Устройство для управления сопряженными по нагрузке дозировочными агрегатами

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЮТЙЛЬСТВУ(22) Заявлено 18,09,74(2) 2061326/18-24 ов 637792 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования осударстеенкый комктетСовета Мкккстроо СССРоо делам кзооретенкйи открытий Бюллетень Жнсання 15 12 УЙК 621.3(.ОЫ 3 8 72) Автор изобрет аучно-исследовательский и проектный институт по ксмплекс автоматизапнн нефтяной и химической промышленности) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СОПРЯЖЕННЫМ ПО НАГРУЗКЕ ДОЗИРОВОЧНЫМИ АГРЕГАТАМИь ками агн вреыч Изобретение относится к автоматике н вычислительной технике н может быть ис- пользовано, например, для непрерывного автоматического приготовления многокомпонентных смесей высокого качества с применением дознровочных агрегатов в производствах химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической н других отраслей промышленности.Известно устройство управления доэнровочнымн агрегатами, содержащее приводы постоянной скорости, соединенные с агрегатами через регулирующие органы, управляющие входы которых соединены через исполнительный механизм н блок управления с выходами минимизирующих блоков, выполненных нз цифрового нуль-органа, реверсивного н вычнтающнх счетчиков, удвонтеля час тоты н логического блока, цифровой задатчнк скорости н датчик скорости, подключенные выходами к входам цифровых нуль-органов, блок выбора режима, блок коэффициентов и синхронизнрующее устройство в каждом канале управления, выполненное иэ реверсивного счетчика н арифметического устройства, причем выход первого минимизирующего блока через блок коэффнцнентов соединен с входами сннхроннзнрующнх устройств, выходы которых соединены с входамн соответствующих минимизирующих блоков 1.Это устройство позволяет повысит чество прнготавлнваемого дознровочны регатами продукта за счет мнннмизацн меня компенсации рассогласованнй между интегральными значениями динамических ошибок, накопленных в каналах управления эа время компенсации рассогласования по производительности первого дознровочного агрегата, имеющего наименьшую скорость изменения производительности.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для управления сопряженными по нагрузке дознровочнымн агрегатами, содержащее цифровой задатчнк скорости, подключенный к входам блока задания соотношений производительности агрегатов и блока выбора режима, н блок сопряжения, выходы блока соотношений подключены к первым входам цифровых нуль-органов, первые входы каждого нз которых через соответствую. щне удвонтелн частоты подключены к в нтающим счетчикам, а вторыс выходы - ксУстройство содержит цифровой задатцнк скорости 1, блок 2 задания соотношений производительности агрегатов, блок 3 выбора режима, блок 4 сопряжений, являющиеся общими для устройства, дозировочные агрегаты 5, 6, приводы постоянной скорости 7, 8, регулирующие органы 9, 10, исполнительные механизмы 1, 12, блоки 13, 14 управления ими, датчики скорости 15, 16, логические блоки 17, 18, цифровые нуЛь-органы 19, 20, реверсивные счетчики 21, 22, вычитающие счетчики 23, 24 и удвоители частоты 25, 26. Все каналы управления устройства, кроме первого, содержат также переключатели 27, элементы И - НЕ 28, преобразователь 29 кода, дешифратор 30 и дополнительные переключатели 31, 32.Выходы 33, 34 блока 2 соотношений, в котором осуществляется умножение общего задания на соответствующие масштабио 45 50 55 логическим блокам, выходы последних через последовательно соединенные блоки уиравле. ния, исполнительные механизмы и регулирующие органы, вторые входы которых соединены с приволами постоянной скорости, соединены с дозировочными агрегатами, дат. чикч скорости дозировочных агрегатов соединены с вторыми входами цифровых нуль- органов, третий выход цифрового нуль-органа дозировочного агрегата с наименьшейскоростью изменения управляемогс параметра соединен с реверсивным счетчиком 2.