Интегрирующее устройство

СОЮЭ СОжТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК б С 7 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСН(72) (71) сист сарс ния (53) аког Рго опйгопс НагТвапп пду ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(46) .07.04.83. Бюл. р 13Л.А.ИвановСпециальное конструкторское бюроем промышленной автоматики Чебоккого производственного объедине"Промприбор"681.335(088.8)(56) 150/7432 Ее 1 Ь 1 ай досадгерре 67, Реде 1 ьянаев С, Рекламный пРоспект фиряз опт Вгаопф, ФРГ.2. Щидловнч Л.Х. и др. Блоки динамических преобразований, - "Механизация и автоматизация производствафф, 1979, Р 5 (прототип).(54)(57) ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединен ные преобразователь напряжения в частоту, вход которого является информа ционным входом интегрирующего устройства, логический переключатель, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является информационным выходом интегрирующего устройства, знаковый выход преобразователя напряжения в частоту одключен к первому управляющему вхологического переключателя, а выход генератора импульсов соединен с входом эталонного сигнала логического пере 1010616 А ключателя, первые входы первого и второго компараторов являются входом сравнения. с уставками интегрирующего устройства, а вторые входы компараторов соединены соответственно с задат- чиками верхней и нижней уставок, выхо. - ды компараторов подключены к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых являются входами разрешения верхнего и нижнего ограничения интегрирующего устройства, а выходы соединены соответственно с вторым и третьим управляющими входами логического переключателя, выход первого компаратора соединен с управ ляющим входом одного из реле индика- с, ции, а группа управляющих входов ло- ф гического переключателя является соответственно входами разрешения.пря мого и обратного интегрирования е принудительного увеличения и уменьшения выходного сигнала интегрирующе, го устройства, о т л и ч а ю щ е е с я Я тем, что,с целью расширения области, применения, в него введены ключ и задатчик режима, выход которого подключен к четвертому управляющему входу логического переключателя и входу запрета ключавключенного между выходом второго компаратора и управляющим входом другого реле индикации, причем выход вторсйо компаратора соединен с пятым управляющим входом логического переключателя1010616 Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов, а именно к аналогоцифровым интегрирующим устройствам,снабженным входами логического управления и средствами для регулируемогоограничения выходного сигнала и индик ации достижения выходным сигналомзаданных верхнего и нижнего уровней,преимущественно входящим в виде отдельных конструктивных блоков в те 10или иные агрегатные комплексы электрических средств регулирования,Известно интегрирующее устройство,которое содержит аналого-цифровой интегратор, снабженный информационными аналоговыми входами и выходом,группой управляющих входов, два компаратора, первые входы которых соеди -иены с информационным выходом интегратора, вторые входы - с задатчикамиверхней и нижней уставок, выходы -с соответствующими реле индикации ис соответствующими входами запретаувеличения и уменьшения выходногосигнала интегратора1,25 Указанное интегрирующее устройствообладает недостаточно широкими функциональными возможностями, в частности оно не обеспечивает возможностейдистанционного реверсирования интегратора, дистанционных введения и сня.тия уровней ограничения, а также работы в бесконтактных следящих системах без использования внешнего компаратора, что ограничивает область. 35применения этого интегрирующего устройства,Наиболее близким к предлагаемомУпо технической сущности является интегрирующее устройство, содержащее 4 Опоследовательно соединенные .преобразователь напряжения в частоту, входкоторого является информационным входом интегрирующего устройства, логический переключатель, реверсивный 45счетчик .