Патент ссср 161341

 

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕ)КИМОМ МНОГОЗОННЫХ

ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ

Известны программные регуляторы, у которых в качестве элемента, задающего программу термообработки, используют движущееся лекало с профилем, соответствующим графику термообработки. ||о профилю лекала скользит ролик, связанный с командной частью регулятора.

Известен также программный регулятор с бесконтактным лекалом, у которого за профилем, нанесенным на движущуюся диаграммную бумагу, следят при помощи фотосопротпвления.

В предложенном регуляторе подвижные контакты задающих реохордов жестко связаны с валом реверсивного двигателя. Это упрощает задание программы термообработки и дает возможность быстро изменять программу в процессе работы.

Для выполнения программ термообработки, предусматривающих периоды естественного изменения температуры, в автоматическом программном устройстве установлены управляемые блоком переключений реле, контакты которых включены в пень управления реверсивного двигателя.

На чертеже приведена принципиальная схема автоматического программного устройства для управления тепловым режимом термических печей.

Автоматическое программное устройство содержит; блок ЗС задания скорости изменения температуры, регулятор ПР; блок КТ определения контрольных температур; блок В выдержек времени; блок П переключений; обегающее устройство О; дополнительный реохорд ДР.

Блок задания скорости изменения температуры состоит из конденсаторного реверсивного двигателя Д, приводящего во вращение подвижные контакты (ползунки) двух реохордов ЗР, и ЗР., и электрической схемы, предназначенной для задания двигателю требуемой скорости вращения. Эта схема имеет балластные сопротивления R, и R,,,германиевые диоды и четыре переменных сопротивления R, Rz, R;, и Rg. Эти сопротивления совместно с соответствующими постоянными сопротивлениями R-„R, R9 и R«определяют величину постоянной составляющей тока, протекающего по обмотке двигателя,— в зависимости от этого изменяется скорость вращения двигателя.

Каждое переменное сопротивление R3, R4, Р,; и R< имеет шкалу скоростей нагрева или охлаждения, связанную с подвижным контактом, прн помощи которой задается скорость изменения температуры в печи. В этот блок входит моторное реле импульсного торможения РО.

Регулятор ПР состоит из электронного усилителя У, и командных реле РКО и РКЗ, управляющих исполнительными механизмами

Мо 161341 зон печи. На вход электронного усилителя У подается разность напряжений между подвижными контактами задающего реохорда

ЗР, (заданная температура) и дополнительного.

Если действительная температура не равна заданной, то между подвижными контактами реохордов появится напряжение, фаза которого зависит от знака разности между действительной и заданной температурой. В зависимости от фазы этого напряжения команд ое реле РКО или РКЗ подаст команду на открытие или закрытие топливного крана данной зоны печи, в результате чего температура зоны достигнет заданной величины.

Блок определения контрольных температур

КТ состоит из электронного нуль-реле и четырех реохордов R», R, R» и R>4. В электрическую схему этого узла входит реохорд

3Р>. Каждый из этих реохордов имеет шкалу температуры, связанную с подвижным контактом, и неподвижную стрелку. По шкалам температур; задают контрольные точки графика термообработки: температуры первой выдержки и охлаждение печи после первой выдержки, температуры второй выдержки и ovлаждение печи после второй выдержки.

Заданная контрольная температура считается достигнутой после того, как разность напряжений между подвижным контактом реохорда ЗР и подвижным контактом соответствующего реохорда R», R>z, Р» или Р» будет равна нулю. Равенство нулю напряжения определяют по срабатыванию или отпусканию реле. В результате воздействия реле программное устройство переходит к следующему периоду термообработки.

Блок В выдержки времени состоит из двух одинаковых реле времени Каждое реле времени имеет синхронный двигатель IРВ и 2РВ, зубчатую передачу, муфту сцепления, нажимной кулачок и командный контакт.

При помощи ручки задания на первом реле времени задают время первой выдержки температуры, а на втором — второй выдержки температуры.

Блок П переключений включает в работу в нужные моменты времени различные элементы схемы реохордов R», R<, R» u R<4, сопротивления Rg — Ryp, реле времени IРВ и 2РВ, реверсивпый конденсаторный двигатель блока

3С, сигнальные лампочки.

Блок П переключений по периодам термообработки состоит из шагового искателя типа

ШИ-11 и группы реле. Шаговый искатель контактами первой линии (ШИ-II, ШИ-21, ШИ31, ШИ-41, ШИ-51, ШИ-бl и ШИ-71) включает, в зависимости от периода термообработки, соответствующее реле IР-7Р, которое, в свою очередь, подключает элементы схемы, участвующие в выполнении данного периода термического цикла.

