Устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов

О П И С А Н И Е ,954970ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскикСфциалистическиаРеспублик(5 )М. Кл. С 08023/19 ЭеударстеваЫ 1 канвтвт СССР вф алан взаврвтанкв н вткрнтввДата опубликования описания 30.08,82 Г4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОПРО ТЕПЛОВЫХАММНОГО РЕГУЛИРОВАНРОЦЕССОВ ком, те ельный 1Изобретение относится к автоматичесому регулированию технологических Роцессов и может быть использовано ля регулирования процессов термообраотки иэделий в группе технологических бустановок,5Известно устройство для программного регулирования тепловых процессов,содержащее потенциометричесвий блок среохордом для задания программы,то.выполненным с тремя неподвижными иодним подвижным токосъемни рмодатчик, усилитель и исполнит механизм 1Недостатки этого устройства - низкая надежность, обусловленная наличием.вращающихся механических и контактныхэлементов, невозможность автоматической коррекции программы термообработки.Наиболее близким к предлагаемому гопо технической сущности является устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов, содержащее вкаждом канале регулирования исполнительный блок, основной термодатчик, блок триггерных . ячеек (двоичный счетчик), переключатепи темпа подъема и уровня стабилизации теьвтературы, три переюпо чателя времени окончания цикла термообработки, и общие на все каналы: блок базового задания темпа подъема температуры, блок контроля продолжительности процессов, состоящий иэ таймера и узлов отключения по числу каналов, тактовый. распределитель, компаратор, дешифратор и усилитель сигналов, причем переключатели времени окончания цикла термообработки связывают таймер с узлами отключения, а тактовы й распределитель подключает: разрядные выходы блоков триггерных ячеек к дешифратору, термодатчики к усюптгелю сигналов,. выход компаратора к исполнительным блокам, в входы компаратора соединены с выходами усилителя сигналов и дешифратора 12Недостатками этого устройства являются узкость диапазона изменения и3 9549низкая точность задания программы тер-мообработки, сложность обслуживания иэксплуатации. Обусловлено это зависимостью диапазона и точности (дискретности) задания программ от количестваположений переключателей, Устройствов расчете на один канал регулированиясодержит три переключателя заданиявремени отклонения и два для заданиятемпа подъема и уровня стабилизации 16температуры (в случае индивидуальногозадания),При большом количестве каналов переключатели значительно насьпцают панельуправления, что затрудняет визуальный 15контроль, существенно усложняет монтажи требует сильно разветвленных линийсвязи с блоками устройства. Кроме этого, оно не позволяет осуществлять автоматический контроль заданных значений параметров,Е 1 ель изобретенйя - расширение области применения и повышение точности уст.ройства,Поставленная цель достигается тем,что устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов, содержащее основные термодатчики по числу каналов, связанные через тактовый распределитель импульсов с основным усилителем, таймер, блок индикации и подклкченные к выходам тактового распределителя импульсов по числу каналов исполнительные элементы, содержит блок управления коммугвцией каналов, звдатчикпрограмм,: звпомийающий элемент, эле 35мент И, основной аналого-цифровой преобразователь, соединенные через тактовый распределитель импульсов последовательно с дополнительными усилителем40и аналого-цифровым преобразователемдополнительные термодатчики по числуканалов, а также вычитатель импульсов,первые входы которого связаны с выходами запоминающего элемента и первымивходами блока индикации, вторые входы -45с выходами основного и дополнительногоаналого-цифровых преобразователей итаймера и с вторыми входами блока индикации, .а выходы - через элемент И сисполнительным входом тактового распре 50делителя импульсов, управляющий входкоторого соединен с третьим входомблока индикации, выходом .аока управления коммутацией каналг: ипервым входомэлемента памяти, втоГ м входом связанного с выходом зада лка программ, причем нхьд основного, илителя соединен свторым входом допш гдтельного усилителя,70 41На фиг. 1 и 2 представлены структурные схемы.Устройство содержит блок 1 управления, коммутацией каналов, задатчик 2программ, запоминающий элемент .3,блок 4 индикации, вычитатель 5 импульсов,элемент И 6, основной 7 и дополнительный 8 аналого-цифровые преобразователи(АЦП), таймер 9, основной 10 усилитель,дополнительный 11 усилитель производной сигнала, тактовый распределитель 12импульсов, основные 13 термодвтчики,дополнительные 14 термодатчики, исполнительные элементы 15, число каналоврегулирования й (объекты регулированияусловно не показаны). Блок 1 управления коммутацией каналов содержит генератор 16 импульсов, ждущий мультивибратор 17, переключатель 18. режимаработы, счетчик 19 импульсов. Задатчик2 программ содержит импульсный элемент 20, переключатель 21 выбора видапараметра, три счетчика 22 импульсов.