Устройство для автоматического регулирования технологического параметра

/00 Ц 5 021 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный государственнйй инстйтут "научно-исследовательских и проектных. работ огнеупорной промышленности(56) Авторское свидетельство СССРМ 829754, кл. С 05 О 22/00, 1979,Авторское свидетельство СССРМ 1011751, кл, О 21 Р 5/00, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКО-"ГО ПАРАМЕТРА(57), Изобретение относится к устройствам,"осуществляющим каскадное автоматиче 2ское регулированйе различными: Непрерывными технологическими:процессами "и может найти прймененйе при регулировании . влажности бумажного полотна, вырабатываемого бумагоделательной машийой. Целью изобретения является повышение качества процесса регулирования. Сущность изобретения: устройство содержит два датчика 4, 11,два регулятора 5, 7, задатчик 6, сумматар 12, два блока дифференцирования 15; 16, два блока переключения 17, 19, два блока коррекции 13, 14 и исполнительный механизм 10. 4 - 5 - 7 - 10; 11-7; 1"1-12-17-18-19 - 14-7; 6 - 5; 6 - 13-12 - 16-19; 6-15-17. 2 ил,Изобретение относится к устройствам,осуществляющим каскадное автоматическое регулирование различными технологическими процессами, и может найтипреимущественно применение в целлюлозно-бумажной промышленности при регулировании влажности бумажного полотна,вырабатываемого на бумагоделательноймашине, в химической промышленностипри регулироваййи таких теплоэнергетических объектов Фак температура теплоносителя в сушильных установках, расход.торкрет-массы при торкретировании внутренней огнеупорной поверхности металлургическйх агрегатов и пр,Цель изобретения - повышение качества процесса регулйрования,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для автоматического регулирования технологического параметра, преимущественно влажности бумажногополотна, включающее датчик технологического параметра; соединенный с первымвходом корректирующего регулятора, выход которого подключен к первому входустабилизирующего регулятора. эадатчиктехнологического параметра, подключенный к второму входу корректирующего регулятора, к первому блоку коррекции и кпервому блоку дифференцирования, датчикпромежуточного параметра соединительный с вторым входом стабилизирующего регулятора, выход которого связан сисполнительным механизмом, сумматор,связанный входами с датчиком промежуточного параметра и с выходом первого блокакоррекции, диодный блок, вход которого. связан с выходом первого блока переключения, подключенного входами с. выходамисумматора и первого блока дифференцирования, и второй блок коррекции, дополнительно содержит второй блокдифференцированйя и второй блок переключения, первый вход которого соединен .с выходом диодного блока, второй вход свыходом второго блока дифференцирования, подключенного входом к выходу сумма тора, при этом вйход второго блокапереключения связан через второй блоккоррекции с третьим входом стабилизирующего регулятораПредлагаемое устройство может бытьреализовано при автоматическом регулировании такого технологического параметракак величина влажности бумажного полотна, вырабатываемого на бумагоделательноймашине,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для автоматического регулирования влажности полотна бумаги; на фиг, 2 -переходные процессы в системе регулирования предлагаемого устройства и известного,Блок-схема (фиг, 1) включает объект регулирования - сушильную часть бумагоделательной. машины, состоящую из сушильных цилиндров 1, по которым проходит бумажное полотно 2 и накат 3 и устройство автоматического регулирования, состоящее иэ датчика 4 технологического параметра -датчика влажности бумаги, корректирующего регулятора 5. задатчика 6, стабилизирующего регулятора 7, включающего усилительно-преобразовательный блок 8 и блок 9 изменяемых параметров настройки воздействующего на исполнительный механизм 10, установленный на линии подачи пара в цилиндры 1, датчика 11 промежуточного параметра - датчика давления пара в сушильных цилиндрах, сумматора 12, первого 13 и второго 14 блоков коррекции, первого 15 и второго 16 блоков дифференцирования, первого блока 17 пе 20 реключения, диодного блока 18 и второго блока 19 переключения.