Многоканальный регулятор

Сефз Сфветскнк Сфциалнстических Республик(22) Заявлено 140979 (21) 2815910/18-24 (51)М. КЛ. с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 05 В. 11/32 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15.10,81ь) Экспериментально-конструкторский и техн ический институт автомобильной промышленности щ(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к устройствам автоматического управления технологическими процессами и может быть использовано в окрасочных линиях и линиях нанесения металлических покрытии на изделия автомобильной промышленности.Известно устройство, содержащее индикаторы, регуляторы, соединенные с каналами параметра местного и внешнего задания и выходным каналом, и блоки вызова по числу регуляторов,состоящие из повторителей, реле и переключателей, причем в каждом блоке вызова установлены два злектропиевмопреобразователя,. управляющие входы . которых соединены с соответствующими переключателями, выход первого электропневмопреобразователя подключен к управляющим камерам реле данного бло ка, входы первого электропневмопреобразователя соединены с каналом питания и атмосферой, входы второго электропневмопреобразователя в ,с каналами местного и внешнего задания, 225 входы повторителей соединены, соответственно, с каналами параметра, выходом второго электропневмопреобразователя и выходным каналом, а входы повторителей через последовательно 30 соединенные реле блоков вызова и аналоговые пневмоэлектрические преобра" зователи подключены к индикаторам 1 .Недостатком данного устройства является то, что число электропневмопреобразователей в два раза больше, чем число регуляторов, автоматическое управление обеспечивается блоком внешнего задания и не учитывает истинного положения изделия на линии. Кроме того, это устройство сложно и вследствие этого ненадежно.Известен многоканальный регулятор, содержащий последовательно соединенные входной электрический коммутатор, блок сравнения с задатчиком уставок, выключатель и выходкой электрический коммутатор, пневматический аналоговый формирователь сигнала управления, с задатчиком, электропневматические переключатели, элементы памяти и электропневматический анало говый преобразователь, связанный с выходом входного электрического коммутатора и входом пневматического аналогового регулятора, выход которо. го через элементы памяти соединен с соплами электропневматических переключателей,обмотки которых соедИненьс выходом выходного электрического программного устройства;на фиг. 3 - , коммутатора 2 . электрическая схема элемента формиНедостатком этого регулятора явля- рования программ; на фиг, 4 - электется то, что он не обеспечивает авто- рическая схема второго выходного комматическое управление исполнительны- мутатора) на фнг. 5 - схема первого ми механизмами и изменение условий выходного коммутатора. их работы (например скорости передви.Многоканальный регулятор содержит жения или числа включенных дополни-. блок 1 датчиков, входной коммутатор тельно исполнительных механизмов) 2, блок 3 задания уставок, блок 4 при отклонении технологических па- сравнения, блок 5 памяти, первый и раметров от нормы в зоне нахождения второй выходной коммутаторы 6 и 7, детали. первый и второй блоки 8 и 9 управлеОИзвестен многоканальный регулятор,. ния, программное устройство 10, рас" содержащий блок управления и последо- пределитель 11, блок 12 исполнительвательно соединенные блок датчиков, ных механизмов, объект регулирования блок измерителей рассогласования автооператор 13, источник 14 питания, входной коммутатор, формирователь сигэлемент 15 формирования программ, нала управления с блоком памяти, пер- элемент 16 сравнения, элемент 17 завый выходной коммутатор и блок испол- держки, элемент 18 синхронизации, . нительных механизмов, причем первый, элементы 19 и 20 управления горизонвторой и третий выходы блока управле- тальным и вертикальным перемещением ния соединены, соответственно, с уп О элемент 21 управления сменой программ, равляющими входами входного и перво- диоды 22-27, электрические цепи 28"29 го и второго выходных коммутаторов, соединяющие элемент 15 формирования .второй выходной коммутатор соединен программ с выходами датчиков позиций с выходом блока исполнительных ме- в элементе 16 сравнения, электричесханизмов 33 . кие цепи 30-33, соединяющие элементНедостатком этого .