Двухканальное устройство для управления технологическим объектом

(22) Заявлено 30,0378 (21) 2600 б 10/18-2 Кг 6 05 В 19/02 присоединением заявки М23) Приоритет осударственныи комите СССР по делам изобретений и открытий(53) КД 1( 621503 .55(088.8) Дата опубликования описания 250380 72) Авторы изобретени Камински Г. А. Каминский и 71) Заявите Изобретение относится к областиавтоматизации технологических процессов и может быть использовано дляавтоматического управления шиберомраспределителем, устанавливаемого натранспортере подачи свеклЫ в местеразветвления транспортера на двапотока для достижения равномерногораспределения свекло-водяной смесив каждом иэ потоков.Известно устройство для управления технологическим объектом, содержащее последовательно соединенныеблок задания программы, блок элемеитов И, подключенный к генератору импульсов, блок счетчиков, элемент ИЛИи коммутатор 1,Недостатком этого устройства яв-.ляется ограниченная область примене Чния.Наиболее близко по техническойсущности к предлагаемому устройстводля управления технологическим объектом, содержащее блок управления, 25первый вход которого соединен с вы-,ходом первого блока сравнения, и вкаждом канале первый амплитудный де"тектор, подключенный -входом к датчику веса технологического продукта, 3 О второй амйлитудный детектор, подключенный входом к датчику мощности, и последовательно соединенные блок памяти, генератор импульсов, формирователь импульсов, привод, подключенный одним выходом через датчик перемещения исполнительного элемента ко входу первого блока сравнения, датчик положения исполнительного элемента, триггер и анализатор, второй вход которого .соединен с соответствующим выходом блока управления, а выход - с другим входом формирователя импульсов 21.Недостатком этого устройства является низкая точность.,Цель изобретения - повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит второй блок сравнения и в каждом канале сумматор, входы которого соединены с выходами амплитудных детекторов, первый выход соединен с другим входом генератора импульсов, второй выход - с третьим входом анализатора, третий выход - с соответствующим входом второго блока сравнения, подключенного выходом ко второму входу блока управления. 4) ДВУХКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ5 (О 15 20 25 ЗО 3.5 Функциональная схема устройствапоказана на чертеже,Устройство содержит датчики1 и 2 веса технологического продукта,датчики 3 и 4 мощности привода мойкитехнологического продукта, амплитудные детекторы 5-8, сумматоры 9 и 10,генераторы 11 и 12 импульсов, блокипамяти 13 и 14, блоки питания 15 и16, Формирователи 17 и 18 импульсов,анализаторы 19 и 20, приводы 21 и 22 рдатчики 23 и 24 перемещения исполнительного элемента, триггеры 25 и 26,датчики 27 и 28 положения исполнительного элемента, второй блок сравнения 29, блок управления 30 и первый блок сравнения 31.Исполнительным элементом является шибер, перекрывающий транспортер.Работу устройства следует рассмотреть на Функциональном уровне, а также в нескольких возможных ситуациях,например: а) бункеры свеклы передсвеклорезками пустые, свекломойки незаполнены свеклой, шиберное,устройство полностью перекрывает обе ветвигидротранспортера; б) бункеры свеклызаполнены до нормального объемасвекломойки заполнены в нормальномколичестве, шиберное устройство пол. ностью и равномерно открывает обеветви гидротранспортера; в) бункерысвеклы переполнены сверх нормальногообъема, свекломойки переполнены,обе ветви гидротранспортера равномерно раскрыты; г) бункер свеклыодной ветви недогружен, а второй ветви нагружен нормально, шиберное устройство имеет некоторое рассогласование перекрытия ветвей.Датчик технологического продукта(свеклы) фиксирует текущее количество свеклы в бункере перед свеклорезками и преобразует механическую нагрузку в электрический сигнал, униФицированный по напряжению. Бункерсвеклы обладает емкостью, вмещающейдвадцатиминутный запас свеклы, позволяющий осуществить равномерную подачу свеклы на переработку,однакоколичество свеклы в бункере.