Минимизируя время, в течение которого приготавливаемая смесь подается с нарушением заданного соотношения, известное устройство имеет при этом большие динамичес. кие ошибки в подачах компонентов, что приводит к ухудшенио качества приготавливаемой смеси в переходных процессах, Кроме того, наличие блока задержек, содержащего многоканальные блоки умножения и преобразования кода во временной интервал, . усложняет реаЛизацию устройства.2 ОБель изобретения - повышение точности устройства и улучшение качества приготавливаемой смеси,Для этого в предлагаемое у:тройство введены переключатели, элементы И - НЕ и де. шифраторы, третьи выходы цифровых чуль. органов дозировочных агрегатов, кроме аг.регата с наименьшей скоростью изменения управляемого параметра, соединены черезпоследовательно включенные первые переключатели и элементы И - НЕ с реверсивными счетчиками, выходы которых через последовательно соединенные преобразователи кода, дешифраторы и вторые переключатели соединены с соответствующими логическимиблоками, управляющие входы первых переключателей соединены с выходами блока сопряжения.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для двух каналов управленияя. руюпис коэффициенты, иолклю и ны к олним вхолам цифровых нуль. органов 19., 20, а к их другим Входам иолклк)цены ны холы датчиков скорости 15, 16. Выхолы 35, 36 цнф. ровых нуль-органов 19, 20, на которых фор. мируется знак рассогласования, подключены к логическим блокам 17, 18 и к блоку 3 выбора режима; выходы 37, 38, на которых формируется абсолютное значение рассогласования, подклюцены к сигнальным входам удвоителей частоты 25,. 26; выходы 39, 40, на которых формируется сигнал момента равенства по величине сравниваемых сигналов, подключены к входам соответствуюшнх логических блоков 17, 18, причем выход 39 первого цифрового нуль-органа 19 подключен к входам всех логических блоков; выходы 41 - 44, на которых формируются значения текущего рассогласования с учетом знака, подключены к сигнальным входам реверсивных счетчиков 21, 22 в первом канале управления непосредственно, а во всех остальных каналах - через переключатель 2 и элемент И - НЕ 28. Выхолы 45, 46 реверсивных счетчиков 21, 22, на которых формиру. ется сигнал обнуления счетчика, подключены к входам логических блоков 17, 18; выхо. лы 47, 48, на которых формируются сигналы знака числа в счетчике, подклюцены в первом канале управления к управляющему входу вычитаюгцего счетчика 23, а во всех остальных каналах управления - к управляюгцим входам вычитающего счетчика 24, логи. ческого блока 18 и преобразователя 29; выходы 49, 50, на которых образуется текущее значение кода числа в счетчике, подключены к установочному входу вычнтающих счетчиков 23, 24, а во всех каналах уирааления, кроме первого, - также к сигнальному входу преобразователя кода 29,Выходы 51, 52 логических блоков 17, 18 подключены к опрашиваюшему входу реверсивных счетчиков 21, 22 и к запускающему входу удвоителей частоты 25, 26; выходы 53, 54 подключены к входам обнуления вычитающих счетчиков 23, 24; выходы 55 во всех каналах управления, кроме первого, подключены к управляющим входам переключателя 27; выходы 56, 57, на которых формируется сигнал управления, подключены через блоки управления 13, 14, исполнительные механизмы 11, 12 - к вхолам регулирующих органов 9, 10, изменяющих скорость вращения дозировочных агрегатов 5, 6 и получаюших вращение от приводов постоянной скорости 7, 8, Выходы 58, 59 блока сопряже. ния 4, на которых формируются сигналы приведения рассогласования первого канала управления к 1-му каналу управления, иодклю. цены к сигнальным входам переключателя 27. Выходы 60, 61 лешифратора подключены через переключатели 31, 32 к нхолам логического блока 18,Работает устройство слелующим образом.45 5055 Сигнал общего зялания устройства, иостуиакиций с цифрового задятчика скорости 1 (или от управляющего сигнала н следящих