регулятора явля формирования программ с элемента-, ется низкая точность при подключении ми 19 и 20 управления горизонтальным дополнительных исполнительных меха- и вертикальным перемещением, электринизмов, ческие цепи 34-35, соединяющие элеНаиболее близким по технической мент 15 формирования программ с элесущности является многоканальный ре- фо ментом 17 задержки, электрическаягулятор, содержащий блок задания ус- цепь 36, соединяющая элемент 15 фортавок, первый блок управления и пос-. мирования программ с элементом 21 уп"ледовательно соединенные блок датчи" равления сменой программ, электрическов, входной коммутатор, блок сравне- кая цепь 37,соединяющая элемент 15ния блок Памяти, первый выходной ком формировния программ с элементом 18 мутатор и блок исполнительных меха- синхронизации, входные электрическиениэмов, выход блока задания уставок цепи 38-43, электрические цепи 44-47,соединен со вторым входом блока срав- соединяющие коммутатор 7 с элвмента-.нвния, выходы первого блока управце- ми 19 и 20 управления горизонтальныния соединены, соответственно, с уп О ми и вертикальным перемещением, электравляющими входами входного и перво- рические цепи 48-50, соединяющие ком" го выходного кояаутатора Г 4, мутатор 7 с элементом 17 задержки,Недостатком данного регулятора яв- электрические цепи 51-53, соединяющиеляется его ограниченные функциональ- коммутатор 7 с элементом 16 сравненые воэможности, следствием чего яв ния, электрическая цепьЮ 4, соединяюляется ограниченная область его при" щая коммутатор 7 с элементом 21 уп. менвиия. равления сменой программ, электричесЦель изобрЕтения " расширение,. кая цепь 55, соединяющая коммутаторфункциональных воэможностей регулято с элементом 18 синхронизации,электра., рическая цепь 56, соединяющая комму"Поставленная цель достигается тем, ф татор 7 с блоком 12 исполнительныхчто в регуляторе установлены второй механизмов, в качестве которых могут выходной коюеутатор и второй блок применяться, например электропневмауправления, первый, второй, третий, , тические преобразователи, электричесчетвертый входы которого соединены кие цепи 57-58, соединяющие коммутасоответственно, со.вторьза.и третьим И тор 7 с промежуточными элементамивыходами первого выходного коммутат - управления в блоке 12 исполнительныхра, вторвач выходом блока памяти и механизмов, диоды 59-64, электричвспервым выходом второго выходного.ком- кие цепи 65-70, соединяющие элементмутатора, а первый и второй выходы - 21 управления сменой программ, прог- .с пврвыили.вторым:входами второго вы раммного управления 10 с выходным ходного коммутатора, второй выход коммутатором 7, электрические цепикоторого соединен со вторымвходом 71-75,соединяющие коммутатор б с блоблока исполнительных механизмов. . ком 12 исполнительных механизмов,электрические цепи 82-89, соединяющие коммутатор б с блоком 5 памяти и с элементом И 90, входящие в состав коммутатора б, электрическая связь 91, соединяющая коммутатор б с программным устройством 10, электричес- кие цепи 92-107, соединяющие коммутатор б с блоком 5 памяти, шаговый искатель 108 распределителя 11, ламели 109, 110 шагового искателя, диоды 111 - 117.Регулятор работает следующим образом.Программное устройство б обеспечивает дополнительное автоматическое управление блоком 12 исполнительных механизмов. Контрольи регулирование технологических параметров в регуляторе 5 осуществляется блоком 4 сравнения, который сравнивает сигналы с блока 1 датчиков и блока 3 задания уставок и Формирует сигнал управления, В основу действия блока 4 могут быть заложены любые принципы измерения, высокочастотный резонансный метод,основанный на изменении параметров колебательного контура под воздействием контролируемой среды на емкостный или индуктивный,чувствительный элемент, входящий в колебательный контур,компенсационный метод измерейия. Так как контроль и регулирование технологических параметров осуществляются в зонах нахождения детали, то входной коммутатор б по зонам обеспечивает подключение находящихся там датчиков различных методов измерения к,блоку 4 сравнения, в котором предусмотрены возможности для визуального контроля.