Устройство для программного регулирования параметра

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 4(5) С 05 0 23/00: ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ,СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРНТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУс. (71) Челябинский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени металлургический комбинат (53) 621.503.55(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР .В 490084, кл. С 05 В 23/00, 1974Авторское свидетельство СССР У 857945, кл. С 05 0 23/00,. 1979 е.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАИИЙОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАИЕТРА, содераащее. задатчик времени, два коммутатора, первый задатчик параметра, первый и второй коипенсаторы, выходы которых подключены к входу усилителя, выход которого соединен с первьвч входои первого коимутатора, первый и второй выходы которого подключены к входу первого и второго двигателей соответственно, вькодыне валы которых механически связаны с первым и вторыи коипенсаторами и с первым входомвторого задатчика параметра, причемвыход генератора временных интервалов подключен к второму входу первого коимутатора, выход второго задатчика параметра соединен с первымвходом регулятора, второй вход которого подключен к выходу датчика параметра, о т л н ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возиакностей устройства путемпоследовательной .автоматической .отработки всех отрезков программы, внего введен блок переключения программ, вход которого кинематическисвязан с вторым двигателем, а выходподключен к первому входу второгокоимутатора, второй и третий входы,которого соединены с выходаии первого задатчнка параметра и задатчикавремени соответственно, первый выход - к третьему входу первого коммутатора, второй выход - к второмувходу второго задатчика параметра.Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования, предназначено для программного регулирования параметра технологического процесса и может быть использовано в металлругической и машиностроительной промышленности.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой.ства путем последовательной автоматической отработки всех отрезков программы.На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства для программного регули 15рования параметра; на фиг. 2 - принципиальчая схема одного из вариантовреализации устройства для программного регулирования параметра втрех периодах.Устройство для программного регулированияпараметра (фиг. 1) содержит компенсатор 1, усилитель 2, компенсатор 3; двигатель 4, первыйкоммутатор. 5, двигатель 6, задатчик257 параметра, генератор 8 временныхинтервалов, задатчик 9 времени,блок 10 переключенияпрограмм, второй коммутатор 11, автоматическийэадатчик 12 параметра, датчик 13параметра и регулятор 14.Выходы компенсаторов 1 и 3 вклю-.чены на вход усилителя 2, второйвход которого через второй коммутатор 11, управляющий блоком 10 переключения программ, и первый коммутатор 5, управляемый генератором 8временных интервалов, соединен с вы"ходом задатчика 9 времени. Выходусилителя 2 через первый коммутатор 4 О5 связан с входами двигателей 4 и 6,выходные валы которых кинематическисвязаны с входами компенсаторов 1и 3, а также с входами блока 10переключения программ и автоматичес- ф 5кого эадатчика 12 параметра. Выходэадатчика 7 параметра через второйкоммутатор 11 связан с вторым входомавтоматического задатчика 12 параметра и включен на вход регулятора 14.На фиг. 2 представлены конечныевыключатели 15-17 в блоке переключения программ, реле 18-21, контакты18 аа, кнопка 22 для запуска, переменные резисторы 23 и 24, эадатчики 25-31, реле 32, резисторы 33и 34, двигатели 35 и 36, трансформатор 37 и усилитель 38. Необходимая зависимость изменения. параметра во времени разбивается на отрезки, для каждого из которых определяется продолжительность, устанавливаемая на задатчиках 9 времени, и значения задания параметров в точках разбивания, устанавливаемые на задатчиках 7 параметра. Автоматический эадатчик 12 параметра в каждом периоде программы через второй коммутатор 11 подключается к двум задатчикам 7 параметров, определяющим значения задания параметров в начале и конце данного периода, и под воздействием двигателя 6 изменяют свой выходной сигнал от начального значения задания параметра в данном периоде до конечного.В одном из вариантов реализации устройства (фиг. 2) зависимость изменения задания параметров во времени представляет собой кусочно-линейную функцию. Устанавливаемые на ползунках задатчиков параметра - резисторов 25-28 напряжения определя-ют значения задания параметров в точках перелома функции. Напряжения на ползунках задатчиков времени - резисторов 29-31 определяют продолжительность каждого периода программы, Переменный резистор 24 автоматического задатчика 12 параметра через контакты 19 а и 20 а второго коммутатора 11 включается между ползунками двух переменных резисторов из эадатчиков 7 параметра. Прй вращении вала двигателя 6 связанный с ним ползунок резистора 24 перемещается из одного крайнего положения в другое.