системах) н виде частотно. импульсного сигнала, масштабируется в блоке со. отношения 2 н соответствии с требуемыми соотношениями между смешиваемыми компонектами путем умножения его на масштабирующие коэффициенты. С выходов 33, 34 блока 2 сигналы эалания поступают на входы соответствующих цифровых нуль-органов 19, 20, в последних они негрерцвно сравниваются с частотно-импульсными сигналами 1;., пропорциональными текущим значениям производительностей дозировочных агрегатов 5, 6 и поступающими с датчиков скорости 15, 16, подключенных к дозировочным агрегатам. Сигнал рассогласования +Ь(по произволительности агрегата поступает на счетные входы реверсивных счетчиков 21, 22 в первом канале управления непосредственно, а во всех остальных - через последовательно соединенные переклю( чатель 27 и элемент И - НЕ 28.Переключатель 27 в зависимости от сигналов управления, поступающих от логического блока по выходам 55, пропускает на входы реверсивного счетчика 22 либо только сигнал рассогласования, либо на разные25 входы пропускает сигнал от цифрового нуль- органа 20 и сигнал от блока сопряжения 4. Блок 28 подавляет совпадающие импульсы, поступающие на разные входы реверсивного счетчика 22 одновременно во времени, чем м обеспечиваетея нормальная работа реверсив- ного счетчика При изменении задания в блоке 3 формируется сигнал требуемого режима работы (возмущение по заданию), поступающий ка входы логических блоков 17, 18 и определяющий требуемый алгоритм работы каналов управления. В первом канале управления с минимальной скоростью изменения производительности, определяемой динамическими свойствами дознровочного оборудования, сигнал рассогласования непрерывно интегрируется в реверсивном счетчике 21, в результате чего на выходах 49 его разрядов образуется текущее значение интегральной динамической ошибки (ИЗДО) первого канала управления. При превышении величиной ИЗДО заданной зоны нечувствительности в логическом блоке 17 по сигналу с выхода реверсивного счетчика 21 формируется сигнал управления, по которому в зависимости от знака регулирующий орган 9 начинает менять с максимально возможной для оборудования скоростью производительность дозировочного агрегата 5 е сторону компенсации рассогласования Л, В момент компенсации этого рассогласования ио сигналу + Л= 0 с выхода 39 цифрового нуль-органа 19 изменение производительности первого дозировочного агрегата прекращается. Во всех осталькцх кяиялях управления н реверсивном счетчике 22 сущестнляется непрерывный иро. цесс определения разницы между ЗДО иер. ного канала, прннеденного к соответствующе. му каналу управления, и ИЗДО соответствующего канала управления. Образующаяся разность между приведенными ИЗЯО первого и соотнетстнукнцего каналов управления непрерывно сравнивается с заданной лчя 1.го канала зоной реакции, определяемой допус. тимой лкямич ской ошибкой нарушения по. дачи 1-го компонентаПревышая эту зону реакции, в логичес. ком блоке 18 формируется сигнал управле. ния. Формирование этого сигнала производится следукнцим образом,Младшие разряды реверсивного счетчкка 22 подключены к преобразователю 29, В зависимости от знака разности в счетчике 22 на его выходах 50 образуется .чибо прямой, либо обратный код, Сигналом знака кода по выходу 48 управляется преобразователь 29 кода. Если код числа прямой, то он передает. ся на выход преобразователя 29 кода без изменения. Если же кол обратный, то ок преобразуется в прямой. Следовательно, на выходе преобразователя 29 кода всегда находится прямой код чис,ча в реверсивном счетчике 22. К выходам преобразователя 29 кола подключек дешифратор 30. По достижении кодом разности эалякиых величии, устанавливаемых переключателями 31, 32, ка их выходах появляются сигналы, поступающие иа входы логического блока 18. С помощью переключателя 31 станавливается значение заданной зоны нечувствительности по ИЗДО, а с помощью переключателя 32 - значение зоны реакции, При превышении числом разности н реверсивном счетчике 22 заданной для 1-го канала зоны реакции на выходе пере лючателя 32 образуется сигнал, по которому в логическом блоке 18 формируется сигнал управления, изменяющий с максимально возможной скоростью производительность 1-го лозироночного агрегата 6 в сторону компенсации этой разности, Вначале производительность 1-го дозировочного агрегата 6 меньше приведенной проиэводителькостн первого агрегата 5, а ИЗДО (.