Вторая линия LUH (контакты ШИ-12, ШИ22, ШИ-32, ШИ-42, LllH-52, ШИ-б2) подготавливает цепи. В момент перехода с одного периода на другой реле P получает импульс и своим нормально открытым контактом Р, включает шаговый искатель, по ледний поворачивает ротор на адин шаг и нормально открытым контактом ШИ-О отключает реле Р.

Контакты третьей линии ШИ (IIIH-13, ШИ-ЗЗ,. ШИ-43 и ШИ-бЗ) используют для подключения к блоку определения контрольных температур соответствующих реохордов

R» — Р .

Четвертая линия LLlH (контакты ШИ-74, ШИ-84, ШИ-94, ШИ-104 и ШИ-114) служит для пробегания неиспользуемых контактов шагового искателя.

Юбегающее устройство О содержит переключатель электронного потенциометра

3ПП и реле Р1Т и PLOT (по количеству регулируемых и регистрируемых точек). Контакты этих реле (PIT, РIТ,, Р10Т» PIOT,, PIT

Р10Т ) поочередно подключают к потенциаметру, оборудованному дополнительным реокордом, Обегающее устройство дает возможность использовать один программный прибор и один многоточечный потенциометр для управления температурой многозонной печи.

Принцип действия предложенного устройства основан на автоматическом слежении действительной температуры всех зон печи за заданным значением температуры.

Значение действительной температуры вводят в программный прибор при помощи дополнительного реохорда ДР, установленного в многоточечном электронном потенциометре

ЗПП, измеряющем температуру зон печи.

Подвижный контакт (ползунак) этого реохорда жестко связан с ползунком основного (измерительного) реохорда потенциометра, поэтому каждое положение ползунка дополнительного реохорда соответствует температуре, показываемой потенциометром в момент компенсации. Положение ползунка дополнительного реохорда сравнивают с положением ползунка задающего реохорда, установленного в программном приборе. Положение ползунка задающего реохорда зависит в каждый данный момент от параметров графика термообработки.

При выполнении периодов программы, предусматривающих изменение температуры, ползунок задающего реохорда вращается специальным двигателем со скоростью, соответствующей заданной скорости изменения температуры в данном периоде При осуществлении № 161341 выдержки температуры, ползунок дополнительного реохорда находится в течение заданного времени в фиксированном положении, соответствующем заданной для данного периода температуре выдержки.

Если положение ползунка дополнительного реохорда (т. е. при действительной температуре) не соответствует положению ползунка задающего реохорда (заданной температуре), то программный приоор подает команду на включение или отключение нагревателя (или на изменение расхода топлива) данной зоны печи.

Соответствие действительной и заданной температур и подачу управляющих команд проверяют периодически через небольшие промежутки времени.

При выполнении программ термообработки, предусматривающих нагрев и охлаждение печи (до заданных температур) с максимальными скоростями, определяемыми тепловой мощностью и инерцией печи, программное устройство перехочит на работу в режиме «обратного слежения», при котором ползунок задающего реохорда следит за положением ползунка дополнительного реохорда. В режим «обратного слежения» устройство переводят после выполнения каждого цикла термообработки.

При выполнении ступенчатого графика термообработки с заданными скоростями нагрева и охлаждения печи ключ «охлаждение» находится в положении «с заданной скоростью», т. е. контакты КО4 и КО» замкнуты, а контакты КО и КО4 — разомкнуты.

Шаговый искатель ШИ-11 находится в исходном положении О, при этом замкнуты контакты ШИ-01, ШИ-04.

Для равномерного подъема температуры печи с заданной скоростью необходимо, чтобы ползунки задающих реохордов ЗР4 и ЗР перед началом термообработки находились в таком же положении, как и ползунок дополнительного реохорда.

Ниже описан способ автоматического выполнения указанного условия.

После задания при помощи ручек и шкал параметров графика термообработки кратковременно нажимают кнопкой контакт КП, («пуск»). При этом нормально открытый контакт КП, (на время, в течение которого нажата кнопка) замыкает цепь питания реле Р, нормально закрытый контакт КП3 разрывает цепь питания реле С, а контакт КП4 разрыьает цепь реле Р,.

Реле Р, сработав, своим контактом Р> замыкает цепь питания катушки шагового искателя ШИ-11. Шаговый искатель сделает пергый ша и остановится, так как при притягивании якоря ШИ размыкается нормально замкнутый контакт линии ШИ-О, реле Р обесточнвается, и контакт Р, размыкает цепь питания искателя.

Замыкаются контакты искателя ШИ-11, ШИ-12 и ШИ-13. Контакт ШИ-11 замыкает цепь питания реле 1Р. Реле 1Р включает в работу элементы схемы, участвующие в выполнении первого периода (нагрев печи): а) контактом 1Р, — двигатель Д блока ЗС, который начинает вращать ползунки задающих реохордов ЗР, и ЗР в сторону увеличения температуры; б) контактом 1Р— тормозные сопротивления R3 и R-„îïðåäåëÿþùèå скорость вращения двигателя Д и тем самым определяющие скорость изменения температуры t>.