непрерывно меняется в зависимости от ин тенсивности отбора ее на свеклорези и диффузыо или от подачи свеклыу бункер от авекломойки. В этой связиэлектрический сигнал, снимаемый сдатчика, пропорционально изменяетсядо величине напряжения, подаваемогона вход детектора в бункере, гдеголученйый сигнал от датчиков 1 и 2измеряется, сравнивается с заданнойуеличиной (благодаря наличию неуравйовешенного моста задания) и усилиуается, после чего подается на одинрз двух входов, сумматора 10. Электрические. сигналы датчиков 1 и 2 являются упреждающими сигналами, поскольку постоянная времени бункераимеет сравнительно большую величину На вторые входы блоков 9 и 10 поступает измеренный, сопоставленный с заданием и усиленный сигнал по активной мощности, измеренный датчиками 3 и 4 на валу электропривода моющей части стекломойки. Оба детектированные сигнала, поступающие в сумматоры 9 и 10, подаются на соот ветствующие им обмотки управления входного однофазного магнитного усилителя с выходом на постоянном токе, пропорциональным алгебраической сумме поступающих сигналов. Нагрузкой входного магнитного усилителя является обмотка управления второго однофазного магнитного усилителя с выходом на постоянном токе и подключенного на нагрузку в виде делителя напряжения (потенциометра), напряжение с которого подается на входы генераторов 11 и 12, при этом оно будет изменяться пропорционально алгебраической сумме поступивших сигналов. Кроме пропорционально изменяющегося напряжения в сумматорах 9 и 10 отрабатывается сигнал с переменной полярностью снимаемого с выхода нуль-органа, вход которого подключен на одноименные (по знаку), входы от детекторов 5, 7 и б, 8 соответственно и представляющий из себя трехкаскадный. усилитель постоянного тока с положительной обратной связью, на выходе которого появляется напряжение при небалансе измеряемого сигнала с сигналом задания. Например, если измеряемый сигнал больше заданного значения, то на его зажимах напряжение будет и тем больше, чем больше разница.при этом устанавливается определеннаяполярность (знак), если же измеряемыйсигнал меньше, то и в этом случае напряжение будет, но знак изменится на обратный. При равенстве сигналов напряжение на выходе нуль-органа будет отсутствовать. Такое свойство нуль-органа используется для получения сигнала, управляющего работой триодного вентильного устройства, имеющегося в анализаторе управляющихсигналов электропривода и управляющегорежимом работы Формирователя в части отработки реверса электропривода по нагрузочной зависимости в технологических потоках. Остановка работы электропривода в каком-то направлении может наступить в двух случаях: при исчезновении напряжения на выходах нуль-органов сумматоров 9 и 10 и при достиженйи исполнительным механизмом одного из своих крайних положений, что определяется работой селектора направления вращения приводов 21 и 22 в совокупности с датчиком исполнительного элемента (шибера) . В зависимости от величины поступившего напряжения на вход генераторов 11 и 12 автоматически избирается частота генерации импульсов, опре 723513На выходе датчиков 1 и 2 минимальное напряжение, на выходе датчиков 3 и 4 минимальное напряжение, на ыходе детекторов 5, 6 и 7, 8 макимальное напряжение, обусловленное тем, что в диагонали измерительного моста протекает минимальняй ток, а деляющая изодром работы электропривода. Кроме того, эти импульсы поступают на вход формирователей 17 и 18, реализующих поступившие импульсы в трехфазное импульсное напряжение необходимой частоты для дан-, ного текущего момента и усиленное по мощности, достаточной для обеспечения вращающего момента, развиваемого узлом приводов 21 и 22, который своими линейными зажимами подключен к выходам формирователей 17 и 18. Это достигается за счет наличия в формирователях 17 и 18 двух коммутаторов, состоящих каждый из нескольких триггеров с одним триггером йчидта, двух дешифраторов, работающих на соответствующие логические схемы, управляющие работой двух трехфаэных групп магнитных усилителей (составленных иэ однофазных магнитных усилителей с нагрузкой на постоянном токе); 2 О образующих реверсивную схему питания электропривода.Узел приводов 21 и 22 осуществляет поворот решетчатого шибера ветви шиберного устройства в пределах оп ределенного сектора,ограниченного действием датчиков 27 и 28, коммутирующие сигналы с которых поступают на входы триггеров 25 и 26 направления вращения электропривода, обеспе чивающего селективный коммутационный сигнал, подаваемый на анализаторы 19 и 20. Селективность работы триггеров 25 и 26 достигается за счет наличия в них логического эле" З 5 мента ИЛИ, на входы которого подключены конечные выключатели датчика предельных положений шибера.С осью шибера шиберного устройства механически связан датчик угла40 рассогласования, представляющий из себя бесконтактный трехфазный сельсин, трехфазная обмотка которого питается трехфазным напряжением от блоков питания 15 и 16, а однофазная обмотка соединена с одним из двух входных согласующих однофазных трансформаторов, расположенных в блоке 31. Схема, составленная из двух сельсинов, двух трансформаторов со вторичными обмотками, у которых 50 выведены средние точки и на которые подключен двухполупериодный выпрямитель, образует фазочувствительное устройство, реагирующее ка рассогласованность положений шиберов ши берного устройства. Всякая рассогласованность вызывает появление напряжения на выходе двухполупериодНого выпрямителя и в зависимости отвеличины рассогласованности напряже ние соответственно будет изменяться.