Устройство работает следующимобразом.Устанавливаются необходимые зада,ния в блоке 7 задатчиков параметра и в блоке 9 эадатчиков времени, после чего устройство приводится в действие путем воздействия на второй коммутатор 11 по цепи запуска. Второй коммутатор 11 приводит устройство в исходное состояние - валы двигателей 4 и 6 переходят в начальное прложение, переводя при этом в начальное состояние компенсаторы 1 и 3, автоматический эадатчик 12 параметра и блок 10 переключения программы, на первый коммутатор 5 через второй коммутатор 11 подается выходной сигнал задатчика 9 времени, соответствующий заданию времени первогопериода программы, на второй входавтоматического задатчика 12 парамет"ра подаются вьмодные сигналы блока7 задатчиков параметра, соответствующие начальному и конечному заданиям параметра за время первого периода программы.Далее генератор 8 временных интервалов, воздействуя на первый коммутатор 5, через равные промежутки времени переключает его в одно из двухвозможных состояний.В первом состоянии первый коммутатор 5 подает на второй вход усилителя 2 выходной сигнал задатчика9 времени, проходящий через второйкоммутатор 11, и подключает к выходуусилителя 2 двигатель 6, отключив 20при этом двигатель 4. Компенсатор 3под воздействием двигателя 6 изменяет свой выходной сигнал так, чтобысуммарный сигнал на входах усилителя 2 стал равен О. Разность выходных 25сигналов компенсаторов 1 и 3 становится равной выходному сигналу задатчика 9 времени по величине и противоположной ей по фазе, т.е. выходной сигнал компенсатора 3 сдвигаетсяотносительно выходного сигнала компенсатора 1 на величину, равную выходному сигналу блока 9 задатчиковвремени,Во втором состоянии первый коюсу 35татор 5 не пропускает на второй входусилителя 2 выходной сигнал блока9 эадатчиков времени и подключаетк выходу усилителя 2 двигатель 4,отключив двигатель 6. Компенсатор1 под воздействием двигателя 4 изме-.няет свой выходной сигнал до тех порпока сигнал на входе усилителя 2не становится равным О. При этом выходныесигналы компенсаторов 1 и 3равны между сббой. При дальнейших периодических изменениях состояния первого коммутатора 5 компенсаторы 1 и 3 поочеред но изменяют свой выходной сигнал ступенями, равными выходному. сигналу блока 9 задатчика времени от начальной величины к конечной. Общее время изменения их сигнала от 55 начального до конечного зависит от ,величины ступени, т,е. от выходного сигнала блока 9 задатчиков времени. Синхронно с положением компенсатора 3 двигатель 6 изменяет положе- в ние автоматического задатчика 12 параметра, выходной сигнал которого изменяется от начального до конечного задания параметра в первом периоде программы и совместно с выходным сигналом датчика 13 параметра поступает на вход регулятора 14, При достижении выходным валом двигателя 4 конечного положения связанный с ним блок 10 переключения программ переключает второй коммутатор 11 в состояние второго периода программы. На второй вход автоматического задатчика 12 параметра через второй коммутатор 11 подаются сигналы блока 7 эадатчиков параметров, соответствующие начальному и конечному заданиям параметра во втором периоде программы, причем с целью отсутствия скачков в задании параметра его начальное значение во втором периоде принимают равным конечному значению в первом периоде, На второй вход усилителя 2 через второй коммутатор 11 и первый коммутатор 5 подается выходной сигнал задатчика 9 времени, соответствующий заданию времени второго периода программы,причем его фаза противоположна фазе сигнала, определявшего задание времени первого периода программы, Поэтому во втором периоде компенсаторы 1 и 3 изменяют свое состояние в обратном направлении - от конечного положения к начальному. По достижении вьмодным валом двигателя 4 начального положения блок 10 переключения программ переключает второй коммутатор 11 в состояние третьего периода программы и так далее до окончания последнего периода. По окончании второй коммутатор 11 прекращает передавать выходной сигнал 9 задатчика времени на усилитель 2 через первый коммутатор 5, и при изменениях первым коммутатором 5 своего состояния двигатели 4 и 6 не изменяют состояния компенсаторови 3, так как между ними достигнуто равновесие и входной сигнал усилителя 2 равен О. Выходной сигнал автоматического задатчика 12 параметра фиксируется на достигнутом значении, равном заданию11660параметра в конце последнего периода программы.