го канала больше приведенного ИЗДО первого канала управления, так как изменение производительности 1-го агрегата начинается с запаздыванием относительно первого агрегата, определяемым заланной зоной реакции, ко затем из-зя разности скоростей изменения производительностей (в первом канале она наименьшая) оии сначала уравкиваются по величине, я зятем производительность 1-го агрегата сгниет больше приведенной проиэволительвц ги перно. го агрегата. Соответственно ИХ 1 Оо кяияла начинает приближаться к нс,ичиис к приведенному ИЗЛО иерног к;и;ля.5 1 О 15 2 О формула иэобретекия 7В м 1 мент компенсации рассогласования между сравниваемыми приведенными ИЗДО на выходе 46 реверсивного счетчика 22 появ. ляется сигнал, по которому логический блок 18 формирует сигнал управления, реверси. рующий направление изменения производительности 1-го агрегата, которая начинает уменьшаться, достигая сначала значения при веденной производительности первого агрегата, а затем становится меньше ее, при этом ИЗДО 1-го канала сначала уменьшается относительно приведенного ИЗДО первого канала, а затем приближается к нему. В момент компенсации рассогласования по сравниваемым ИЗДО на выходе 46 реверсивного счетчика 22 вновь появляется сигнал, по нему реверсируется направление изменения производительности 1-го агрегата, Аналогично работает устройство и при ревер сировании направления изменения производительности 1-го агрегата в моменты компенсации рассогласований по сравниваемым ИЗДО,Благодаря такому алгоритму работы устройства ИЗДО 1.го канала в переходном процессе следит за изменением приведенного ИЗДО первого канала, отклоняясь от него на величину, не превышающую зоны реакции. Г 1 одобным образом работают и все остальные каналы управления, кроме первого.Изменение производительности всех дозировочных агрегатов прекращается по сигналу компенсации рассогласования по производительности первого агрегата, поступающему с выхода 39 цифрового пуль-органа 19 на логические блоки всех каналов управления, В этот момент в разных каналах управления могут остаться нескомпенснрованными небольшие величины остатков.рассогласоваиий между сравниваемыми приведенными ИЗДО, Эти остатки образуются из-за нелинейностей, люфтов, инерционности, нечувствительности и ошибок в работе блоков устройства, Компенсация этих остатков за минимальное время осуществляется путем измененияя производительности соответству ющеТо агрегата с максимально возможной скоростью в сторону компенсации остатка и реверса направления изменения производительности в момент компенсации половины этого остатка. В 1-ом канале управления этот алгоритм реализуется следующим образом.Если в момент компенсации рассогласования по производительности первого агре. гата величина остатка в реверсивном счетчике 22 превышает зону нечувствительности по ИЗДО, то управляющим сигналом с вы. хода логического блока 18 по выходу 52 код остатка переписывается из реверсивного счет. чика 22 в вычитающий счетчик 24, после чего запускается удвоитель частоты 26, на вход которого с вихода 38 цифрового нуль. 8ор ана 20 пол)паст бсолю вал величина сигнала рассогласования. С выколи удвоите. лн часготы 26 на счетный вход счегчика 24 начинают пост)паешь им/1 ульсы ) двоенной чдсготы. В зависимости от знака кода с выхода 48 реверсивного счетчика 22 вычитающий счетчик 24 устанавливается в такое положение, что счетные импульсы описыва. ют записанное в счетчик число, Списание иэ счетчика 24 записанного в него