими выходами с каналами регулирования, в каждом из которых имеются регулирующий вентиль, рабочая камера с выходным узлом, датчик давления, элемент сравнения, блок выбора сигнала, блок управления, исполнительный элемент, датчик положения, блок контроля, триггер, а также общие для устройства регистр приема данных, регистр выдачи данных, формирователи импульсов, элементы И и элементы ИЛИ, Элемент сравнения содержит ламели "Макс", "Мин", ламель номинального давления, концевые контакты открытия и закрытия, а также подвижный контакт, 3 з,п. ф-лы, 8 ил. ритм функционирования системы; на .7 и 8 - алгоритм анализа.Система содержит в каждом канале рабочую камеру 1, регулирующий вентиль 2, датчик 3 давления, триггер 4, блок 5 выбора сигнала, блок 6 контроля, исполнительный элемент 7, например, двигатель, блок 8 управления, например мостовую схему, элемент 9 сравнения, датчик 10 положения, например, ламельного типа и выходной узел (регистр) 11 (любое устройство, на которое выдается отрегулированное давление), а также общие для устройства камеру 12 сжатого газа, регистр 13 приема данных, регистр 14 выдачи данных, элементы И 15- 1,.,15-4, 16-1, 16-2 и 17, элементы ИЛИ 18-11674074 оставитель В, Прямицынехред М.Моргентал Коррект едактор Л. Пчолинск рняк аз 2920 Тираж 443 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10и 18-2, формирователи 19-1 и 19-2 импульсов, например, ждущие мультивибраторы,элементы ИЛИ 20 и элементы И 21-1 и 21-2,Блок 5 выбора сигнала содержит элементы И 22-1 и 22-2 с запрещающими входами, соединенные с соответствующимиэлементами ИЛИ 23-1 и 23-2, элементы 24-1и 24-2 задержки, элементы ИЛИ 25- 1 и 25-2,элементы И 26-1 и 26-2, а также элементыИЛИ 27-1 и 27-2, Выход элемента ИЛИ 27-2 10является выходом "Вых.3" блока, ВходыМакс" и "Мин" блока через элементы ИЛИ8-1 и 28-2 и элементы И 29-1 и 29-2 подключены к входам элементов ИЛИ 25-1 и 25-2,ходом "Макс Л 1", "Мин Л 1" - к элементам 15ИЛИ 25 через элементы И 30-1 и 30-2, а ключ31 через элемент 32 задержки - к входуэлемента ИЛИ 27. Выходы элементов ИЛИ28 через элемент И 33 и элементы ИЛИ 34-1И 34-2 соединены с входами элементов И 2029,Блок б контроля содержит элементыИЛИ 35, 36 и 36-2 элементы И 37 и 38,формирователи 39-1 "и 39-2 импульсов, пороговый элемент 40 и интегратор 41, повстроенный на основе ключа 42, резистора43, операционного усилителя 44, конденсатора 45 и входного резистора 46, Входыблока через соответствующие элементыИЛИ 35, 36-1 и 36-2, а также элемент И 37 и 30формирователи 39 подключены к входу интегратора 41, элемента И 38 и ключа 42, авыход интегратора 41 через пороговый элемент 40 - к второму входу элемента и 38,Элемент 9 сравнения содержит ламели 35Макс" и "Мин", ко 1 орые имеют изолированные между собой секции 47 с фигурнымиВырезами, соответствующими определенной величине давления, ламель 48 номийального давления, концевые контакты 49 40ткрытия и концевые контакты 50 закрытия,.соответствующие максимальному и минимальному (отключенному). давлениям, связьс которыми осуществляется подвижнымконтактом (движком) 51, Зона отсутствия 45давления определяется зазором 52,Устройство работает следующим образом,Перед подачей питания на устройствоподается сигнал исходноо состояния 50;Исх.ЭВМ) на регистры 13 и 14 и триггеры 4.Госле подачи питания данный сигнал снимается. Время снятия этого сигнала выбирается таким, чтобы перекрыть переходныепроцессы в устройстве. Если регулирующий 55вентиль 2 не находится в исходном состоянии, то, соответственно, отклонен и датчи10 положения, В этом случае с соответствующе о выхода датчика 10 при помощи элементов И 30-1 и 30-2 и блока 8 управления исполнительный элемент 7 перемещается до тех пор, пока не появится сигнал на выходах "ОЛ 11" - "ОЛп 1" датчика 10 (сход с ламелей "Макс" и "Мин"), Связь датчика 10 с исполнительным элементом 7 и регулирующим вентилем 2 осуществляется механически. При любом последующем отклонении регулирующего вентиля 2 за счет любых помех или любых ненормированных процессов он приводится в исходное состояние аналогично. Регулировка производится таким образом, что при нахождении на ламелях "Макс Л 1" - "Макс Лп" вырабатывается сигнал "Закрытие", при нахождении на ламелях "Мин Л 1" - "Мин Лп" - сигнал "Открытие", при нахождении на ламелях, "ОЛ 11" - "ОЛ 1 п" выработка сигнала прекращается.