Блох 4 индикации содержит буферныйзапоминающий элемент 23, блок 24 дешифраторов, десятичные индикаторы 25.Блок 1 управления коммутацией каналовсоединен: с адресными входами запоминающего элемента 3, блока 4 и тактовогораспределителя 12, которые связывают:основные и дополнительные термодатчики (соответственно 13 и 14) с усилителем 11 производной сигналов, основной термодатчик 13 - с усилителем 10и исполнительные элементы 15 - с выходом элемента И 6; выходы таймера9, двух АЦН 7 и 8 и запоминающегоэлемента .3 подключены к информационным входам блока 4 индикации и вычитателя 5, выходы последних соединеныс входами элемента И 6, а информационный вход запоминающего элемента 3связан с блоком 2,Отдельные блоки устройсгва выполняют следующие функции.Блок 1 управления коммутацией каналов имеет два режима работы: ручной и автоматический,. Двоичный код выходного сигнала определяет номер управляемого канала (адрес) для запоминающего элемента 3, тактового распределителя 12 с индикацией номера на цифровом табло блока 4 индикации, Код выходного сигнала счетчика 19 импульсов определяет номер коммугируемого канала. В автоматическом режиме тактовый сигнал на счетчик 19 импульсов поступает от генератора 16 импульсов, а в руном режиме - одиночные импульсы отждущего мультивибратора 17.Блоком 2 вручную осуществляетсявыбор вида задаваемого параметра, установка его значения на выходе в двоич- Зном коде и запись в память запоминаюшеего элемента 3, в котором каждый изтрех запоминающих. блоков хранит информацию об одном из следующих трехвидов параметров по всем каналам регулиОрования: скорости подъема (снижения)температуры, уровня стабилизации температуры и времени окончания термообработки. Блок 2 посредством импульсногоэлемента 20 (ручным управлением) череэ переключатель 21 выбора вида параметра записывает количество подаваемых оператором импульсов на вход каждого счетчика 22, соответствующегоопределенному виду задаваемого пара фметра.Запоминающий элемент 3 содержит всебе также схемы управления адресацией, записью и считыванием информации,которое производится периодически-пос Зледовательно с одновременным выводомзначений трех параметров режима наинформационные входы вычислителя 5 с .индикацией в блоке 4 индикации, Запоминающий элемент 3 может быть выпол- Зйнен на оперативных запоминающих устройствах (например, серий К 155, К 527)или на перепрограммируемых постоянныхзапоминающих устройствах (например,серий К 519, К 558),Блок 4 индикации контролирует уровни заданных и текущих значений регулируемых параметров, а также номер коммутируемого канала, сигнализирует онеисправности элементов устрсйства, имеет вызовную и циклическую индикацию,вывод индикации на цнфропечать,Вычитатель 5 одновременно определяет разность заданных и текущих значенийтрех параметров процесса температуры,ее производной и времени. Результатывычитания со знаковых вьходов (выходоВпереполнения) подаются на элемент И6, Текущие значения параметров определяются таймером 9, усилителем 10 сАЦП 7 и усилителем 11 с АЦП 8, Производная от временной функции темпера.туры определяется как разность сигналаосновго термодатчика 13 и дополнительного термодатчика 11, обладающего больИшой инертностью.Таймер 9 выдает в двоичном ходетекущее (базовое) значение времени, скоторым сравнивакгся заданные для всех каналов значения времени окончания цикла термообработки, записанные в заломинаюшсм элементе 3. Элемент И 6 формирует управляющий сигнал по результату сравнения заданных и текущих величин трех параметров процесса термообработки. Сигнал на включение тепловой энергии выдается при подаче на все входы этого элемента логического уровня "1 ".Тактовый распределитель 12 управляется синхронно со считыванием информации с запоминающего элемента 3, осуществляя периодически последовательную . коммутацию основных термодатчиков 13 и дополнительных термодатчиков 14 на усилитель 10 и на усилитель 11, а также элемента И 6 на испапгитепьные элементы 15, Исполнительные блоки 15 осуществляют непосредственное регулирование подачи теплоносителя в тепловой агрегат и имеют ручной и авгоматический режимы работы. Эти блоки содержат в себе фиксаторы нулевого порядка, которые запоминают логический уровень управляющих сигналов до момента очередной коммутации управляющих цепей.В цепом устройство работает следующим образом.