Устройство для программного регулирования

нори Битллетен долан изобретений и открытий Опублик 53) УДК 621.555.Дата опубл я описания 15 72) Авторы изобретен В.Г.Воронов, П.А.Качанов и вчаре рьковский ордена Ленина политехничеим.В.И,Ленина 1) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО Д ГРАИИНОГО РЕГУЛИ пользованием при задании и сравнениианалоговых величин, а также с дифференцированием аналоговых величин.Известно также устройство для регулирования температуры, содержащее 5 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 режимме, управляя тиристорным ключом с помощью импульсной последовательностис постоянной скважностью 1 2. Недостатками у низкая точность,логовой формой пр и относительная с ная наличием двух 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 объ екта с заданной и управлении сигналом ошибки работой исполнительного устрой ства. Кроме того, устройство содержит дополнительный канал регулирования по мощности нагревателя 11.Недостатком устройства является не высокая точность, что связано с истройства являются то связано с анадставления сигналов, ожность, обусловлензадатчиков.3 94366Наиболее близким по техницескойсущности к предлагаемому являетсяустройство для программного регулиро.вания, содержащее генератор импуль"сов, соединенный с блоком памяти ипереключающим элементом, выход которого связан с исполнительным блоком, управляющим работой нагревателя, датчик температуры, соединенный с другимвходом блока памяти и элементов срав нения, к другому входу которого подключен программный задатчик, а выходсоединен непосредственно с исполнительным блоком и через элемент задержки с блоком памяти, выход которого 15 соединен с другим входом переключающего элемента, Элемент сравнениясравнивает заданные значения параметра задатчика с действительным значением, поступающим от датчика. Исполнительный блок включает или увеличивает и выключает или уменьшает мощность нагревателя, Генератор, блокпамяти и переключающий элемент обеспечивают программное изменение температуры, причем команды, соответствую- щие точкам изменения программы, подаются в блок памяти с элемента задержки 3.Недостатком указанного устройстваявляется относительно невысокая точность выполнения программы, связаннаяс применением аналоговых уставок иэлемента сравнения.Целью изобретения является .повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем,что устройство содержит аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, а программный задатчик выполненв виде распределителя импульсов, сое- диненного с элементами ИЛИ,. выход одного из которых подключен к входу бло ка памяти и входу элемента задержки,связанных выходами с соответствующи 45 ми входами элемента сравнения, входы других элементов ИЛИ подключены ко входам переключающего элемента, а датчик температуры через аналого-цифровой преобразователь соединен с эле 50 ментом сравнения, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь соединен со вторым входом исполнительного блока.Введение цифро-аналогового преоб разователя (ЦАП), аналого-цифрового55 преобразователя (АЦП) и указанные соединения позволяют существенно повысить точность выполнения программы. 5 аНа 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 4, 5,6. Выходы элементов 4 и 5 соединены со входами переключающего элемента 7, который может быть выполнен в виде К 5-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 14, который может быть выполнен в виде ключа 15, сумматора 16 и источника напря- жения 17. К другому входу исполнительного блока 14 подключен выход переключающего элемента 7, а выход исполнительного блока 14 соединен с нагревателем 18, расположенным вместе с датчиком 10 в объекте регулирования 19.Работа устройства основана на аппроксимации программы участками разгона (нагрева) и торможения (остывания) обьекта регулирования 19.Устройство работает следующим обр азам.1 В исходном состоянии на выходе переключающего элемента 7 - "0", 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 7 в"1". Тем самым открывается ключ 15 и напряжение источника 17 подается на нагреватель 18. Выходная величина возрастает во времени. В момент времени С, предшествующий узлу аппроксимации (момент времени 1 ) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 6. Этим импульсом из блока памяти 8 извлекается код й, прямо пропорциональный значению параметра в точке а, Через время, определяемое элементом задержки 9 и необходимое для выборки кода из блока памяти 8, разрешаетсяЪ 94366 сравнение кода М и кода М, соответствующего действительному значению параметра в момент времени С 1. Причем элемент сравнения 12 определяет не только величину разности М =М , но з4,Я и ее знак.В моментвозможны три варианта.М,1-М=О (точка а). В этом случае .выходное напряжение ЦАП 13 равно нулю и на нагреватель подается прежнее на пряжение источника 17, те. программа идет по участку а-о (фиг.2).М -М, с О (точка а),В этом случае напряжение на выхоед ЦАП 13 отрицательно по знаку, а по величине-про порционально разностикодов, а значит, и разности параметров в точках а и а . Результирующее напряжение на выходе сумматора 16 уменьшается и программа идет по участку а -Ь. Посколь ку напряжение, подаваемое на нагреватель 18, пропорционально разности температур в точках а и а , а интервал й 2-С Фиксирован, то в момент й 2 регулйруемый параметр придет в узел 2 З аппроксимации В10 (тоцка . ). В этом случае. напряжение на выходе ЦАП 13 положительно по знаку, а по величине - пропорционально разности температур зв в точках а и а " . По причинам, изложенным выше, в момент С регулируемый параметр окажется в точках 4 .В этот же момент времени (2 ) появляется импульс на выходе элемента ИЛИ 5, который устанавливает переключающий элемент 7 в "О", прекращая тем самым подачу напряжения на нагреватель 18, т.е. программа идет по .кривой остывания (точкиЯ-С), и в мо. - мент времени с импульс, появляющийся на выходе элемента ИЛИ 4, вновь устанавливает переключающий элемент 7 в "1".Для точной коррекции программы не-обходимо выдерживать интервал времени 1 С для всех узлов аппроксимации типа узла 4 одинаковыми. Это условие обеспечивается соответствующим подключением выходов распределителя 3 к элементам ИЛИ 4 и 5.Увеличением числа точек типа точки а можно корректировать программу 5 6не один раз, а несколько, .повышая тем самым точность выполнения прог-. раммы.;Предлагаемое устройство, обладая существенно более широкими возможностями в смысле разнообразия реали- зуемых программ, позволяет значительно повысить точность выполнения программы, что в целом ряде процессов (процессы сушки капиллярнопористых строительных материалов, диффузионные процессы, выращивание монокристаллов) является чрезвычайно важным и положительно сказывается на качестве (проценте выхода годных) изделий. Формула изобретенияУстройство для программного регулирования, содержащее генератор импульсов, программный задатцик, переключающий элемент, к выходу которогочерез исполнительный блок подключеннагреватель, блок памяти, элементзадержки, элемент сравнения и датчиктемпературы, о т л и ч а ю щ е е с ятем, цто, с целью повышения точностиустройства, оно содержит аналого-цифровой и цифро"аналоговый преобразователи, а программный задатцик выполненв виде распределителя ийпульсов, 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 черезаналого-цифровой преобразователь соединен с элементом сравнения, выходкоторого через цифро-аналоговый преобразователь соединен с вторым входом исполнительного блока..Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРН 3656911 кл. 6 05 О 23/19; 1973.2. Авторское свидетельство СССРИ 398933, кл. 6 05 0 23/19, 1973.3. Авторское свидетельство СССРУ 483660, кл. 6 05 0 23/19, 1975943665 дакт Заказ 5106/53 Тираж 914 По ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раувская набе