Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для регулирования температуры технологического процесса по заданной программе. Целью изобретения является повышение точности программного регулирования температуры. Устройство содержит последовательно соединенные таймер, счетчики, запоминающие блоки, сумматор, компаратор, формирователь управляющего сигнала, дешифратор, ключ, тиристорный испольнительный элемент, нагрузку /активировочную печь/, датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь. Устройство в процессе работы формирует заданную программу изменения температуры и определенное управляющее воздействие, необходимое для его реализации. Управляющее воздействие поступает на объект регулирования, обеспечивая требуемую программу изменения температуры. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1553959 (51 } 5 G 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4236439/24-24 (22) 27. 04.67 (46) 30.03 ° 90. Бюл. N 12 (72) В.Я. Зубченок, А.А. Катаев, В.И. Локтионов, В.п. Нехорошков и E.Ä. Твердохлебов (53) 621.555.ь(088.8) (56) Патент США N 3912913, кл. С 05 В 11/01, 1982.

Зубченок В.Я. и др. Регулятор температуры автоматизированной системы управления технологическим процессом изготовления фотоэлектронных приборов. — Электронная техника, сер.

Электровакуумные и газоразрядные приборы, вып. 4 (109}, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕИПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может

Изобретение относится к автомати- ческому регулированию и может быть использовано для регулирования температуры технологического процесса по заданной программе.

Целью изобретения является повышение точности программного регулирования температуры.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - алгоритм работы арифметико-логического устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные таймер 1, первый счетчик 2, первый запоминающий блок 3, сумматор 4, компаратор 5, формироваC быть использовано для регулирования температуры технологического процесса по заданной программе. Целью изобретения является повышение точности программного регулирования температуры.

Устройство содержит последовательно соединенные таймер, счетчики, запоминающие блоки, сумматор, компаратор, формирователь управляющего сигнала, дешифратор, ключ, тиристорный исполнительный элемент, нагрузку (активировочную печь), датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь.

Устройство в процессе работы формирует заданную программу изменения температуры и определенное управляющее воздействие, необходимое для ее реализации. Управляющее воздействие поступает на объект регулирования, обеспечивая требуемую программу изменения тем т и ра уры. 2 ил. д

Яд тель 6 управляющего сигнала, второй С4. счетчик /, дешифратор Ь, ключ 9 ти- Я ) ристорный исполнительный элемент 10, Ql нагрузку (активировочную печь) 11, . Я датчик 12 температуры, аналого-цифровой преобразователь 13, выход которого соединен с вторым входом компаратора 5, причем вход второго запоминающего блока 14 соединен с выходом первого счетчика Z, а выход - с вторым его входом, выход таймера 1 соеди- 4 нен с вторыми входами сумматора формирователя Ь управляющего сигнала, выход дешифратора 8 соединен с первым входом ключа 15, выход которого соединен с вторым входом второго счетчика

3 1553959

/, а второй вход — с первым выходом блока !6 синхронизации, второй выход которого соединен с вторым входом ключа 9, вход блока 16 синхронизации, второй вход тиристорного элемента 10 и второй выход нагрузки 11 соединены с сетью переменного напряжения .

Кроме того, устройство содержит по-lp

Следовательно соединенные третий запоминающий блок l7, третий счетчик l8, четвертый запоминающий блок 19, выход которого соединен с третьим входом формирователя Ь управляющего сиг- 15 нала, причем вход третьего счетчика 18 соединен с выходам таймера 1, а выходс входом третьего запоминающего блока

17 °

Устройство работает с.педующим об- 2О разам.