Поскольку выход выпрямителя блока 31 связан с одним плечом двойного потенциометра (через посредство входного усилителя. постоянного тока), а, 65цругое плечо этого же потенциометрасвязано с выходом блока 29, то нареостатном датчике двойного потенциометра будет возникать напряжение взависимости от дебаланса токов вплечах потенциометра, при этом знакбудет изменяться на выходе реостатного датчика при изменении соотношенийи направленности токов в каждом изплеч потенциометра, что может произойти, например, при нарушении баланса выходного напряжения междусумматорами 9 и 10, фиксируемое блокомсравнения. Этот блок своими входнымиусилителями постоянного тока подсоединен параллельно к выходам соответствующих сумматоров 9 и 10, а таккак выходы усилителей соединенысоответственно с плечами двойногопотенциометра с реостатным датчикомблока 29, то при нарушении равенстванапряжений на входах этого блока нареостатном датчике будет возникатьнапряжение, подключаемое через входной усилитель к плечу двойного потенциометра блока 30. Знак этого напряжения будет изменяться в зависимостиот изменения соотношений сравниваемых напряжений, снимаемых с выходовсумматоров 9 и 10.Такое положение будет сказываться на изменении напряжения,снимаемого с реостатного датчикадвойного потекциометра блока 30 какпо величине, так и по знаку. К выходу реостатного датчика блока 30подключен нуль-орган, а к его выходу параллельно подключены соответственно триодные вентильные устройства анализаторов 19 и 20, являющиеся триодными ключами, управляющими,в конечном итоге реьерсом приводов21 и 22.Для осуществления оперативноговмешательства в работу устройства,а также для его включения и отключения используются блоки памяти 13 и 14,позволяющие выбрать режим работы,выполнять различные коммутационныедействия по усмотрению оператора,производить корректировку работыустройства в аварийных ситуацияхна тракте подачи свеклы Эти блокиимеют непосредственные связи с генераторами 11 и 12, блоками 15 и 16и формирователями 17 и 18 соответственно.Для уяснения работы устройстваследует рассмотреть четыре возможных ситуации,При ситуации а) устройство работает следующим образом.в диагонали моста задания ток близок к максимальному и соответствует по величине току измерительного моста при нормальной нагрузке. Таким образом, на входы двойного потенциометра поступают напряжения со значительной разницей по величине, а с рео статного датчика снимается также напряжение, близкое к максимальному и с определенйым знаком. Это напряжение выхода с детекторов 5, 7 и б, 8 поступает на два выхода сумматоров 9 и 10, между которыми включается нуль-орган, с которого снимается сигнал по знаку, поступающий на анализаторы 19 и 20, Кроме того, каждый вход подключается на свою обмотку управле ния входного магнитного усилителя с нагрузкой на постоянном токе и в виде обмотки управления второго магнит ного усилителя.Поскольку алгебраическая сумма 26 токов, протекающая по обмоткам управления первого магнитного усилителя, будет близка к максимальному значению, то на выходе магнитного усилителя будет минимальное напряжение, стремя Я щееся к своему нулевому значению,. а в этой связи на выходе второго магнитного усилителя будет максимальное напряжение, снимаемое делителем напряжения.и подаваемое на коллектор напряжения и дальше на входы группы релейных элементов, отстроенных на разные уровни срабатывания по напряжению. Так как на коллектор поступает максимальное напряжение, то все релейные элементы будут иметь на выходе сигналы и работа генераторов 11 и 12 импульсов будет проходить при наибольшей частоте генерации импульсов, предопределяя наибольшую скорость перемещения шиберного устройст О ва.Импульсы с генератора импульсов поступают на два коммутатора, составленных иэ триггеров и находящихся на входе формирователей 17 и 18, Выходы 45 с.двух коммутаторов поступают на входы двух соответствующихим дешифраторов, которые устанавливают определенный порядок подключения элементов ИЛИ на выходах дешифраторов, соответствующих им триггеров и усилителей мощности, нагрузкой которых являются обмотки управления двух групп однофазных магнитных усилителей составляющих схему питания и реверсирова- ния синхронного реактивного шагового электропривода.