В состав блока 4 сравнения входят измерительные схемы, преобразующие сигналы от датчиков в релейные управляющие 5 сигналы. Например, при трех- позиционном регулировании блок 4 сравнения 4 вырабатывает три типа сигналов "Малоф, "Нормаф, "Многоф.Блок 5 памяти построен на базе релейных элементов, служащих для запоминания сигналов управления. Первый выходной электрический коммутатор 6 построен, например по схеме изображенной на фиг. 5. Число вертикалей диодной сетки равно числу зон контроля и регулирования технологических параметров. Количество диодных сеток определяется числом контрольных точек в зоне. Например, при трехпозиционном регулировании число диодных сеток равно трем. В узлах диодной сетки устанавливаются программиие диоды, через .которые сигналы управления поступают в блок 12 исполнительных механизмов, выполненный в виде электропневматических переключателей по цепям 71-75, и в программное устройство 10 по цепям 76-81.Число рабочих тактов распределителя 11 равно общему числу заездов на позиции, обслуживаемых автооператором, в которых помещается обрабатываемое изделие на линии. Число неза" висимых полей распределителя 11 рав" но числу контрольных сигналов в.зоне, Например при чис.".е рабочих зон, равном восьми, и применении шагового искателя 108 в качестве распределителя, число рабочих тактов будет равно общему числу заездов автооператора на позиции, и в восьми контрольных зонах (позициях) сигналы датчиков будут подключаться от первого выходного коммутатора 6 цепями 76-78 (сигнал"Мало" ) и цепями 79-81 (сигнал фМного") при трехпозиционном регулировании и ламелям 109, 110 поля шагового 15 искателя 108. Первый и третий контрольный сигналы через щеткк шагового искателя 108 поступают во второй выходной коммутатор 7, обеспечивая дополнительное изменение условий рабо 20 ты механизмов, например скорости передвижения или числа включенных дополнительных механизмов в этом коммутаторе, например при трехпозиционномрегулировании сигнал "Малоф обеспечивает дополнительное включение нагревательных элементов и уменьшениескорости передвижения, а сигнал "Много" увеличение скорости проезда эоны.Управление шаговым искателем 108распределителя 11 осуществляется отрелейного элемента программного устройства 10 при срабатывании датчикапозиции и элементе 16 сравнения.Вторая диодная сетка (фиг. 5) цепями 82-89 подключается к сигнализаторам сигналов "Норма" в контролируемых например, восьми позициях из блока 3 памяти по цепям 82-89 и, к эле"менту И 90 входящему в состав первого выходного коммутатора б. Элемент 40 И 90 по цепи 91 запускает в работупрограммное устроиство 10, котороеподключается своим элементом управления с сменой программ 21 ко второму выходному коммутатору 7 по цепям 45 65-70. В узлах коммутатора стоятпрограммные диоды 59-64. Их количест.во и расположение в узлах определяется конкретной циклограммой управления перемещением деталей по позициям.50Блок 3 памяти сигналами фМалоф подключается к первому выходному коммутатору б, а именно к его первой диодной сетке по цепям 92-99, а сигналами "Многоф - к третьей диодной сеткетого.же коммутатора 6 по цепям 100- е107. Число вертикалей каждой иэ этихсеток равно числу обслуживаемых эон.В узлах этих сеток стоят программныедиоды 111-113, 114-117. Их количест"во и расположение определяются кон О кретными циклограммами установки технологических параметров например,дляпервого контрольного сигнала итретьего контрольного сигнала.При подаче питания в регулятор 65 на линии осуществляется установкатехнологических параметров всех контролируемых зон. Блок 1 датчиков,подключенный через входной коммутатор 2 к блоку 4 сравнения, сигнализирует о нормальном состоянии всех парамет" ров, Сигналы нормального состояния с блока 5 памяти по цепям 82-89 поступают на диодную сетку (фиг. 5) и далее на выходы 82-89.Сигнальные лампы "Норма" визуального контроля всех контролируемых зон зажигаются в блоке 4 сравнения. Одновременно сигналы управления по цепям 82-89 поступают на вход элемента .И 90 и, с выхода его по цепи 91 поступает сигнал начального запус-. ка программного устройства 10. 15Такое подключение функциональных блоков регулятора обеспечивает необходимое синхронное включение программного устройства 10 при достижении всех параметров, значений, заданных 20 блоком задания уставок 3.