Предварительно подготавливаются данные, по которым в устройстве byдет формироваться заданный закон изменения температуры и управляющего 25

Воздействия, для чего производят любым известным образом кусочно-линейную аппроксимацию функции, отражающей заданный закон изменения температуры; для каждого интервала аппроксимации ЭО определяют количество шагов тактирования в единицах периода таймера, полученные значения заносят во второй запоминающий блок 14; определяют разность значений температуры начальной и конечной точек каждого интервала аппроксимации и делят полученное зíàчение на количество шагов тактирования того же интервала, полученное значение заносится в первый запомина- 4п вещии блок 3; путем физическогo или математического моделирования определяют закон изменения управляющего воздействия, требуемый для получения заданной температурной характеристики,45 и производят известным образом его линейно-кусочную аппроксимацию; для каждого интервала аппроксимации функции управления определяют количество шагов тактирования в единицах пеРиода тайме-5р ра 1, полученное значение заносится в третий запоминающий блок 17; определяют разность значений управляющего

:воздействия начальной и конечной точек . каждого интервала аппроксимации и де 55 пят полученные значения на количество лагов тактирования того же интервала, . полученное значение заносится в четвертый запоминающий блок 19.

По сигналу Пуск" производится сброс содержимого сумматора формирователя 6 управляющего сигнала, сумматора 4, счетчиков 2 и 18. По окончании сигнала Пуск в обнуленный счетчик 2 записывается длительность первого интервала аппроксимации заданного закона изменения температуры, а из первого запоминающего блока 3 на сумматор 4 поступает значение приращения температуры на этом интервале. Одновременно в обнуленный третий счетчик

18 записывается длительность первого интервала аппроксимации управляющего воздействия, а из четвертого запоминающего блока 19 на вход формирователя 6 управляющего сигнала начинает поступать значение приращения управляющего воздействия на этом интервале. В каждом интервале тактирования значения первого 2 и третьего 18 счетчиков уменьшаются на единицу. Как только ссдержимое любого из счетчиков станет равным нулю, из соответствующего запоминающего блока в советчик заносится значение длительности следующего интервала аппроксимации и на сумматор 4 или 6 поступает величина изменения температуры или управляющего воздействия на этом интервале.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока процесс регулирования не будет закончен. B ре-ультате на входс сумматора 4 присутствуют значения приращения температуры, необходимые для

Формирования заданной программы ее изменения, а на входе формирователя

6 управляющего сигнала — значения приращения управляющего воздействия, необходимого для его формирования.

В каждом интервале тактирования содержимое сумматора 4 изменяется на величину приращения, поступающую на его вход из первого запоминающего блока 3.

Если заданная программа регулирования имеет начальное значение, то для первого сигнала аппроксимации величина длительности интервала задается равной единице, а величина приращения - равной начальному значению.

В результате содержимое сумматора всегда соответствует заданному значению температуры в данный момент времени (формируется первый откорректированный сигнал). Эначение заданной температуры сумматора 4 поступает на первый вход компаратора 5„ на второй

1553959 вход которого с нагрузки 11 через датчик 12 температуры аналого-цифрового преобразователя 13 поступает реальное значение температуры. Резуль"тат сраннения компаратора в виде

"> ", " (" или "равно" поступает на формирователь Ь управляющего сигнала.

Если реальная температура равна заданной, т ° е. на АЛУ 6 поступает сигнал

"равно", то в каждом интервале тактирования содержимое сумматора Формирователя 6 управляющего сигнала изменяется на величину приращения, поступающего на его вход из четвертого запо- 15 минающего бпока 19.

Если управляющий сигнал имеет начальное значение, то для первого интервала аппроксимации величина длительности интервала задается равной 20 единице, а величина приращения - рааной начальному значению.

В результате содержимое сумматора формирователя 6 управляющего сигнала равно заданному управляющему воздей- 25 ствию в данный момент времени (формируется второй откорректированный сигнал).