В одном из вариантов реализации устройства, обеспечивающем программное регулирование параметра в трех периодах, компенсаторы 1 И 3 (фиг.2) представляют собой переменные резис. торы 33 и 34, ползунки которых кинематически связаны с выходными валами двигателей 4 и 6 (поз. 35 и 36)1 О Усилитель 2 состоит из суммирующего трансформатора 37 и собственно усилителя 38. Первый коммутатор 5 состоит из реле 32, управляемого генератором 8 временных интервалов, и контактов 32 а этого реле. Блок 7 задатчиков параметра состоит из эадатчика 25 начального значе-ния параметров в первом периоде прог. раммы, задатчика 26 конечного значения параметров в первом периоде и начального значения во втором периоде, задатчика 27 конечного значения параметров во втором периоде и начального - в третьем и задатчика 28 конечного значения параметра в третьем периоде программы. Блок 9 эадатчиков времени состоит из задатчика 29 времени первого периода30 программы, задатчика 30 времени второго периода и задатчика 31 времени третьего периода. Блок 10 переключения программ состоит из нормально замкнутого 15 и нормально разомкнутого 17 конечных выключателей, срабатывающих при достижении выходным валом двигателя. 4 начального положения, и нормально разомкнутого конечного выключателя 16, срабатывающего при достижении выходным валом двига О теля 4 конечного положения. Второй коммутатор 11 состоит из реле 18-21 управляемых блоком 10 переключения программ, их контактов 18 аа и нормально разомкнутой кнопки 22 для 45запуска устройства. Реле 19 и 20представляют собой реле с двумя устойчивыми состояниями, типа ДПили им подобные, которые переключаются при подаче напряжения на одну из обмоток, после чего напряжениес обмотки можно снимать, при этом достигнутое состояние реле не изменится. Автоматический задачик 12параметра представляет собой переменный резистор 24, ползунок которого кинематически связан с выходным валом двигателя 6. Датчик 13 пара 76 6метра представляет собой переменный резистор 23, ползунок которого перемещается пропорционально текущему значению параметра.Для запуска устройства оператор устанавливает необходимые задания параметра и времени задатчиками 25-31 и нажимает кнопку 22. Через замкнутую кнопку 22 подается напряжение питания на реле 18 и на нижние (по схеме) обмотки реле 19 и 20. При этом реле 19 и 20 переключаются в состояние, когда их контакты 19 а и 20 а переходят в нормальное (по схеме) положение, а реле 18 включается и самоблокируется своим нормаль. но открытым контактом 18 а через нормально замкнутый конечный выключатель 15 и остается включенным после отпускания кнопки 22, Генератор 8 временных интервалов периодически, через равные промежутки времени, включает и выключает реле 32. При очередном включении реле 32 через его нормально разомкнутые контакты 32 а, а также через нормально разомкнутый контакт 18 а и нормально замкнутый контакт 21 на одну из входных обмоток суммирующего трансформатора 37 поступает напряжение такой величины ч фазы, что напряжение на выходной обмотке суммирующего трансфор. матора 37 поступает на вход собственно усилителя 38, не изменяет своей фазы независимо от положения ползунков резисторов.ЗЗ и 34. При этом выходное напряжение усилителя 38, поступающее на вход двигателя 6 через нормально разомкнутые контакты 32 а, также не меняет свой фазы, и выходной вал двигателя 6 вращается до упора у начального положения, перемещая при этом к начальному положению ползунки переменных резисторов34 и 24.После отключения реле 32 на вход, суммирующего трансформатора поступает только разностный сигнал с пол,зунков переменных резисторов 33 и 34, который вызывает появление на выходе усилителя 38 напряжение такой фазы, что двигатель 4, подключенный к выходу усилителя 38 нормально замкнутыми контактами 32 а, перемещает ползунок переменного резистора 33 к начальному положению до.тех пор, пока разность напряжений на ползунках переменных резисторов 33 и 34, поступающая на вход усилителя,ф1166076 не станет равной О. При этом напряжение на выходе усилителя 38 исчезает, двигатель 4 останавливается, и связанный с валом двигателя нормально замкнутый конечный выключатель 15 размыкается, отключая питаниереле 18. Устройство приходит в исход. ное состояние.При следуюцем включении реле 32 на вход суммирующего трансформатора 1 О 37 поступает напряжение с задатчика 29 времени первого периода программы через нормально замкнутые контакты 19 а, 20 а, 18 а и 21 а и нормально разомкнутые контакты 32 а. Двигатель 5 6, подключенный к выходу усилителя 38 через нормально разомкнутые контакты 32 а, перемецает ползунок переменного резистора 34 в направлении от начального положения к конечному 20 на такое расстояние, чтобы сумма напряжений на входах трансформатора 37 стала равной О, т.