При приведении всех вентилей 2 в исходное состояние, на выходе элемента И 17 сформируется "1", которая, поступая в систему приоритетов ЭВМ, дает разрешение на подачу с ЭВМ на устройство сигнала "Работа", по которому отключается схема приведения в исходное состояние подачей исходного сигнала на запрещающие входы первого и второго элементов И 30-1 и 30-2 и разрешающего сигнала на элементы И 29-1 и 29-2 приведения, В этом случае при наличии давления в рабочих камерах 1 датчика 3 через элемент 9 сравнения начинается регулирование номинальной величины давления. Данное регулирование производится по нахождению элемента 9 сравнения в положении "Макс 1 п" и подается сигнал "Закрытие" (3), в положении "Мин 1 п" - сигнал "Открытие" (О). При выходе на номинальный режим давления всех рабочих камер 1 на выходе элемента И 17 формируется сигнал, который сообщает ЭВМ о том, что вся система вышла н,а номинальный режим регулирования давления, Заданный предел регулирования определяется выработкой на выходах "01" - "Оп" элементов 9 сигналов, вследствие чего элемент И 33 вырабатывает "1", которая через элемент ИЛИ 34 прекращает процесс нарастания или спадания давления, закрывая элементы И 29-1 и 29-2 подачей сигнала на ихзапрещающие входы,Датчик 3 давления механически связан через преобразователь (не показан) давления в круговое движение с движком, который подключает ламели "Макс", "Мин", "О", "ККО" и "ККЗ" к соответствующим входам блока 5, За счет фигурных вырезов и секционирования ламелей полностью устраняется явление дребезга и соударений, которые возникают в устроистве, а также увеличивается точность регулирования, так как номи 1674014 6нальная величина устанавливается только при нахождении подвижной части элемента сравнения е зоне без вырезов, Кроме того, такое построение позволяет передать в ЭВМ с регистра 14 выдачи данных наиболее точную информацию о положении регулирующего вентиля 2 минимальным количеством информационных разрядов (уменьшение разрядов и числа секций ламелей на величину М = 2, где . - количество1.информационных битов на фигурных вырезах ламели (на фиг.5= 3). Количество фигурных вырезов может быть любым и ограничивается точностными и технологическими разбросами ламелей 47 и движка 51 при их изготовлении, Кроме того, введение запрещения на элемент И 33 команды при нахождении движка 51 на любом из фигурных вырезов ламелей повышаетточность регулирования,Для возможности создания режимов форсирования (открытие регулирующего вентиля 2) или дросселирования (закрытие регулирующего вентиля 2) с интерфейса ЭВМ на регистр 13 для соответствующей рабочей камеры 1 выдается код, "1" которого определяет наличие сигнала "Открытие".или "Закрытие".Информация записывается в регистр 11 сигналом "Запись" (Зп), формируемым ЭВМ.При подаче сигналов "Открытие" или "Закрытие" в блоке 5 элемент ИЛИ 34 запрещает регулирование по ламелям "Макс" или "Мин" элементов 9 сравнения, а затем по сле временной задержки, определяемойэлементами 24 начинается регулировка давления в камере по сигналам от ЭВМ, При достижении давлением в камере максимальной и минимальной величины элемент 9 сравнения вырабатывает, сигналы ККО или ККЗ. Эти сигналы, проходя через элементы И 15-1.,15-2 и соответствующие элементы ИЛИ 18-1 и 18-2, формируют посредством формирователей 19-1 и 19-2 импульс, который через элемент ИЛИ 20 передает на ЭВМ сигнал "Требование изменения режима" (ТИР), который одновременно переписывает информацию о значениях давления в рабочих камерах 1 в регистр 14.Одновременно по сигналу ККО и ККЗ вблоке 5 запрещается прохождение сигналов через входные элементы И 22.При выдаче с элемента 9 сигнала ККОзакрываются элементы И 22-1 и 22-2 и через элемент ИЛИ 23-2 выдается сигнал "Закрытие". снижающий давление в рабочей камере 1 до схода движка с упора. При выдаче с элемента 9 сигнала ККЗ элементы И 22-1 и 22-2 закрываются и через элемент ИЛИ 23-1 выдается сигнал "Открытие", повышающий давление к рабочей камере 1 до схода движка с упора. Это позволяет ликвидировать"Мин Л 1") открывает первый элемент И 37.40 На выходе интегрирующего звена сигналнарастает. Время и скорость нарастания сигналов на усилителе 44, а также порог срабатывания ключа 42 выбраны таким образом, что при нормальной работе системы 45 сигналы с выходов ключа 42 и концевыхконтактов ККО или ККЗ элемента 9 сравне-.ния совпадают. В этом случае на выходе триггера 9 подтверждается исходное состояние при разряде конденсатора 45 сигна лом, формируемым формирователем 39-1импульсов по перепаду фронта импульса.Если скорость движения исполнительного элемента 7 меньше допустимой, пороговый элемент 40 срабатывает раньше выдачи сиг налое ККО, ККЗ с элемента 9 сравнения, тосигнал, сформированный вторым формирователем импульсов 39-2, устанавливает триггер 4 в состояние "1" и на входах (ВхН) блока 5 логики появляется сигнал, который запрещает прохождение сигналов через 5 101520253035 аварийные ситуации от повышения давления или от полного снятия его. а также устраняет разрушение концевых контактовот длительного давления на них движка принахождении на упоре.