и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является информационным выходом интегрирующего устройства, выход генератора импульсовсоединен с входом эталонного сигналалогического переключателя, первыевходы первого и второго компараторовявляются входом сравнения с уставкамиинтегрирующего устройства, а вторыевходы компараторов соединены с з адатчиками верхней и нижней уставок, выходы компараторов подключены к первымвходам первого и второго элементов И,вторые входы которых являются входамиразрешения верхнего и нижнего ограни-чения интегрирующего устройства, а 60выходы соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами логического переключателя, третий,четвертый, пятый и шестой управляющиевходы которого являются соответствен но входами разрешения прямого и. обратного интегрирования и принудительного увеличения и уменьшения выходного сигнала интегрирующего устройства, выходы первого и второго компараторов соединены также с управляющими входами первого и второго реле индикации соответственно Г 2 ),Известное интегрирующее устройство обладает более широкими функциональными возможностями, чем другиеинтегрирующие устройства, однако онотакже не обеспечивает возможностиработы в. бесконтактных следящих системах без использования внешнего компаратора, тогда как такая возможностьявляется весьма желательной для обеспечения наибольших компактности и надежности систем автоматического регулирования и (или) управления, что также ограничивает область примененияэтого интегрирующего устройства.Цель изобретений - расширение области применения интегрирующего устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в интегрирующее устройство,содержащее последовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту, вход которого является информационным входом интегрирующего устрой-ства, логический переключатель, реверсивный счетчик и циФроаналоговыйпреобразователь, выход которого является информационным выходбм интегрирующего устройства, знаковый выходпреобразователя напряжения в частотуподключен к первому управляющему входу логического переключателя, а выходгенератора импульсов соединен с входомэталонного сигнала логического переключателя, первые входы первого и второго компараторов являются входомсравнения с уставками интегрирующегоустройства, а вторые входы компараторов соединены соответственно с задатчиками верхней и нижней уставок, выходы компараторов подключены к первымвходам первого и второго элементов И,вторые входы которых являются входамиразрешения верхнего и нижнего ограничения интегрирующего устройства, а выходы соединены соответственно с вторыми третьиМ управляющими входами логического переключателя, выход первогокомпаратора соединен с управляющимвходом одного из реле индикации, агруппа управляюшИх входов логического переключателя является соответственно входами разрешения прямого иобратного интегрирования и принудительного увеличения и уменьшения выходного сигнала интегрирующего устройства, введены ключ и задатчик режима,выход которого подключен к четвертомууправляющему входу логического переключателя и входу запрета ключа, включенного между выходом второго компаратора и управляющим входом другого реле индикации, причем выход второго компаратора соединен с пятым управляющим входом логического переключателя,На фиг.1 приведена блок-схема интегрирующего устройства на фиг.2 электрическая функциональная схема логического переключателя, входящего в интегрирующее устройство.Интегрирующее устройство содержит преобразователь 1 напряжения в час тоту, генератор 2 импульсов, логический переключатель 3, реверсивный счетчик 4, цифроаналоговый преобразователь 5, задатчик 6 режима, компа-, раторы 7 и 8, задатчики 9 и 10 уста вок, элементы И 11 и 12, реле 13 и 14 индикации, ключ 15, информационный вход 16, информационный выход 17, вход 18 сравнения с уставками, управляющие входы 19-24. Преобразователь 1, переключатель 3, счетчик 4, преобразователь 5 соединены последовательно, причем вход 16 интегрирующего устройства является входом преобразователя 1, выходы 25 и 26 которого соединены с информационными входами 27 и 28 соответственно переключателя 3, выходы 29 и 30 которого соединены с информационными входами 31 и 32 счетчика 4, а выход преобра-. зователя 5 является информационным выходом 17 интегрирующего устройства,Выход генератора 2 соединен с входом 33 эталонного сигнала переключателя 3, управляющие входы 34-37 которого соединены с выходами соответственно задатчика б, компаратора 7, элементов 11 и 12, управляющие входы38-41 - с входами 19-22 интегрирующего устройства соответственно. Неинвертирующий вход компаратора 7 и ин вертирующий вход компаратора 8 являются входом 18 интегрирующего устройства, другие входы компараторов 7 и 8 соединены с задатчиками 9 и 10 соответственно. Выход компаратОра 8 сое динен с входом управления реле 14 и с одним входом элемента 12, другой вход которого является входом 24 интегрирующего устройтва. Выход компаратора 7 соединен с одним входом элемента 11, другой вход которого является входом 23 интегрирующего устройства, и с входом управления реле 13 через ключ 15, вход 42 запрета которого соединен с задатчиком б режима.