После запуска программного устройства 10 вступают в работу элементы, входящие в его состав: элемент 21 управления сменой программ, элемент 16 сравнения, элемент.19 и 20 управления горизонтальным и вертикальным перемещением, элемент 17 задержки, элемент 18 синхронизации. Сигнал по цепи 66 из программного устройства 10 поступает во второй коммутатор 7. В соответствии с первой операцией циклограммы программный диод 59 подключен между этой цепью 66 и цепью 44. В программное устройство 10 по" ступает сигнал по цепи 44 предназначенный для запуска входящего в его состав элемента 20 управления вертикальным перемещением.Начинается подъем автооператора 13, что контролируется элементом 20 40 управления вертикального перемещения и после окончания подъема элемент 21 управления сменой программ подключает программное устройство 10, на цепь 67 второй операции. В соответст вии с операцией циклограммы по цепи 67 стоят два диода 53 и 52 адресации на заданную позицию и задачи дви. жения. В программное устройство 10 из второго выходного коммутатора 7 поступают сигналы по цейи 46 и 51, предназначенные для запуска, входящих в его состав, элемента 19 управления горизонтальным перемещением, элемента 16 сравнения. При наезде на заданный адрес срабатывает конечный выклю чатель, который включает обмотку ре-, лейного элемента, входящего в состав элемента 16 сравнения. Релейный эле мент элемента 16 сравнения переключает распределитель 11 на цепи 76 нер вого контактного поля и 79 второго контактного поля. Ваданный адрес соответствует, например первой зоне, контроляи регулирования технологических параметров, при этом задано 65 трехпозиционное регулирование параметров. В диодных сетках сигнала "Мало" и сигнала фМного" стоят программные диоды 112 и 115.Одновременно с запуском программного устройства 10 блок 1 датчиков подключенный через входной коммутатор 2 к блоку 4 . сравнения продолжает контролировать технологические параметры во всех зонах. При отклонении контрольных параметров в первых, третьих, пятых, шестых зонах, причем в первой, пятой зонах в сторону "Мало", а в третьей, шестой зонах в сторону "Много", подаются сигналы из блока 4 сравнения в блок 3 памяти, которые запоминаются по цепям 92,96,102, 105 на выходе блока 3 памяти и подаются в первый выходной коммутатор 6. В соответствии с циклограммой установки технологических параметров в зонах, программный диод 111 в этом коммутаторе 6 подключен между цепью 92 и цепью 71, программный диод 113 между цепью 96 и цепью 72, программный диод 116 - между цепью 102 и цепью 74, а программный диод 117 между цепью 105 и цепью 75. Первые контрольные сигналы по цепям 71 и 76 поступают в блок12 исполнительных механизмов с цельюповышения технологических параметровв зонах, а третьи контрольные сигналы по цепьям 74 и 75 поступают с целью понижения технологических параметронв зонах. Так как заданный адрес второго выходного коммутатора 7 соответствует первой зоне контроля, то программный диод 12 подключен между цепью 92 и цепью 76. Сигнал "Мало" по цепи 76 поступает через распределитель 71 во второй электрический коммутатор 7, обеспечивая дополнительное изменение условий работы исполнительных механизмов 12, например скорости передвижения или числа дополнительно включенных исполнительных механизмов 12. Одновременно,сигналы 92,96,102,105 поступают в элемент 17 задержки, который входит всостав программного устройства 10.Ес. ли по истечении уставки времени, задаваемого элементом 17 задержки, сиг. налы 92,96,102,105 не исчезают, что говорит об аварийной ситуации в системе регулирования технологических параметров, программное устройство ,10 отключается. Новый запуск его в . работу возможен только после появления сигнала запуска по цепи 91. Такое подключение блоков обеспечивает повышение качества выпускаемых изделий линий без снижения их производительности и не усложняет схему регулятора,Через некоторое время, определяемое элементом задержки блока 4 сравнения, вырабатываются сигналы останова автооператора 13, которые подаются на элемент 19 управления горизонтальным перемещением и на элемент 21 управления сменой программ. Все эти элементы входят в состав программного устройства 10. Распределитель элемента управления сменой программ 221 переключается на третью операцию, на цепь 68. Сигналы цепи 68 через программные диоды 62 и 63 второго выходного коммутатора 7 поступают по цепям 55 и 48 в элементы 18 синхронизации и задержки. 