В данной ситуации одна группа магнитных усилителей имеет на выходе каждой фазы напряжение постоянного ,тока, а вторая группа на своем выходе не имеет напряжения, поскольку она заперта. Это положение создается совместным, взаимосвязанным действием анализаторов 19 и 20, триггеров 25 и 26 и датчиков 27 и 28, обеспе- Я чивающих соответствующую коммутациюдвух групп запирающих обмоток управления магнитных усилителей. Каждаягруппа запирающих обмоток управляется триггерным устройством от соответствующих усилителей мощности и по отношению друг к другу находящихся впротивофазе воздействия на соответствующую трехфазную группу магнитныхусилителей. Поскольку при работающемгенераторе импульсов на обмотки управления двух групп поступают импульсынапряжения постоянного тока, а дешифраторы обеспечивают определенный порядок подключения и отключения обмотокуправления, на выходе открытойгруппы магнитных усилителей появляется импульсное трехфазное напряжениесо сдвигом по фазе и последовательностью их чередования (различное длякаждой группы магнитных усилителей),то электропривод придет в действиев направлении, противоположном от исходного крайнего положения,т.е. от перекрытого. Так как технологическое.оборудование не загружено, то изодромный процесс минимальный, определяемый частотой генерации импульсов.Движение шиберного устройства на открытие при максимальной зоне нечув-,ствительности может происходить докрайнего положения-фполного открытияпотока или в зависимости о"г установленной зоны нечувствительности движение шиберного устройства будетпроходить со ступенчатым снижениемскорости до какого-то промежуточногоположения, определяемого зоной нечувствительности пускового устройства генератора импульсов (релейныхэлементов) . При прекращении работыгенератора импульсов электроприводобеспечивает стоп-момент на валуисполнительного органа за счет протекания по его обмоткам немодулированного постоянного тока по всемтрем фазам, При постепенном заполнении свекломоек и бункеров свеклойс равномерной их загрузкой по ветвям создаются условия, предусмотренные ситуацией,При ситуации б) устройство имеет условия, при которых на выходе датчиков 1 и 2 напряжение стремится к своему максимальному значению, на выходе датчиков 3 и 4 напряжение стремится к своему максимальному значению, на выходе детекторов 5, б и 7, 8 минимальное напряжение, стремящееся к нулю, обусловленное тем, что в диагонали измерительных мостов протекает ток, близкий к максимуму, а в диагонали мостов задания ток остается неизменным и соответствует заданию (т.е. равным по величине и знаку току измерительных мостов), следовательно, на входы двойного потенциометра поступают равные напряже 723513 10ния, а значит с его реостатного датчика снимается минимальное напряжение, поступакщее на входы сумматоров 9 и 10. Таким образом, на обмотки управления входного магнитного усилителя поступают напряжения, близкие к своим максимальным значениям, и запирают его и на его выходе напряжение близко к нулю, Отсюда обмотка управления второго магнитного усилителя не обтекается током, а напряжение на его выходе близится к максимуму. Дальнейшая работа устройства, как в ситуации а) за исключением того, что шиберное устройство движется или остановлено в своем крайнем открытом положении. 15При ситуации в) условия несколько меняются, на выходе датчиков 1 и 2 максимальное напряжение, превышающее нормальное, на выходе датчиков 3 и 4 максимальное напряяе- ,ф ние, превышающее нормальное, на выходе детекторов 5, б и 7, 8 значение напряжения пропорциональное перегрузке и обратное по знаку, обусловленное тем, что на входы двойного по-;5 тенциометра превышающее напряжение подается со стороны измерительного оста, следовательно, на реостатном атчике меняются знаки и величина напряжения пропорциональна разности ЗО между нормальным и перегрузочным значениями, При таком положении нуль-орган входа сумматоров 9 и 10 фиксирует изменение знака и посылает управляющий импульс в анализаторы 19 и 20 на реверс электро- .привода, действующего в направлении перекрытия потоков, при этом скорость его движения будет минимальной, так как один иэ двух релейных .элементов первой частотной ступени мультивибратора чувствителен к знаку напряжения срабатывания, запускает генератор импульсов при наименьшей частоте импульсов, что определяет иэодром шиберного устройства эа закрытие. 45 При длительности перегрузки, превышающей время движения шибера до полного перекрытия потока, шиберное устройство дойдет до крайнего положения, перекрывающего поток. Если же перегрузка ликвидируется раньше, движение шиберного устройства будет остановлено в каком-то промежуточном положении и электропривод в переходной стадии процесса будет обеспечивать стоп-момент.