Если реальная температура выше заданной, т.е. от компаратора 5 на фор- 30 мирователь 6 управляющего сигнала поступает сигнал Больше", и приращение положительно (процесс регулирования восходящий, то в данном интервале тактирования содержимое сумматора формирователя 6 управляющего сигнала не изменяется, а если приращение отрицательно . (процесс регулирования нисходящий ),то изменяется на удвоенную величину приращения. 40

Если реальная температура ниже заданой, т.е. от компаратора 5 на формирователь 6 управляющего сигнала поступает сигнал Меньше", и приращение 45 отрицательно, то в данном интервале тактирования содержимое сумматора Формирователя 6 управляющего сигнала не изменяется, а если приращение положительно, то изменяется на удвоенную величину приращения.

Алгоритм работы формирователя управляющего сигнала приведен на фиг.2, Таким образом, в формирователе 6 управляющего сигнала осуществляется кор 55 рекция управляющего воздействия в зависимости от отклонения реального значения температуры от заданного и формируется управляющий сигнал.

В каждом шаге тактирования содержимое сумматора АЛУ 6 записывается в счетчик 7. Содержимое счетчика 7 становится не равным О, и с выхода дешифратора 8 на ключи 9 и 15 поступает разрешающий сигнал. Счетчик 7 отсчитывает количество периодов питающей сети, равное коду содержимого сумматора формирователя 6 управляющего сигнала. После чего содержимое счетчика становится равным 9, и с выхода дешифратора 8 на ключи 9 и 15 поступает сигнал, запрещающий прохождение импульсов со схемы синхронизации на счетчик 7 и тиристорный элемент 10.

В каждом периоде питающей сети во время работы c÷åò÷èêà 7 с блока 16 синхронизации на тиристорный элемент

10 через ключ 9 поступают два импуль.са синхронизации, обеспечивающие открытое состояние тиристоров в течение обоих полупериодов питающей сети, и в течение этого времени в нагрузке 11 выделяется мощность.

Таким образом, отношение длительности интервала тактирования к периоду питающей сети определяет максимальное количество периодов сети, в течение которых мощность может поступать в нагрузку 11, а так как мощность в нагрузку подается s течение целого количества периодов, то это отношение определяет количество градаций средней мощности в нагрузке.

Таким образом, устройство в процессе работы формирует заданную программу изменения температуры и заранее определенное управляющее воздействие, необходимое для ее реализации.

Управляющее воздействие поступает на объект регулирования, обеспечивая требуемую программу изменения температуры.

Формула и зобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее первый и второй запоминающие блоки, первый и второй счетчики, сумматор, компаратор, таймер, формирователь управляющего сигнала, дешифратор, первый и второй ключи, аналого-цифровой преобразователь, датчик температуры, блок синхронизации, тиристорный исполнительный элемент, причем входы разрешения считывания первого и второго запоминающих блоков соединены с выходом

1553959 иг, г

Составитель Я. Гречишников

Техред A. Кравчук Корректор Т„ Палий

Редактор Jl. Веселовская

Тираж 657 Подписное

Заказ 456

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 первого счетчика, установочный вход которого соединен с выходом второго запоминающего блока, выход первого запоминающего блока Соединен с первым 5 входом сумматора, выход которого .соединен с первым входом компаратора, с вторым входом которого соединен через аналого-цифровой преобразователь датчик температуры, выход компарато- 10 ра соединен с управляющим входом формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к установочному входу второго счетчика, выход ко- тОрого соединен с входом дешифратора, lg выходом соединенного с управляющими входами первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с тиристорным исполнительным элементом, выход второго ключа - с вычитающим входом второго счетчика, тактирующие входы первого и второго ключей соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, выход таймера соединен с вторым входом сумматора, с вычитающим входом первого счетчика и тактирующим входом формирователя управляющего сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены третий и четвертый запоминающие блоки и третий счетчик, выход которого соединен с входами разрешения считывания третьего и четвертого запоминающих блоков, выход третьего запоминающего блока соединен с установочным входом третьего счетчика, с вычитающим входом которого соединен выход таймера, выход четвертого запоминающего блока соединен с информационным входом формирователя управляющего сигнала,