Принимаем следующие условные обоз.начения электрических сигналов:Х 1,Х и У - аналоговые сигналы напряжения постоянного тока на входах 16 и 18 и на выходе 17 соответственно, .60О 8 и О - напряжения на выходах задатчиков 9 и 10 соответственно,Р ,Р,Р +,Р в ,Рэ и Р - входные логические сигналы на входах 19-24 соответственно, 65 Ч и Ч - логические сигналы на выходах 25 и 26 преобразователя 1 соответственно,цз - логический сигнал знака напряжения Х ,ц - логический сигнал на выходегенератора 2,и Г - выходные частоты преобразователя 1 и генератора.2 соответственно,ц 4 и ц - логические сигналы навыходах 29 и 30 переключателя 3 соот"вет .твенно;цб и ц - логические сигналы навыходах элементов 11 и 12 соответственно,"К и К - логические сигналы навыходах компараторов 7 и 8 соответсъвенно,"Рс - логический сигнал йа выходезадатчика бО и О - входная информация преобразователя 1 и входная инФормациясчетчика 4 соответственно;Т 4. - постоянная времени интегрирования,Преобразователь 1 выполнен любымизвестным образом так, что он преобразует входное напряжение Х, которойможет иметь любой знак, в частотупереключений логических уровней, либовыходного логического сигнала ц, тогда как выходной логический сигнал цотображает своим уровнем знак напряжения Х, либо того или другого изсигналови ц в зависимости отзнака напряжения Х, причем частотапрямо пропорциональна абсолютнойвеличине напряжения Х, а коэффициентпреобразования может быть установленвручную или дистанционно в определен-.ных пределах. Независимо от конкретного выполнения преобразоВателя 1 еговыходную информацию 3 о величине изнаке напряжения Х, представляемуюсовокупностью сигналов -С и Фбудем считать положительной при Хъ 01и отрицательной при Хс 0; а абсолютную величину информации Э будем считать равной , т.е. при Х 7 0 34+1, при Х 0 Э =- л. Счетчик 4 может быть применен как с раздельными счетными входами для сложения и вычитания, так и с общим счетным входом для сложения и вычитания и с входом .управления направлением счета, Независимо от конкретного выполнения счетчика его входную информацию Э. , представляемую совокупностью сигналов 4 и 9 , бУдем считать положительной и отрицательной в случаях, когда она обеспечивает ее сложение и вычитание в счетчике с имеющимся в нем содержимым соответственно, абсолютную величину информации 3 будем считать равной частотепе- Я.реключения сигнала на счетном входеСигналы управления1 Рг Рм Рс К СЛ С Ь . Н 0 или -"11 И и+и"1 И 0 или х И 1" ИО и и О и х х х х.х 1;,и 0 11 и 0 и ИОИ иОИ И 1 И ИОИ 10 и ИО и и 0 11 ИО 1 10" И 01 ИОИ Ъ и 1 И ИОИ ИО и ИОИ ИОИ 10" 1 Ои ИОИ ИОИ И 1 И иОИ ияи ИОИ х х иОИ И 1 И ИОи ИО и и 0 и И 1 И ИОИ Ои ИОИ ИОи И 1 И И О И ИОИ иОИ ПОИ И 1 и ИОи ИОи ИОИ ИОИ ИОИ 10 ИОИ ИОИ ИОи ИОИ ИО и И 1 И иО" ИОИ ИОИ ИОИ И 1 И И 1 И 12 И 1" и О 11 13 ИОИ иОИ И 1 И 10 И ИОИ И 1 И ИОИ И О И ИОИ и 1 И ИО" И 1 И ИОИ 15 иОИ ИОИ И О И И 1 И и ИОИ И 1 и ИОИ П р и м е ч а н и е. Знак х в таблице обозначает любой логический уровень,Знаки "-" и и+и в таблице обозначают наличие положительной и отрицательной информации соответственно.1 счетчика 4. Счетчик 4 снабжен устройством, предотвращающим его переполнение при сложении и ипереочисткуи при вычитании, которое далее будем называть ограничителем.Генератор 2 выполнен любым известным образом так, что выходной логический сигнал ф периодически переключается с частотой 1 , которая в несколько десятков или .сотен раэ выше максимально возможного значения 10 частоты % для принятого верхнего предела изменения напряжения У.Преобразователь 5 выполнен любым известным образом так, что он линейно преобразует входной код .Р в на пряжение,3, которое может быть или однополярным ( например, сигнал 0-10 В), или двухполярным (например 1 сиГнал минус 10-0- плюс 10 В).