Устройство для программного регулирования температуры

)тным протехннческооздовскии СССР1983.СР1984. тв 19 ОГО РЕк области ия, в част- ммного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР, ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Специальное конструктехнологическое бюро с опизводством Минского радиого института(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ,автоматического регулировности к устройствам прогр цифрового регулирования температуры в электротермических установках. Целью изобретения является повьппение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет организации многоциклового программного регулирования температуры с автоматическим управлением от пуска доостанова устройства. Устройство содержит пусковой элемент, блок управления, первый и второй счетчики, реверсивный счетчик, блоки памяти и ввода программы, управляемый делитель частоты, компаратор, алгебраический сумматор, линеаризатор, аналого-цифровой преобразователь, преобра- в зователь кодов, блок синхронизации, генератор импульсов., таймер, тиристорньн нагреватель, датчик. теи- С пературы, объект. 2 з.п. ф-лы, 2 ип, 144299Изобретение относится к устройствам для программного регулирования температуры различных технологических процессов, в частности для5прецизионного регулирования температуры в электротермических установках,Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных 10возможностей устройства.На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - функциональная схемаблока управления. 15Устройство содержит пусковой элемент 1, блок 2 управления, первыйсчетчик 3, блок 4 памяти и блок 5ввода программы, управляемый делитель 6 частоты, компаратор 7, лине Оаризатор 8 характеристики датчикатемпературы, реверсивный счетчик 9,аналага-цифровой преобразователь(ЛЦП) 1 О, алгебраический сумматор11, тиристорный исполнительный элемент 12, нагреватель 13, датчик 14температуры, технологический объект15, блок 16 синхронизации, генератор17 импульсов, второй счетчик 18.,таймер 19 и преобразователь 20 ко- Зцда,Блок 2 управления состоит из КБтриггера 21, элемента И 22 и Втриггера 23, причем Ь-вход триггера21 является вторым входом блока 2управления, К-вхад КЯ-. триггера21 - первым входом, вход элементаИ 22 - четвертым входам а К-входР-триггера 23 - третьим входом блока 2 управления. Выход КБ-тригге- щра 21 является третьим выходом, инверсный выход 0-триггера 23 - первым, а прямой выход 0-триггера 23вторым .выходами блока 2 управления.45Устройство работает следующим об"разом.Перед началом работы с помощьюблока 5 ввода программы в блок 4 памяти заносятся данные о программерегулирования температуры (число цик 5 Олов регулирования, длительность каждого цикла, скорость и направлениеизменения температуры в цикле, предельная температура цикла),При переключении устройства врабочий режим Р-триггер 23 блока 2управления устанавливается в нуль, апервый счетчик 3 блока задания программы - в начальное состояние (цепиустановки не показаны), При этом навьиоде блока 4 памяти появляется информация о первом цикле программы.От пускового элемента 1 на первыйвход блока 2 управления поступаетодиночный импульс, устанавливающийК 8"триггер 21 в единицу. Высокий уровень с первого выхода блока 2 управления, поступая на вход элемента И 22,включает блок 16 синхронизации, вырабатывающий импульсы с частотой промышленной сети,С выходов блока 4 памяти поступает информация о первом цикле программы: код скорости изменения температуры с первого выхода - на первыйвход управляемого делителя 6 частоты,кад максимальной температуры с второго выхода - на первый вход кампаратора 7, кад времени выдержки данной температуры с третьего выхода -на первый вход таймера 19.Поскольку В-триггер 23 блока 2управления находится в нулевом состоянии, высокий уровень с второго выхода блока 2 управления поступает науправляемый делитель 6 частоты ивключает его. Импульс с выхаца блока16 синхронизации привязанный к началу полупериода сетевого напряжения, запускает генератор 17 импульсов,Импульсы с выхода генератора 17,поступают на вход управляемого делителя 6 частоты, с выхода которого насчетный вход реверсивного счетчика 9подаются импульсы с частотой следования, определяемой заданным. из блока,4 памяти кодом скорости изменениятемпературы. 