Система регулирования расходов на каналах с перегораживающими сооружениями

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИ ИЗОБ К АВТОРСКО Р 1 М К 2 С 05 О 7/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения А, И, Михайленко Всесоюзный научно-исследовательский институткомплексной автоматизации мелиоративных систем(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДОВ НА КАНАЛАХ С ПЕРЕГОРАЖИВАЮЩИМИ СООРУЖЕНИЯМИ(61) Дополнительн (22) Заявлено 17,05 с присоединением (23) ПриоритетОпубликовано Дата опублико Изобретение относится к автоматизации водораспределения в ирригации,Известна система регулированияводораспределения на открытых каналах с перегораживающими сооружениями, оснащенными регуляторами уровнейт.управляемыми от датчиков уровняводы верхнего и нижнего бьефов сооружения, имеющих блоки задания и сравнения, Потребители размещены вдольканала или в конце участков и снабйены датчиками расходов (1,Наиболее близкой по технической 15 сущности к предлагаемой системе является система, содержащая последовательно соединенные звенья, каждое из которых состоит из блока управления и регулятора, вход которого сое О динен через элемент сравнения с блоком задания и блоком вычислений, а выход через привод - с затвором, связанным с датчиком положения, соединенным с одним из входов блока вы числений, второй и третий входы которого соединены с датчиками уровня верхнего и нижнего бьефов и первым и вторым входами блока управления, а выходы - с соответствующими входа ми блока задания последукзцего и предыдущего управляющих звеньев 2) .Недостаток известного устройства - наличие больших резервных объемов водыв участках, необходимых для обеспечения поТребителей на время переходного процесса, - усложняет систему и снижает ее быстродейств ие,Цель изобретения упрощение сис" темы и повышение ее быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что блок управления каждого управляющего звена содержит блок переключений с двумя группами контактов, реле с нормально замкнутым и нормально,разомкнутым контактами, инверторы, элемент И, блок умножения и сумматор, причем выход сумматора соединен со входом блока задания регулятора через последовательно включенные первый инвертор и первую группу контактов и через последовательно включенные блок умножения и вторуюгруппу контактов блока переключений, а с входами блока задания регуляторов последующих управляющих звеньев - через нормально замкнутые контакты реле и через блок умноженияи первую группу контактов и черезпервый инвертор и вторую группу контактов блока переключений, выход сумматора соединен с первыми входамиэлементов И, вторые входы которыхсоединены соответственно с выходомдатчика уровня верхнего бьефа непосредственно и через второй инвертор,а выходы соединены с управляющим .входом блока переключений, а второйвход третьего элемента И соединенс выходом датчика уровня нижнего Обьефа, а выход - с управляющим входом реле,На фиг. 1 схематически представ-.лена описываемая система; на фиг. 2блок-схема устройства управления. 15Система включает затворы 1 , 1,1 перегораживающих сооружений с приводами 2 , 2 , 2 , регуляторы 3 31 ф3, датчики уровня воды нерхнегобьефа 4, 4, 4 з, нижнего бьефа 5,5, 5 а с блоками заданий и сравнений, датчики б, б, б положенияэатворон, блоки 7 , 7, 7 ьвычисления, блоки 81, 8 управления и датчики 9, 9 расхода потребителей,блоки 10, 10, 10., задания, элементы 11 , 11, 11 срав.нения, сумматор 12, блок 13 умножения, инвертор14, элементы И 15, 16, 17, инвертор18, реле 19, имеющее нормально разомкнутые 20 и нормально замкнутые 21 контакты, элементы 15 и 16 соединены ссоответствующими цепями реле 22, включающего либо первую (23, 24)либо вторую (25, 26) группы контактов. Реле22 и группы контактов составляют блокпереключений. Выход инвертора 14 соединен через контакты 24 первой группы реле 22 непосредственно с блоком10 задания регулятора в концерассматриваемого 1-го участка и через нормально открытые контакты 20 реле 19 содним из входов сумматора 12, а черезконтакты 26 второй группы репе 22 инормально закрытые контакты 21 реле19 с блоками задания 10 , 10;, и 4т.д, вышележащих регуляторов 31 + 1;3,2 участков, к которым подключенычерез контакты 23 первой группы реле22 и выход блока 13. Кроме того,выходблока 13 через контакты 25 второйгруппы реле 22 соединен с блоком задания 10 регулятора 31 н конце рассматрив аемого 1-го участк а.Работа системы заключается в следующем.55:При изменении расхода потребителя,например увеличения на ь, первогоучастка с датчика 9 появляется сигнал возмущения, который поступает навход сумматора 12 блока 8. При этомотклонениеуровня воды (понижение) в 10створе датчика 4 вызывает появлениесигнала с блока сравнения датчика 4противоположного по знаку сигналу возмущения, что вызывает срабатываниечерез иннертор 13 и элемент 15 реле 65 22, которое замыкает свои контактыпервой группы 23 и 24 и приводит кподаче на блоки 10, 10 з всех аналогичных сигналов вышележащих участкон,например удвоенного сигнала возмущения с выхода сумматора 12 по цепи12-13-23-21-10, а на блок 101- инвертированного сигнала. возмущения ь).по цепи 12-14-24-10, Поданные сигналы на блоки задания 10 и 101 изменяютвеличины задания регуляторов 3 и 31что приводит к подаче в начале участкарасхода, например, увеличенного надвойную величину возмущения, а в нижележащий участок - расхода, уменьшенного на величину возмущения. Это приводит к выравниванию уровня воды встворе датчика 4 и отключению блокауправления 8,Срабатывание регуляторов 3, 3 и других, включая головной, пройсходит за счет изменения их величины задания блоками 10, 10 и т.