Задатчики 9 и 10 являются. ручными 2 О или дистанционными задатчиками посто- янных напряжений 0 и 0 , причем диапазоны их изменений совпадают с диапазоном изменения напряжения эЗадатчик 6 выполнен любым известным образом так, что он обеспечивает ручную или дистанционную установку уровня ИОИ или уровня И 1 И выходного логического сигнала Рс( .Переключатель 3 выполнен в виде комбинационной логической схем иэ логических элементов таким образом, что он передает на информационный выход, образованный совокупностью входа 20( выхода 30 либо информацию Ъ с частотой 1 с информационного входа, образованного входами 27 и 28 (без инверсии или с инверсией знака, либо частоту 1 с входа 33 эталонного сигнала, либо не передает никакой информации в зависимости от логических сигналов управления.В таблице приведена зависимость выходной информации переключателя 3 от его сигналов управления.ка 4 не поступают; следовательно,вго выходной код Эь и соответствующее значение выходного сигнала У интегрирующего устройства не изменяютсярежим "хранениями). Если Р+:. вфО" и фб=(и="1", то при Рр="1" и Рм="О" на счетйый вход 31 счетчика 4 поступаютимпульсы с частотой , прямо пропорциональной абсолютной величиневходного напряжения Х(ф 4"), на вход32 управления направлением счета счетчика 4 поступает сигнал, равный сигналу знака напряжения Х ,ф,)т.а. выходная инФормацияпереключателя 3 равна его входной информации РПри этом в результате счета импульсов частоты х 1 счетчиком интегрирующее устройство производит прямойинтегрирование по времени сигнала Х:с постоянн й времени Т 4,установленнойэадатчиком коэФФицивнта передачи првобразователя 1, до тех пор, покасчет импульсов счетчиком не будет прекращен встроенным в него ограничителем, а при Р="О" и Р="1" также ф+-"=Е, но= фьт.е. Эс-Э);- приэтом интегрирующее устройство производит обратное интегрирование по врвмени сигнала Х 4 т.е. с инверсиейзнака приращения .интеграла относитель-.но знака сигнала Х) также до техпор, пока счет импульсов счетчикомне будет прекращен встроенным в .нето ограничителем.таким образом, входы 19 и 20 интвгрируются в первом режиме его работы :,действуют как входы разрешения прямого и обратного интегрирования соот-ветственно сигнала Х 1 . Если в процессе увеличения.сигнапа У возникнет8 ="0" (что возможно лишь. при Р 8 =ф 1."), то увеличение прекратится на достигнутом уровне, что эквивалентно ограничению сигнапа Х сверху йа про;межуточном (между упорайи) уровнв,который в случае, когда вход 18 соединен с выходом 17, установлен за. датчиком 9, Если затембудет подансигнал Р=фОф, то указанное ограничение сигналасверху будет снято, иувеличение сигналаможет продолжаться до верхнего упора. Таким об-разом, вход 23 сигнала Рр, является входом разрешения верхнего ограничв", ния выходного сигнала интегрирующего устройства на первом регулируемом уровне.Аналогично вход 24 сигнала Р яв-. ляется входом разрешения нижнего ограничения выходного сигнала интегрирующего .устройства на втором регулируемом уовне. Если при Р "Оф возникнет Рс =ф 1 ф, то независимо от Рй и Р на счетный вход 31 счетчика постуМпают импульсы высокой частоты 1 РЬРЩ, а (Р="1", при этом независиВ случае, когда преобразователь 1выполнен с выходом 25 частотыЯ=)и с выходом 26 логического сигналазнака 9,д=9 н), а счетчик 4 выполненс общим счетным входом 31 и с входом32 управления направлением счета, может быть применен переключатель 3(,1) соответствуют таблице.Интегрирующее уотройство, в котором применены преобразователь 1 с Выходом 25 частоты и с выходэм 26 логического сигнала знака, принимающего значение ф -- ф 1 ф при ХЪ О,.счетчик 4 с общим счетным входом 31и с входом 32 управления направлениемсчета, причем сигнал ф = ф 1 ф устанавливает счетчик в режим сложения,и переключатель 3 (Фиг.2) работаетследующим образом,Компараторы 7 и 8 сравнивают входнбй сигнал Х. с верхней.и нижней уставками 0 и ОН30При, Х ) Ц К =ф 0" при Х тб ОнК="1", при этом реле 14 индицируетУменьшение. Х ниже значеНиЯ Он .ПРиХъОЭ К="0", при Х0 К="1 ф, приэтом реле 13 индийирует увеличениеХ выше значения ОЭ ., если ключ 15закрыт сигналом 1 ="0"Таким образом, при Рс,р"0" компараторы 7 й 8,эадатчики 9 и 10, реле 13, ключ 15действуют, как канал сигнализации достижения х заданных верхней и нижнвй 40уставок Оэ и 0 соответственно.При соединений входа 18 с выходом 17этот канал будет сигнализировать спомощью реле 13 и 14 о достижении ука.