е. разность напряжений на ползунках переменных резисторов 33 и 34 стала равной по 25 величине и противоположной по фазе выходному напряжению задатчика 29. После этого выходное напряжение трансформатора 37, поступающее на вход усилителя 38, становится равным О, выходное напряжение усилителя 38 становится равным О, и двигатель 6 останавливается. При дальнейшем отключении реле 32 нормально разомкнутые контакты 32 а не пропускают нап 35 ряжение эадатчика 29 на вход трансформатора 37,. его суммарное входное напряжение равно разности напряжений на ползунках переменных резисторов 33 и 34 и не равно О. Двигатель 440 перемещает ползунок переменного резистора 33 от начального положения к конечному до тех пор, пока напряжение на ползунках переменных резисторов 33 и 34 не сравняется.45 Так,в процессе переключения реле 32 ползунки переменных резисторов 33 и 34 поочередно двигаются один за другим в направлении от начального положения к конечному, сдвигаясь за один период работы реле 32 на расстояние, соответствующее выходному напряжению эадатчика 29 времени первого периода программы. При неизменном периоде работы реле 32 времени55 прохождения ползунками переменных резисторов 33 и 34 от начального положения к конечному однозначно зависит от выходного напряжения эадатчика 29,В исходном положении устройства переменный резистор 24 автоматического задатчика 12 параметра подключен через нормально замкнутые контакты 19 а и 20 а между ползунками начального 25 и конечного 26 эадатчи. ков параметров первого периода программы. Ползунок переменного резистора 24 находится в начальном положении и, таким образом, также подключен к полэунку задатчика 25 начального значения параметра первого периода программы, т.е, на вход регулятора 14 поступает раэностный сигнал датчика 13 параметра и задатчика 25 начального значения параметра. В дальнейшем при работе устройства ползунок переменного резистора 24, связанный с выходным валом двигателя 6, перемещается синхронно. с ползунком переменного резистора 34 от начального положения к конечному1 при этом задание параметра меняется по линейному закону от начального до конечного значения первого периода программы.При достижении выходными валами двигателей 4 и 6, а также ползунками переменных резисторов 24, 33 и 34 конечного положения замыкается нормальноразомкнутый конечный выключатель 16, что вызывает срабатывание реле 19 через нормально замкнутый контакт 18 а. Через нормально разомкнутые контакты 19 а и 32 а и контакты 20 а, 18 а и 21 а на вход суммирующего трансформатора 37 подается выходное напряжение задатчика 30 времени второго периода программы, напряжение питания задатчика 30 противофазно напряжению эадатчика 29 времени первого периода, поэтому во второмпериоде двигатели 4 и 6 перемещают ползунки переменных резисторов 33, 34 и 24 в обратном направлении - от конечного положения к начальному. Вначале вывод переменного резистора 24 отключается от ползунка задатчика 25 и через нормально разомкнутый контакт 19 а подключается к ползунку задатчика 27 конечного значения параметра во втором периоде программы, Таким образом, при перемещении ползунка переменного резистора 24 от конечного положения76 10 9 11660 к начальному задание параметра изменяется от начального значения второго периода, определяемого эадатчиком 26, до конечного значения второго периода, определяемого эадатчиком 27.При достижении выходными валами двигателей 4 и 6, а также ползунками переменных резисторов 24, 33 и 34 начального полнения замыкается 1 О нормально разомкнутый конечный выключатель 17, что вызывает срабатывание реле 20 через нормально разомкнутый контакт 19 а. На вход суммирующего трансформатора 37 через нормально разомкнутые контакты 20 а. и 32 а и нормально замкнутые контакты 18 а и 21 а подается выходное нанрях,ение задатчика 31 времени третьего периода программы с фазой,.вызывающей перемещение ползунков переменных резисторов 24, 33 и 34 иэ начального в конечное положение. Конеч ный вывод переменного резистора 24 отключается от задатчика 26 и через д 5 нормально разомкнутый контакт 20 а подключается к задатчику 28 конечного значения параметра в третьем периоде программы и при перемещении его ползунка задание параметра изменяется от начального значения в третьем периоде, равного конечномузначению второго периода, до конечного значения третьего периода, определяемого положением ползунка задатчика 28,По достижении валами двигателей4 и 6 и ползунками переменных резисторов 24, ЗЗ и 34 конечного положения замыкается нормально разомкнутыйконечный выключатель 16, что вызывает срабатывание реле 21 через нормально разомкнутый контакт 20 а.Нормально замкнутый контакт 21 аотключает задатчики 29, 30 и 31 времени от суммирующего трансформатораЗУ и на его вход поступает толькосигнал разбаланса с ползунков переменных резисторов 33 и 34. При достижении ими равновесия двигатели 4и 6 останавливаются, ползунки переменных резисторов 24, 33 и 34 не перемещаются, задание параметра останавливается на достигнутом, равномконечному значению параметра втретьем периоде, Программа окончена.Аналогично можно составить схемуустройства для программного регулирования параметра не только в трех,йо в любом необходимом количествепериодов с линейным изменением задания параметра в каждом периоде.166076 Впуел оставитель И.Швеехред Л.Микеш орректор Г.Решетник ор А.Козо 63 Подписивенного комитета СССРетений и открытийРаушская наб д. 4/5 каз 4309/42 Тираж 8 ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Ж