Приняв сигнал "Требование изменения режима", который обычно воспринимается ЭВМ как сигнал прерываний, текущая программа прерывается системой приоритетовв. П ро из водится оп рос регистра 14 ианализ состояния давления в рабочих камерах 1. ЭВМ или меняет сигналы в регистре13, или обнуляет его, снимая сигнал "Открытие или "Закрытие".При снятии сигналов "Открытие" и "Закрытие" подключается система аетоматического регулирования с ламелей "Макс" или"Мин" элемента 9. При возникновении неисправности е устройстве блок 6 контроля формирует сигнал неисправности, который устанавливает е нулевое состояние триггер 4, который включает схему регулирующего вентиля 2 и прекращает все сигналы с ЭВМ или элемента 4, предназначенные для регулирования давления в блоке 5 соответствующего канала, в котором произошла неисправностьАнализ проводится следующим образом.В исходном состоянии на выходе резистора 43 сигнал отсутствует, поскольку нетвходных сигналов, а конденсатор 45 разряжается в исходное состояние через пороговый элемент 40 и интегратор 41 сигналами "Исх" или с нулевого выхода датчика 1 О. При подаче входных сигналов на блок 6 пояеляется сигнал, который совместно с сигналами с выходов датчиков 10 (" Макс Л 1" или)лементы И 26-1 и 26-2, вследствие чего через элементы ИЛИ 27-1 разрешается прохождение сигнала на закрытие соответствующего вентиля 2, шинами "1" и "О" на триггерах 4 обычно служат; "О" - общая шина питания, а "1" - второй потенциал.Сигнал неисправности через элементы И 21 по сигналу "Опрос" передается на ЭВМ, которая может выдать через регистр 13 сигнал отключения (ОТКЛ 1ОТКЛп), ко.горый дублирует сигнал неисправности с триггера 4,ЭВМ может также программно включать соответствующий блЬк 5, Это необходимо для повторного включения канала и проведения ЭВМ анализа характера неисправностей в данном канале регулирования, Кроме того, такое построение позволяет работать в режиме резервирования, где ЭВМ, опрашивая регистр 14, производит анализ и может адаптировать структуру, переводя каналы управления из резервных в основные, и наоборот (отключение - сигналом "Откл.1", а включение - сигналом "Вх"). Такой анализ неисправностей позволяет оценить весь обаем проверяемого оборудования, не подключая в цепи управления исполнительными элементами 7 никаких дополнительных элементов.Формула изобретения 1, Система для регулирования давлеНия, содержащая три элемента И, два элемента ИЛИ и камеру сжатого газа, связанную соответствующими выходами с Каналами регулирования, в каждом из которых имеются последовательно соединенные регулирующий вентиль, рабочая камера с выходным узлом, датчик давления и элемент сравнения, а также блок выбора сигнала, подключенный первым и вторым выходами к соответствующим входам блока управления, соединенного выходом с входом исполнительного элемента, связанного выходом с управляющим входом регулирующего вентиля и входом датчика положения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности, быстродействия и точности, в нее введены третий элемент ИЛИ, два формирователя импульсов, регистр приема данных, регистр выдачи данных и в каждом канале регулирования - три элемента И и триггер, вход единичной установки и тактовый вход которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока контроля, 1- и К-входы триггера соединены с шинами соответственно "0" и "1", вход нулевой установки - с шиной сброса, а выход - с первыми входами первого, второго и третьего элементов И своего канала и с первым входом блока выбора сигнала, у которого второй и третий входы 5 соединены соответственно с первым и вторым выходами датчика положения, первая группа входов - с соответствующими выходами регистра приема данных, а третий выход - с третьим входом блока контроля, 10 четвертый вход которого соединен с третьим выходом датчика положения, пятый вход - с шиной сброса, а шестой и седьмой входы - соответственно с первым и вторым выходами элемента сравнения, группа вы ходов элемента сравнения соединена с второй группой входов блока выбора сигнала и соответствующими входами регистра выдачи данных, подключенного группой выходов к группе соответствующих входов первого 20 элемента И, а входом записи - к выходупервого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго формирователей импульсов, подключенных входами к 25 выходам соответственно второго и третьегоэлементов ИЛИ, входы второго и третьего элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И каждого. канала, при этом первый и второй 30 выходы элементов сравнения каждого канала