остатка уд. военным рассогласованием равноценно описанию половины остатка. Сигналом списания числа в счетчике 24, поступающим с его выхода на логический блок 18, осуществляется реверс исполнительного механизма 2, меняющего производительность агрегата в обратную сторону, Далее устройство работает аналогично до тех пор, пока в момент компенсации рассогласования по производительности соответствующего агрегата величина остатка в реверсивном счетчике не станет меньше заданной зоны нечувствительности, которая выбирается меньше эоны реакции. Предлагаемое устройство, благодаря введению во все каналы управления, кроме первого, преобразователя кода, дешифратора .и дополнительных переключателей, позволяет существенно уменьшить динамические ошибки нарушения соотношения между смешивае. мими компонентами в переходных процессах, благодаря слежению ИЗДО каждого канала за приведенными к этим каналам ИЗДО первого канала.упра влепи я, имеющего наименьшую скорость изменения производительности агрегата. Графоаналитический расчет для случая, когда скорость изменения производительности 1-го агрегата в шесть раэ больше приведенной скорости измейения производительности первого агрегата, показал, что динамическая ошибка нарушения соотношения в предлагаемом устройстве не превышает +2 ОЙ, тогда как в прототипе она достигает + 20% от приведенного ИЗДО первого канала, Кроме того, общее отклонение в подаче 1-го компонента за время переходного процесса в прототипе значительно больше, так как динамическая ошибка нарушения соотношения одного знака. В предлагаемомже устройстве отклонение в подаче 1-го компонента за время переходного процесса близко к нулю, так как динамические ошибки нарушения соотношения в моменты ревер. сов исполнительных механизмов меняют знак, и отклонения взаимно компенсируются. Благодаря этому существенно повышается динамическая точность работы устройства, а вместе с ней и качество приготавливаемой смеси. Устройство для управления сопряженными по нагрузке дозировочными агрегатами, 637792 содержапц е ифровой задатчнк скорости, подключенный к входам блока задання со. отношений производительности агрегатов н блока выбора режима, и блок сопряжения, выходы блока соотношений подклкщены к первым входам цифровых нуль-органов, первые вьходы каждого иэ которых через соответствующне удвоители частоты подключе. ны к вычнтающнм счетчикам, а вторые вы. ходы - - к логичсскнм блокам, выходы логическнх блоков через последовательно соедн. ненные блокн управления, исполнительные механизмы н регулирующие органы, вторые входы которых соединены с приводами постоянной скорости, соединены с дознровочными агрегатами, датчики скорости дознро. вочных агрегатов соедннены с вторыми входами цифровых нуль-органов, третий выход цифрового нуль-органа дознровочного агре-гата с наименьшей скоростью изменения управляемого параметра соединен с реверснв. ным счетчиком, отличающееся тем, что, с це. Ольк) повышения точности устройства, в неговведены переключателя, элементы И- И. ндешнфраторы, третьи выходы цнфровых нульорганов дозыровочных агрегатов, кроме аг.регата с наименьшей скоростьк нэмененняуправляемого параметра, соединены черезпоследовательно включенные первые переключатели н элементы И - НЕ с реверснвны.мн счетчиками, выходы которых через последовательно соединенные преобразователя кода, дешнфраторы н вторые переключателисоединены с соответствующнмн логическимиблока мн, управляющие входы первых переключателей соединены с выходамн блокасопряжения.Источники ннформацнн, принятые во вннмание прн экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР264500, кл. б 05 Г, 27,08.68.2. Авторское свидетельство СССР495647, кл. б 05 0 7/06, 6 05 Ц 1/32,16.08.73,Составитель Л, Липеяехред О. Луговаянраж 99 ва ета Миткрытинаб.,ул. Про осударственного конитета Со по делам изобретений н5, Москва, Ж 35, Раушская ППП Патент, г. Ужгород,А Корректор В. СердиПодписное нстроа СССР4/5ектнаа, 4