17 программного уст О ройства 10. После истечения технологической выдержки времени элемент 17 ,задержки вырабатывает сигнал, поступающий в элемент 21 управления сменой программ. Одновременно в этот эле мент поступает сигнал 55 из элемента 18 синхронизации. Распределитель элемента 21 управления сменой программ переключается на выполнение следующей операции. 20Таким образом, работает распределитель элемента 21 управления сменой программ при,любой временной циклограмме, входящей в состав программного устройства 10. Распределитель 11 переключается сигналами от программного устройства 10, например при наезде автооператора 13 на запрограммированную позицию. Блок 4 сравнения, проводя непрерывный контроль и регулирование технологических параметров во всех зонах линии, через первый выходной коммутатор 6 обеспечийает дополнительное изменение условий работы исполнительных механизмов 12, подключенных ко второму выходному 35 коммутатору 7 через программные. диоды в диодной сетке первого выходного коммутатора б по цепям 71 и 72, 76 78 (сигнал "Мало" ) или цепям 73-75 и 79-81 (сигнал "Много" ), 40В регуляторе обеспечивается отключение программного устройства 10,если технологические параметры в одной из зон автоматически не достигают заданных параметров через некоторое время.Преимуществом регулятора является расширение его функциональных воэможностей. Регулятор с помощвю первого выходного коммутатора 6 осуществляет автоматическое регулирование технологических параметров по, циклограмме, управляя электрическими и пневматическими исполнительными механизмами 12, а с помощью второго выходного коммутатора 7 управляет по циклограмме исполнительными механизмами 12, перемещения обрабатываемых изделий в зоне и дополнительными исполнительными механизмами.Применение предлагаемого многока 1 нального регулятора, имеющего не бО сложную схему управления, позволяет повысить качество выпускаемой продук ции без снижения производительности линии, что достигается путем включения сигналом от первого электрического коммутатора б программного устройства 10 в момент, кода значения технологических параметров в заданных пределах, отключение программного устройства 10 при аварии в системе регулирования технологических параметров, дополнительное изменение условий работы блока 12 исполнительных механизмов, подключенных ко второму выходному коммутатору 7. В качествевторого выходного коммутатора 7 применяется устройство программного управления.В регуляторе могут быть реализованы любые методы изменения контролируемых параметров, например температуры уровня. При этом число контролируемых параметров в разных зонах допускается в любых сочетаниях.Формула изобретенияМногоканальный регулятор, содержащий блок задания уставок, первый блокуправления и последовательно соединенные блок датчиков, входной коммутатор, блок сравнения, блок памяти,первый выходной коммутатор и блокисполнительных механизмов, выход блока задания уставок соединен со вторымвходом блока сравнения, выходы первого блока управления соединены соответственно, с управляющими входааювходного и первого выходного коьваутатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей регулятора, в немустановлен второй выходной коммутатор и второй блок управления, первый,второй, третий и четвертной входы ко"торого соединены, соответственнэ,.совторым и третьим выходами первого выходного коммутатора, вторым выходомблока памяти и первым выходом второговыходного коммутатора, а первый ивторой выходы - с первым и вторымвходами второго выходного коммутатора, второй выход которого соединенсо вторым входом блока исполнительных механизмов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 594485, кл. С 05 В 23/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР9 612205,кл.С 05 В 11/32, 1974.3. Авторское свидетельство СССРР 330431, кл. С 05 В 15/02, 1970.4. Давленко В.А. Электрическиесистемы регулирования с сигналом связи постоянного тока. М., фЭнергиае,1971, с. 14 (прототип).873207Составитель Ю. Гладков Редактор Н. Воловик Техред М.Голинка Корректор О. Бил каз 9047/74Тираж 943 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д. 4/ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4ил