Устройство работает следующим образом.Регулирование влажности бумаги ведется с помощью корректирующего ПИ-ре 30 гулятора 5, получающего сигнал,характеризующий влажность полотна 2, от датчика 4 и сигнал, поступающий от эадатчика 6 Сигнал с корректирующего регулятора 5 является сигналом-заданием для стабилизирующего регулятора 7, Регулятор 7 состоит из двух блоков: усилительно-преобразовательного блока 8,35 первый вход которого соединен с выходом40. коРректирующего регулятора 5, а второй - с выходом датчика 11 промежуточного параметра, выход блока 8 соединен с исполнительным механизмом 10 и блоком 9 изменяемых параметров настройки, вход 45 которого соединен с выходом второго блока14 коррекции, а выход - с входом блока 8регулятора 7.Регулятор 7 отрабатывает ПИ-закон позависимости:50 ( К 1 Л+К 23 Лб т+С, прид =0;Кз Ь+ КлЬ б т + С, при д = 1,где,и - выходной сигнал регулятора 7;Ь- сигнал рассогласования между сигналом с регулятора 5 и сигналом с датчика 55 11;К 1-К 4 - коэффициенты настройки регулятора 7, устанавливаемйе на блоке 9;:С - постоянная интегрирования регулятора 7;1 - время, с;д - сигнал с выхода блока 14.На усилительно-преобразовательном блоке 8 регулятора осуществляется операция определения А,интегрирования сигна ла и формирования выходного сигнала р, а блок 9 регулятора 7 обеспечивает выставление коэффициентов К 1-К 4.С помощью датчика 11 давления, стабилизирующего ПИ-регулятора 7. исполни тельного механизма 10 стабилизируют давление пара в цилиндрах 1, Например, при увеличении (уменьшении) давления пара в трубопроводе перед исполнительным механизмом 10 увеличивается (уменьшает ся) расход пара, подаваемого в цилиндры 1, а следовательно, увеличивается (уменьшается) и давление пара в цилиндрах выше (ниже) заданного корректирующим ретулятором 5 значения. При этом регулятор 7 с 20 помощью исполнительного механизма 10 уменьшает (увеличивает) расход пара на бумагоделательную машину до тех пор, пока давление пара не будет соответствовать заданному значению 25Например. при уменьшении влажности полотна 2 бумаги ниже заданного эадатчиком 6 значения д, регулятор 5 уменьшаетрасход пара, поступающего в цилиндры 1, а при увеличении влажности бумаги - увели чивает расход пара через исполнительное устройство 10, до тех пор, пока текущее значение влажности, воспринимаемое датчиком 4, не будет соответствовать значению, заданному эадатчику 6. Одновременно сиг-35 нал величины задания от задатчика 6 поступает на первый блок 13. коррекции, имеющий передаточную функциюЯ 1(Р)=К 5где Кв - коэффициент усиления блока 13. 40Величина сигнала, подаваемого с блока 13 на вход сумматора 12 определяется величиной сигнала д от эадатчика 6 и соответствует в установившемся режиме сигналу от датчика 11 или,. что равноценно, сигналу от 45корректирующего регулятора 5. Сумматор12 сравнивает сигнал от датчика 11 и сигнал от блока 13, после чего разностный сигнал р поступает на вход блоков 16 и 17. Дойолнительно сигнал эадэтчика поступает и на 50 первый блок 15 дифференцирования, имеющий передаточную функцию видаКб РГ Р+1где Кб - коэффициент усиления блока 15; 55Т 1 - постоянная времени, с;Р - оператор Лапласа.Таким образом, на выходе блока 15 приизменении задающего воздействия д вырабатывается исчезающий во времени сигнал а, управляющий работой первого блока 17 переключения. Блок 17 в зависимости от знака сигнала а, поступающего с блока 15, подключает выход сумматора с входом диодного блока 18. который на выходе формирует гигналрприа(О рО. г рприаО,р(0Оприа О,р 0ОприаО,рфО.Таким образом, на выходе блока 18 в зависимости от направления изменения сигнала д с задатчика 6 формируется детектированный разностный сигнал у= р, Одновременно сйгнал р с сумматора 12 поступает на вход второго блока 16 дифференцирования, имеющего передаточную функцию видаКт РЯз(Р) = Т, +где Кт - коэффициент усиления блока 16,Т 2 - постоянная времени блока 16, Таким образом, блок 16 вырабатывает на выходе сигйал д; амплитуда скорость и направление которого зависит Отвеличйны, направления и скорости изменения сигнала рСигналы уи б поступаютна второй блок 19 переключения, который вырабатйвает сигнал. уприр 0, с 3 Ог уприр 0, д О1, ОприрО,ОООприрО,д 0Далее сигнал Ь поступает на вход второго блока 14 коррекции, вырабатывающего дискретный сигналг 1 приЬО,1 Оприп =О.