занных уставок выходным сигналом 3 45интегрирующего устройства.8="1 ф, при Р =11" ,=К, при Д =фОфц ="1 ф, т.е.; с помощью входных сигна 6)нлов РЭ и РН интегРиРУюЩего Устройства 50может бигь введена и снята логическаясвязь между компараторами 7 и 8 и переключателем 3.1 9Задатчиком 6 устанавливают (вручную или.дистанционно) режим работы 55плеинтегрирующего устройства: при Рслпервый режим, при Р ="1" - втоРой Режим.В первом режиме работы интегрирующего устройства (при Р, ="0"), как 6 Овидно иэ таблицы строки 1-7) и выра-.жений 11), действие переключателя 3не зависит от сигнала К, на входе 35.ь о = "Ф ="О"Если Ря=Р=РО =Р = О, то у 4т.е. импульсы на счетный вход счетчимо от величины и знака сигнала Х 1сигнал Э быстро увеличивается либодо верхнего упора (.при Р,="0"),либодо введенной описанным образом верх-,ней уставки 0 упри Р= "1").Если возникнет Р"="1" то независимоот Рв, Р и Р также (4 Э , ноЧ, ="О", при этом независимо от величины и знака сигнала Х 1 сигнал 3быстро уменьшается либо до нижнегоупора при Р="О"), либо до введеннойописанным образом нижней уставки Цпри Р = "1") .Таким образом, входы 21 и 22 в первом режиме его работы действуют,каквходы быстрого принудительного уве- .личения и уменьшения выходного сигнала интегрирующего устройства соответственно, Эти входы могут быть использованы для введения в интегрирующееустройство начальных условий или для 20быстрой установки выходного сигналана безопасный уровень в аварийныхситуациях в системе автоматического регулирования. Отметим, что в первом режиме работыпри Р ="0") интегри - 25 рующее устройство обладает такими жефункциональными возможностями, что и интегрирующее устройство 1.2).Во втором режиме работы интегрирующего устройства при Рс ="1"), как 30 видно из рассмотрения таблицы строки 1-3 и 8-15) и выражений (Ц , сохраняется описанное выше .действие сигналов Ро,С 8, С, Рб, Рн, а напРавление инте грирования сигнала Х, раз ре- З 5 шаемого сигналом Р или сигналом Р, и направление быстрого принудительного изменения сигнала У, запускаемого сигналом Рс, определяются выходным+сигналом К 1 компаратора 7 следующим образом.При К ="0" разрешено только увеличение, при ) ="1" - только уменьшение сигнала Ч . Реле 14, как и в первом :режиме работы интегрирующего устройства, индицирует уменьшение сигнала "5 Х 2 ниже нижней уставки 0, тогда как реле 13 отключено от компаратора 7 ключом 15, на входе 42 запрета которого действует сигнал Р="1", укаэанное действие интегрирующего блока вовтором режиме работы обеспечивает новые функциональные возможности, расширяющие область его применения всистемах автоматического регулирования и (или) управления.Например, если соединить вход 18с выходом 17, то при Р="1", Р=Р,="0"Р ="1" или Р="1" интегрирующее устройство будет действовать как бесконтактная интегрирующая следящая система, отслеживающая выходнйм сигналом3 величину напряжения О, установленную вручную или дистанционно эадатчиком 9 со скоростью, равной Х/Т 4,причем подачей сигнала Рф="1" можносустановить высокую скорость отслеживания, например, для быстрой установкисигнала ) равным значению 0, аподачей сигнала Р ="1" можно в аварийной ситуации быстро уменьшить сигналлибо до значения Он (при Рн="1"),либо до нижнего упора при Р="0"),В таком режиме интегрирующее устройство можно использовать в качествезадатчика того или иного регулируемогопараметра с ограниченйем темпа зада-ния, применяемого, например, в системах автоматического регулирования иуправления мощностью и нагрузкой мощных энергоблоков электростанций, взамен более сложны и менее надежных устройств. Отключение реле 13 во второмрежиме работы предотвращает его быстрый износ вследствие частых переключений и обеспечивает его надежную работу,при последующем переключении интегрирующего устройства в первый режимработы.Конкретные схемы переключателя 3для других возможных случаев выполнения преобразователя 1 и счетчика 4могут быть известным образом легкосинтеэированы при использовании таблиЦыаПредлагаемое интегрирующее устройство обладает расширенными функциональными возможностями и может найтиширокое применение в различных системах автоматического регулирования ие каз Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проек 88/37 Тираж ВНИИПИ Государствепо делам иэобрет 113035, Москва, Ж 04 Подпного комитета СССРний и открытий 5, Раушская наб., д,