1(од с выхода счетчика9 поступает на второй вход компаратора 7, На первый вход компаратора 7подается код заданной температуры изблока 4 цамяти. Управляющие сигналыс второго и третьего вьиодав кампаратора 7, поступающие на входы изменения направления счета реверсивногосчетчика 9, устанавливают режим нарастания или снижения температуры взависимости от соотношения кодов навходах компаратара 761В случае нарастания температуры содержимое счетчика 9 увеличивается до тех пор, пока вьиодной код счетчика 9 меньше кода, поступающего на первый вход компаратора 7, вьиодной код ре" версивного счетчика 9, соответствуюз14429 ;щий текущему значению температуры в данный момент времени, поступает на первый вход алгебраичеСкого сумматора 11, На второй вход последнего5 подается выходной сигнал датчика 14 температуры, преобразованный АЦП 10 в цифровой код и линеаризованный в линеаризаторе 8, Разностный сигнал с выхода алгебраического сумматора 11 1 О поступает на вход преобразователя 20 кодов, который в зависимости от требуемого закона изменения температуры формирует код на выходе, поступающий на информационный вход второго 15 счетчика 18. После обработки заданного интервала времени выдержки постояной температурь; на вь;ходе таймера 19 появляется импульс, по третьему входусбрасьвающий Р-триггер 23 блока 2 управления, Низкий уровень на первомвходе. блока 2 управления переключает первый счетчик 3, который задает адрес следующей команды (следующего цикла) программы, Если в следующем цикле продолжается режим нагревания технологического объекта 15, топроцесс продолжается описанным образом,Если начинается режим охлаждения,тогда код на первом входе компаратотора 7 оказывается меньше хода навтором входе. Сигналы на первом ивтором входах компаратора 7 переводятреверсивный счетчик 9 в режим вычитания. Импульсы с выхода управляемогоделителя 6 частоты уменьшают содержимое реверсивного счетчика 9. Выходной код счетчика 9 подается на второй вход алгебраического сумматора11, на первый вход которого поступает сигнал с датчика 14 температуры. Код на втором входе алгебраического сумматора 11 меньше, поэтому выходной код алгебраическогосумматора 11 переключает преобразователь 20 кода таким образом, что на Передним фронтом импульса с выхода блока 1 б синхронизации этот код каждый полупериод сетевого напряжения записьвается во второй счетчик 18.С выхода генератора 7 импульсы, поступающие на счетный вход второго счетчика 18, увеличивают его содержимое до появления импульса пере полнения, Импульс переполнения с выхода второго счетчика 18 включает н каждый полупериод тиристорный исполнительныи элемент 12, задающий мощность нагревателя 13. Температура технологического объекта 15 увеличивается до тех пор, пока коды на входах алгебраического сумматора 11 не сравняются, т.е. сигнал с датчика температуры (преобразованный в код35 и линеаризованный) становится равным выходному коду реверсивного счетчика 9, В этот момент импульс т:ереполнения счетчика 18 появляется в самом конце каждого полупериода сетевого ,напряжения, и на нагреватель 13 подается минимальная мощность.Таким образом, в данном контуре регулирования производится поддержание температуры технологического объекта 15, равной коду реверсивного счетчика 9. Поскольку содержймоереверсивного счетчиха 9 увеличивается, то увеличивается и температура технологического объекта 5, При этом линеаризатор 8 обеспечивает линейное изменение выходного сигнала датчика 14 температуры во всем температурном диапазоне, а преобразователь 20 кода позволяет изменить подводимую к нагревателю 13 мощность1 в зависимости от величины выходного кода блока вычитания, т.е. устанавливать определенный закон приближения температуры технологического объект 5 к заданной,В момент совпадения кодов на входах компаратора 7 на его первом выходе появляется высокий уровень, который поступает на четвертый вход блока 2 управления и устанавливает через элемент И 22 Р в тригг 23 в единицу. Тем самым выключается управляемый де - литель б частоты низким уровнем с первого выхода блока 2 управления и останавливается реверсивный счетчик 9.