д. За счет этого открываются затворы перегораживающих сооружений 1, 1 ь и т.д что приводит к появлению сигналов ошибки с блоков датчиков 4 и 5, 4 ь и 5 ь и т.д., на которые,однаконе реагируют блоки управления 8, 8 ь и т,д. Это происходит из-за отсутствия сигналов возмущения с с датчикон 9, 9 и т.д. Если в этот момент времени появляются сигналы и с этих датчиков, то на блоки задержки вышележащих регуляторов подаются аналогичные рассматриваемым выше сигналы и величины заданий изменяются с учетом знака возмущения. Подача дополнительного. расхода но все вышележащие и рассматриваемый участки канала приводит к ускоренной отработке возмущенияЧерез определенное время н створе датчика 4 изменяется (увеличивается) уровень воды, что приводит к срабатыванию через элемент 16 реле 22 в обратном направлении. Через контакты 25 и 26 второйгруппы реле 22 замыкает цепи изменения величин задания блоков 10, 10 ь всех вышележащих. При этом блок 10 изменяет свою величину задания на двойную величину возмущения, что приводит к подаче в нижележащем участке расхода, увеличенного на величину возмущения по сравнению с тем, который был в участке до нанесения возмущения. За счет этого в створе датчика 4 уровень воды выравнивается и снова отключается блок 8 . Величина задания блока 10 и всех вышележащих уменьшается на величину возмущения по цепи 12-14- 26-21-10 . Таким образом, в вышележащих и рассматриваемом участке устанавливается расход, увеличенный только на величину возмущения, а в нижележащий участок подается расход, увеличенный на двойную величину возмущения,. относительно предыдущего, 723525что обеспечивает компенсацию недостающего расхода.Подача увеличенного расхода в нижележащий участок приводит к тому, что уровень воды в створе датчика 4 изменяется (снова понижается), что вызывает новое срабатывание реле 22 через инвертор 18 и элемент 15, а также реле 19 через элемент 17, так как знаки выходных сигналов с блока задания датчика 5 и сумматора 12 в этом случае совпадают. /Реле 22 замыкает свои контакты 23 и 24 первой группы и создает цепь на изменение величины задания блока 101, уменьшая расход в нижележащий участок на величину возмущения; что обеспечивает .подачу в него расхода, который был в нем до нанесения возмущения в рассматриваемом участке. Одновременно этот же сигнал подается через контакт 20 на вход сумматора 12 й устанавливает его в нулевое состояние. Передачи сигнала на изменение задания блока 10 и других вышележащих пои этом не происходит потому, что по всему каналу устанавливается баланс расходов с учетом нанесенного возмущения, и блок управления рассматриваемого участка отключен и готов к приему нового возмущения На этом перестройка системы закончена. Подача дополнительного расхода в вышележащие и рассматриваемый участки канала резко уменьшает его время прохождения, а следовательно, и величину резервных объемов воды в канале. Изменение расхода в нижележащий участок позволяет свести до минимума время отработки возмущения в рассматриваемом участке, а подача затем двойного дополнительного расхода ему обеспечивает постоянство объема воды в нем и не влияет на качество регулирования системы. Управление перестройкой режимов работы системы по сигналам с датчиков уров- ня воды позволяет снизить требование к точности измерения расходов и времени прохождения по участку, так как сам объект управляет своей перестройкой., Таким образом, система. позволяет существенно уменьшить резервные объемы в участках канала за счет увеличения быстродействия отработки возмущения и уменьшения времени добе- льгания дополнительного расхода по каналу. Формула изобретенияСистема регулирования расходов наканалах с перегораживающими сооружениями, содержащая последовательно соединенные управляющие звенья, кажцоеиз которых состоит из регулятора,вход которого соединен через элементсравнения с блоком задания и блокомвычислений, а выход через привод - сзатвором, связанным с датчиком положения, соединенным с одним из входов блока вычислений, второй и третий входы которого соединены с датчиками верхнего и нижнего бьефа ипервым и вторым входами блока управления, третий вход соединен с датчиком расхода потребителя, а выходы -с соответствующими входами блока задания последующего и предыдущего управляющих звеньев, о т л И ч а ющ а я с я тем, что, с целью упроще 20 ния и увеличения быстродействия системы, блок управления каждого управляющего звена содержит блок переключений с двумя группами контактов,реле с нормально замкнутым и нормаль 25 но разомкнутым контактами, инверторы, элементы И, блок умножения и сумматор, причем выход сумматора соединен со входом блока задания регулятора через последовательно включенныепервый инвертор и первую группу контактов и через последовательно включенные блок умножения и вторую группуконтактов блока переключений, а свходами блока задания регулятора последующих управляющих звеньев - черезнормально .замкнутые контакты реле ичерез блок умножения и первую группуконтактов и через первый инвертор ивторую группу контактов блока переключений, выход сумматора соединен с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены соответственнос выходом датчика верхнего бьефа непосредственно и через второй инвертор,а выходы соединены с управляющим45 входом блока переключений, а второйвход третьего элемента И соединен свыходом датчика уровня нижнего бьефа,а выход - с управляющим входом реле.Источники информации,щ принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 362895, кл. 0 05 В 21/00, 1973.2. Кларк Дж. Буд. Автоматическое.управление каналами. Материалы 8-гомеждународного конгресса по ирригации и дренажу.Варна, 1972.филиал ППП Патен г, Ужгород П ная, 4