регулирования соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего элементов И этого же канала, а третьи выходы - с соответствующими входами второго 35 элемента И, третьи выходы датчика положения каждого канала регулирования соединены с соответствующими входами третьего элемента И, причем входы сброса и записи регистров приема и выдачи данных 40 соединены соответственно с шиной подачи сигнала "Исходное состояние" и "Запись", информационные входы регистра приема данных являются информационными входами системы, вторые входы первых 45 элементов И каждого канала регулированияобаединены и соединены с шиной опроса, а выходы первого элемента ИЛИ, первого, второго и третьего элементов И и первых элементов И каждого канала являются выхо дами системы.2, Система по п,1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что блок выбора сигнала содержит девять элементов И, десять элементов ИЛИ, три элемента задержки и ключ, выход пер ваго элемента И соединен с первым входомпервого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входу второго элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, подключенного выходом к второму входу второго элемента ИЛИ и входу второго элемента задержки, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И и первым входом четвертого элемента И, подключенного выходом к третьему входу второго элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым входом пятого элемента И и вторым входом четвертого элемента И и первым входом шестого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первым входам шестого и седьмого элементов И, соединенных выходами с первыми входами седьмого и вось- мого элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго элементов задержки соответственно, третьи входы - с выходами третьего и пятого элементов И соответственно, а выходы - с первыми входами восьмого и девятого элементов И соответственно, подключенных вторыми входами к первому входу девятого элемента И, а третьими входами - к второму входу девятого элемента И. соединенного выходом с управляющим входом ключа, у которого сигнальный вход соединен с шиной питания, а выход через третий элемент задержки - с первым входом десятого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу девятого элемента И, причем выходы восьмого элемента И, девятого и второго элементов ИЛИ являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока, первый вход девятого элемента И и вторые входы шестого и седьмого элементов И являются первым, вторым и третьим выходами блока соответственно, первый вход первого элемента И, первый вход второго элемента И, второй вход девятого элемента ИЛИ и объединенные вторые входы третьего и пятого элементов И и шестого элемента ИЛИ являются первой группой входов блока, а входы четвертого и пятого элементов ИЛИ, третий вход четвертого элемента И, объединенные вторые входы первого, второго элементов И и первого элемента ИЛИ, обьединенные третьи входы первого и второго элементов И и третьего элемента ИЛИ являются второй группой входов блока, 5 3. Система поп,1,отличающаясятем, что блок контроля содержит три элемента ИЛИ, два элемента И, два формирователя импульсов, пороговый элемент и интегратор, подключенный входом к выходу первого 10 элемента И, соединенного первым входом свыходом первого элемента ИЛИ, выход интегратора соединен с входом порогового элемента, подключенного выходом к первому входу второго элемента И, а выход сбро са интегратора соединен с выходом второгоэлемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу первого формирователя импульсов, вход которого соединен с вторым входом второго элемента И и с выходом 20 второго формирователя импульсов, подключенного входом к выходу третьего элемента ИЛИ, причем первый и второй входы первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И, второй и третий входы вто рого элемента ИЛИ и первый и второйвходы третьего элемента ИЛИ являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым входами блока, а выход второго формирователя 30 импульсов и выход второго элемента И являются соответственно первым и вторым выходами блока.4. Система по п,1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что элемент сравнения каждого канала 35 регулирования содержит подвижную ламель, являющуюся входом элемента сравнения, и ламели "Макс", "Мин" и номинального давления, являющиеся соответственно первым, вторым и третьим выхо дами элемента сравнения, а такжеконцевые контакты открытия и закрытия, яв ляющиеся соответствующими выходамиэлемента сравнения, причем ламели имеют фигурные вырезы, электрически изолиро ванные и перекрывающие одна другую, 1674074