Высокий уровень с первого выхода компаратора 7 подается также на запускающий вход таймера 1 9, записывая в него код с выхода задания интервала времени постоянства температуры блока ., памяти н разрешая работу таймера. На вход синхронизации таймера 19 поступают импульсы с выхода блока 1 б синхронизации. Таймер 19 в соответствии с кодом. поступившим на его вход задания интервала времени, отсчитывает время вьдержки заданной температуры.1442979 третий вход второго счетчика 18 поступает код, обеспечивающий отключение тиристорного исполнительного элемента 12 и нагревателя 13, Техноло 5 гический объект 15 и вместе с ним датчик 14 температуры начинают охлаждаться, Код на втором входе алгебраического сумматора 11 уменьшается,Если он становится меньше кода на его 10 первом входе, то включается нагреватель 13 и поднимает температуру технологического обьекта 15. Тем самым обеспечивается заданная скорость охлаждения технологического объекта 15. 15Когда на обоих входах комйаратора 7 значения коцов совпадут, высокий уровень на его первом выходе аналогичпо описанному отключает управляемый усилитель частоты, т.е, оканчи вается режим охлаждения, и включает таймер 19, т.е. начинается режим выдержки темпера. туры, после чего выполняется следующий цикл. выход сумматора соединен с входомпреобразователя кодов, выход. которого соединен с задающим входомвторого счетчика, выход которогосоединен с входом тиристорного исполнительного элемента, вход синхронизации второго счетчика соединен свыходом блока синхронизации, входомсинхронизации генератора импульсови входом синхронизации таймера,счетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора импульсов и входом опорного сигнала управляемого делителя частоты, входостанова которого подключен к вто- .рому выходу блока управления, третий выход которого соединен с первым входом блока синхронизации,третий вход блока управления соеди.-нен с выходом таймера, зацающий входкоторого соединен с выходом заданияинтервала времени поддержания постоянной температуры блока памяти,запускающий вход таймера. соединенс четвертым входом блока управленияи с первым выходом компаратора, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами изменения направления счета реверсивногосчетчика, второй вход блока синхронизации соединен с фазовым проводомсети, выход реверсивного счетчикасоединен с вторым входом сумматора. 2 бФормула изобретения 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тсм, что блок уп" равления содержит ЙБ-триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим Вхоцом В триггера, причем обнуляющий вход КВ- триггера является вторым, установочный вход ЕЯ-триггера - первьм, обнуляющий вход П-триггера - треть" им, а второй вход элемента И - четвертым выходами блока управления, инверсный выход Э-триггера является первым, прямой его выход - вторым, прямой выход КЯ-триггера - третьим выходами блока управления, установочный вход Э"триггера соединен с выходом источника сигнала уровня . 3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, в него введены аналого-циФровой преобразователь, выходом соединенный с входом линеариэатора характеристики дат 1. Устройство,цля программного регулирования температуры, содержащее датчик температуры, алгебраический сумматор, также тиристорный исполни тельный элемент, соединенный с нагревателем, установленный па технологическом объекте, пусковой элемент, соединенный с первым входом блока управления, первый выход которого Я соединен со счетным входом счетчика, соединенного выходом с входом задания цикла программы регулирования температуры блока памяти, информационный вход которого соединен с вы ходом блока ввода программы регулирования температуры, выход задания скорости изменения температуры блока памяти соединен с входом управляемого делителя частоты, выход задания уровня температуры - с входом компаратора, выход окончания программы термообработки с вторым входом бло"ка управления, выход управляемого делителя частоты соединен со счет ным входом реверсивного счетчика, соединенного выходом с вторым входом компаратора, также преобразователь кодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и 55 расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок синхронизации, генератор импульсов, второй счетчик и таймер, причем1442979 Составитель Я. ГречишниковРедактор О. 10 рковецкая Техред Л.Сердюков орректорМ. Демч Зак Тираж 866 Подписственного комитета СССРобретений и открытий-35, Раушская наб., д, 4/5 водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 П чика температуры, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом датчика температуры,384/45 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, Жа выход линеаризатора характеристики датчика температуры - с первымвходом алгебраического сумматора.