Сигнал д с блока 14 поступает" на вход блока 9 регулятора 7, где и дискретно изменяет параметры настройки со значения К 1 и К 2 при д =0 на значения Кэ и К 4 при д=1, Причем значения параметров настройки Кз и К 4 соответствуют форсированному воздействию ПИ-регулятора 7 на исполнительный механизм 10, а параметры К 2 и К 1 выбираются,. например; исходя из интег-, рального критерия качества переходного процесса, разработанного для линейных систем регулирования. Предложенная система регулирования моделировалась на АВУ.На фиг, 2 представлены результаты моделирования известного и предлагаемого устройств,Для сушильной части бумагоделательной машины были определены следующие зависимости;7 1756438 8- 10 Р менения промежуточного параметра и науцр: 1; щ (р) = 025 е правление изменения сигнала, поступаю 20 Р+1200 Р+"щего с сумматора. совпадают, позволило5(гдеЮа(Р) - передаточная функция по каналу интенсифицировать процесс регулирова"степеньоткрытиямеханизма 10-давление 5 ния, добиться сокращения времени перепара в цйлиндрах 1": ходного процесса в системе и тем самымщР) - передаточная функцйя по кана- обеспечить повышение качества (равномерлу "давление пара в цилиндрах - сигнал с ность влажности) вырабатываемого бумаждатчика 4 влажйости",:,- ного полотна,Для известного устройства параметры 10 Ф о р м у л а. и з о б р е т е и и янастроек ПИ-регуляторов 7 и 5 были получе- Устройство для автоматического регуны, исходя из йнттегральнОго кРитерйя каче-" лироваяия технологического параметра,ствэ переходного процесса в системе.: преимущественно влажности бумажногоПараметры системы регулирования:полотна, включающеедатчик технологичеМй(Р)=; Я 7(Р)=1; К=415 ского параметра, соединенный с первым16 р + 1.:" . входом корректирующего регулятора; выуутр 1: р ,хол которого лодклюкеи к лереому аходу2 р т 1. " : сттабилизируюотего регуллторе, задатчик.где Щ 7), ЩР)х - перкедатоучнгЫеу фгуйкцйи . технологического параметра, пьдключендатчика 4 влажности и датчика 11 давления 20 ный к вгтгохрому вгходу корректирующего регуПередаточная функцияблока 1 бописъ 1- лятора, к первому блоку коррекции и квэлась: .,. д .: . .: : . первому блокудифференцирования. датчикщр (р - 05."-". промежуточного параметра, соединенный с0,3 р + 1"-.: .:- "вторым входом стабилизирующего регуля Переходные процессы в устройствах 25 торэ; выходкоторого связан с исполнительснймэлись прй единичном скачкообразномным механйзмом; сумматор, связанныйизменеййи величины сигналазадания, по-входомдатчиком промежуточного параметступэющегосзадатчикаб. Параметр Всоот- ра и с выходом первого блока коррекции,ветствует увеличенйю величины елэжности диодный блок, вход которого связан с выхобумэжного полотна, изтмеренногйдатчтиком 4 30 дом первого блока переключения, подклюв известном устройстве (кривая 1) и в пред- ченного входами с выходами сумматора илагаемомУстРойстве(кРиваЯ 2)кАнализ пол- пеРвого блока диффеРенциРованИЯ, и отоученных переходных процессов указывает Рой блок коррекции, о т л и ч а ю щ е е с янэ то, тчгопредйагкаемое устройство позво-: тем; что, с целью повышения качества проляет повысить качтествхо ртегулиРОЬания за 35 цессэ регулирования, устройство дополнисчет увеличения быстродейтствиа системы тельно содержит втмо рой блокна 7-8," " -дйффехренцхирования и второй блок переПредлагаемое устройство может быть ключения. первый вход которого соединен среализовано как на мйкропрогцессорной выходом диодного блока, второй вход - стехнике;такйнгэлокальйыхсредхствахэвто выходом второго блока дифференцироваматики. -: ; : ": " ния. подключейного входом к выходусуммаВведение в устройство реулирбвайия тора, при этом выход второго блокадополнительныхзлементовигвзаимотСвязей переключения свтягхзан через второй блокмежду ними позволяет осуществлять форси- коррекции с третьим входом стабилизируюрованное воздействйе нэ исполнительныте 45 щего регулятора;механизм в моменты,когда нмэгправление йЗ1756438 Составитель В, ВознесенскийТехред М,Моргентал Корректор Л. Лукач дакто л аз 3066 ТиражПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101