В исходном состоянии информация в запоминающем элементе 3 стерта, Блоком 1 управления коммутацией каналов вручную устанавливается номер канала, в который необходимо записать программу термообработки, затем блоком 2 поочередно записываются в память запоминающего элемента 3 требуемые значения темпа подъема т мпературы, уровня ее стабилизации и времени окончания цикла термообработки. Процесс установки параметров и номера канала осуществляется подачей импульсов на входы двоичных счетчиков, имеющихся в структуре блоков 1 и 2, Каждый параметр записывается в свое запоминающее устройство,Запуск каналов в работу осуществляется по мере готовности объектов регулирования включением исполнительных элементов 15, переключением блока 1 управления коммутацией каналов в автоматический режим и запоминающего эле- . мента 3 в режим считывания информации. При этом на счетчик 19 блока 1 управления коммутацией каналов поступает тактовая частота и осуществляется управление выборжой информации в запоминающем элементе 3 и тактовым распределителем 12, коммутирующим измерительные и управляющие цепи каналов регулирования. После этого начинается7 с)849отработка подъема температуры обьек-та по заданному значению ее производной, определяемой усилителем 11 и АЦП8. Пока температура обьектов ниже уров;ня стабилизации, устройство осуществля- фет двухпоэиционное дискретное регулирования каналов по производной сигналовобратной связи,После отработки режима нагрева автоматически включается и обратны связь 10по температуре, начинается режим стабилизации, при этом обратная связь по производной улучшает качество процессоврегулирования. При достижении таймером9 значений времени, заданных" програм фмой, осуществляется бпокировка управляющего сигнала по соответствующемувходу элемента И 6, который отключаетисполнительный элемент 16, При работеустройства параметры процессов индицируются блоком 4 индикации, и выводятсяна цифропечать. Программа эадаетсй индивидуально для каждого обьекта регулирования с использованием малого количества органов управления. Возможен Ззвариант использования одного переключателя на три положения, двух тумблерови двух кнопок для числа каналов, определяемого емкостью памяти запоминающихустройств, которая практически не ограничена, так как может наращиваться ихп враллельным включением. Мгообразие,прот рвмм термообработки, широкий диа,пазон их изменения и высокая точностьих задания обеспечиваются длиной информв 3циониого слова запоминающих устройств,разрядность которого может наращиваться.Таким образом, предлагаемое усчройство осуществляет многопрограммноерегулирование температуры в группе тех-нологических установок, обеспечивая приэтом гибкость и оперативность перестройки программ термообработки; широкийдиапазон изменения и высокую точностьзадания режимов удобство в обслуживании и эксплуатации; минимальное управление, воэможность контроля параметров всех каналов системы регулятор обьектф. 70 8 формула изобретения Устройство многопрограммного регулирования тепловых процессов, содержащее основные термодатчики почислуканалов, связанные через тактовый распределитель импульсов с основным усилителем, таймер, блок индикации. и подключенные к выходам тактового распределителя импульсов по числу каналовисполнительные элементы, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения обласги применения и повышенияточности усгройства, оно содержит блокуправления коммутацией каналов, задатчик программ, запоминающий элемент, элемент И, основной аналого-цифровой преобразователь, соединенные через тактовый распределитель импульсов последо- вательно с дополнительными . усилителем и аналого-цифровым преобразователем дополнительные термодатчики по числу каналов, а также вычигвтель импульсов, первые входы которого связаны с выходами запоминающего элемента и с первыми входами блока индикации, вторые входы - с выходами основного и дополнительного аналого-цифровых преобразователейи таймера, и с вторыми входами блокаиндикации, а выходы через элемент И - .с исполнительным входом тактового распределителя импульсов, управляющий вход которого соединен с третьим входом блока индикации, с.выходом блока управления коммутацией каналов и,с первым входом элемента памяти, вторым входомсоединенного с выходом задатчика программ, причем вход основного усилителясоединен с вторым входом дополнитель-ного усилителя.Источники информации,принятые во внимание при эвспергизе1. Авторское свидетельство СССР% 426979 ф и 1. С 05 В 41I30 т 1974.2. Глухов В, Н. Многопрограммныйрегулятор инерционных процессов на интегральных микросхемах. - Механизация и автоматизацияпроиэводстваф, М 3,1978, с, 37 (прототип).Ф/4 О ВНИИПИ по де 113035,Модписное митета СССР рытий наб., д. 4/5