При ситуации г) вступает в действие дифференциальная обратная связь, что обусловливается неравенством на- ф грузок в технологических ветвях и некоторой рассогласованностью перекрытия потока. Такая ситуация создает следующие условия: на выходе датчика 1 напряжение имеет значение, например,О равное 50 от нормального, датчик 2 и датчики 3,4 - напряжение, соответствующее нормальной нагрузке, на выходе детектора 5 - напряжение, пропорциональное недогрузке бункера, на детекторах 6 - 8 напряжение соответствует норме, на выходе сумматора 9 напряжение меньше, чем на сумматоре 10, на генераторе импульсов 11 устанавливается одна из промежуточных частот генерации импульсов, генератор импульсов 12 может работать с какой-то большей частотой, на выходе блока 29 появляется напряжение, поскольку входы его двойного потенциометра через соответствующие усилители постоянного тока подключены на выходы входных .магнитных усилителей сумматоров 9 и 10, что при данной ситуации вызывает напряжение на реостатном датчике потенциометра соответствующего знака. С другой стороны, между датчиками 23 и 24 имеется рассогласование по фазе, что порождает уравнительные токи в роторной цепи датчиков, реализуемые фазочувствительным устройством блока 31 в пропорциональный углу рассогласования сигнал постоянного напряжения с соответствующим знаком на выходе.Напряжения небаланса с блоков 29 и 31 подводятся навходы двух усилителей постоянного тока блока 30, к выходам которых подключены соответствунзцие плечи двойного потенциометра, с реостатным датчиком которого связан нуль-орган, Формирующим управлякнцие сигналы соответствующего знака, осуществляющие выбор направления движения для электропривода. В данном случае электропривод нормально нагруженной ветви несколько перекроет поток, с незагруженной в несколько раскроет, что перераспределит поток свеклы с преимуществом в ветви с недогруженным бункером. Такая направленность действия электроприводов определяется знаком на входе нуль-органа блока 30, .который, в свою очередь, зависит от знаков на выходах блоков 29 и 31, но во всех случаях выбора направленности действия обеих приводов он 4 находятся в противофазе по отношению друг к другу, Например, как в данном случае электропривод нормально нагруженной ветви действует на перекрытие, в недогруженной ветви на открытие или оставляя шибер в крайнем открытом положении. Продолжительность такого положения будет определяться скоростью движения электро- приводов и степенью недогрузки бункера, а затем при восстановившемся нагруэочном балансе в ветвях блоки 31, 30, 19 и .20 отработают равномерное раскрытие шиберного устройства за счет изменения знака на обратный на нуль-органе блока 30 до моментаа .Ф,111, г щл . ь,4 его исчезновения при наступленЙФ ф. равенства степеней раскрйтия потоков,Во всех возможных сиэуациях работы устройства датчики 27 и 28 осуществляют остановку приводов 21 и 22 в крайних положениях с обеспечениемнормального стоп-моментами и подготавливают цепи управления для его последующего обратного движения.Принцип работы приводов 21 и 22, укомплектованных синхронными реактив-ными шаговыми электродвигателями, в общем случае широко описан в литературе и поэтому не нуждается в описании, Примененная в устройстве конструктивная модификация этих электродвигателей, а именно с дугообразными статорами, в принципе не отличается от таких же электродвигателей, но имеющих традиционные замкнутые стато- рыв Формула изобретения Источники информации,25 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 502372, кл. 6 05 В 1.9/18, 1974.2. Азрилевич М. Я. и др. Основыавтоматизации процессов свеклосахарЯ ного производства, М., 1968, с. 1922. Двухканальное устройство для управления технологическим объектом, содержащее блок управления, первый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, и в каждом канале первый амплитудный детектор, подключенный входом к датчику веса технологического продукта, второй амплитудный детектор, подклю 1цФ" (12ченный входом к датчику мощности, и последовательно соединенные блок памяти, генератор импульсов, формирователь импульсов, привод, подключенный одним выходом через датчик перемещения исполнительного элемента ко входу первого блока сравнения, датчик положения исполнительного элемента, триггер и анализатор, вто" рой вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления, а выход - с другим входом формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит второй блок сравнения и в каждом канале, сумматор, входы которого соединены с выходами амплитудных детекторов, первый выход соединен с другим входом генератора импульсов, второй выход - с третьим входом анализатора, третий выход - с соответствующим входом второго блока сравнения, подключенного выходом ко второму входу блока управления.ЦНИИПИ Заказ 926/13 Тираж Филиал ППП Патент, г, Ужгор