Контакт ШИ-12 подготавливает цепь для второго шага шагового искателя.

Контакт ШИ-18 подключает к усилителю

У,. реохорд R44, на котором задана температура первой выдержки значения t 4.

Регулятор ПР сравнивает положение ползунка дополнительного реохорда с положением ползунка задающего реохорда ЗР,.

Термопары зон печи и исполнительные механизмы поочередно подключаются соответственно к потенциометру и программному устройству. Если в данный момент подсоединена термопара 1Т и исполнительный механизм, а значение заданной в данный момент температуры выше значения действительной температуры, то разность потенциалов между ползунками ДР и ЗР, будет положительной фазы. Сработает реле РКО: замкнется его контакт, и исполнительный механизм получит импульс на открытие топливного крана первой зоны.

Если прн следующем подключении цепей первой зоны окажется, что температура ее выше заданного значения, то замкнется контакт реле РКЗ, и исполнительный механизм получит импульс на закрытие топливного крана этой зоны.

Исполнительные механизмы остальных зон печи управляются аналогично.

Таким образом, при выполнении первого периода термообработки ползунки реохордов

ЗР, и ЗР. непрерывно перемещаются с заданной скоростью, а регулятор ПР заставляет ползунок реохорда ДР находиться в каждый момент в положении, соответствующем положению ползунков реохордов ЗР, и ДР, следовательно, температура зон печи будет повышаться со скоростью, определяемой скоростью перемещения ползунков этих реохордов. Задание на скорость подъема температуры зон печи не должно превышать максимально возможной скорости нагрева печи.

При достижении температурной печи значения Гь заданного на реохорде Р4,, реле Pf № 161341 отпустит свой якорь, и замкнется нормально замкнутый контакт Pt < в цепи реле P. Шаговый искатель сделает следующий шаг Замкнутся контакты ШИ-21.

Через контакт ШИ-21 включается реле 2Р, которое своим контактом 2Р включает первое реле времени 1РВ. Начинается отсчет времени выдержки. Ползунки реохордов ЗР, и ЗР останутся в положении, соответствующем температуре, t ь так как двигатель Д отключен.

По истечении времени, заданного на первом реле времени, контакт 1РВ замкнется, и шаговый искатель сделает третий шаг. Будут замкнуты контакты ШИ-31, ШИ-32, ШИ-33.

Замыкание контакта ШИ-31 приводит к срабатыванию реле, которое контактом ЗР, включает двигатель блока ЗС на вращение ползунков в противоположном направлении, подключает контактом ЗР, тормозные сопротивления R и Re, при помощи которых задана скорость первого охлаждения печи, контакт

ШИ-33 подключает реохорд Riz, при помощи которого задана температура t (до нее должна охладиться печь) .

После достижения температуры t > замыкается нормально открытый контакт Pt > и шаговый искатель устанавливается в четвертом положении, включается реле 4Р, замыкаются контакты 4Р, и 4Р., и программное устройство начинает выполнять четвертый период термообработки. При достижении температуры, заданной при помощи реохорда Р, вновь обесточивается реле Pt, замыкается контакт РГ, и шаговый искатель устанавливается в пятом положении. Срабатывает реле

5Р, которое включает контактом 5Р, второе реле времени 2РВ.

Шаговый искатель ШИ-б1 включает реле

6Р (замыкаются контакты бР, и 6Р> благодаря чему начинается выполнение шестого периода управления).

Окончание цикла термообработки определяется по замыканию контакта Pt, шаговый искатель делает седьмой шаг. При этом замыкается контакт ШИ-71, который включает реле С, блокируемое контактом С>.

Реле С выполняет следующие операции: а) подает световой и звуковой сигналы об окончапии термообработки; б) включает исполнительные механизмы в сторону закрытия топлива; в) переводит прибор на работу в режиме «обратного слежения». При этом ползунки реохордов ЗР, и ЗР следят за положением ползунка дополнительного реохорда ДР, смонтированного в электронном потенциометре

31717.

Контакт С3 подключает контакты РКО и

РКЗ для управления двигателем блока ЗС.

При остывании печи ползунок дополнительного реохорда ДР будет двигаться к своему нулевому положению. Это приведет к разбалансу напряжения между ползунками реохордов 3Р> и ДР, срабатыванию реле Контакт

РКО замкнется и ротор двигателя Д установит ползунки реохордов ЗР, и ЗР в положение, соответствующее положению ползунка реохорда ДР электронного потенциометра.

При выполнении первого (подъема температуры) и второго (выдержки) периодов устройство работает аналогично описанному выше.

Когда программный прибор начнет отрабатывать первое охлаждение (третий период), шаговый искатель занимает третье положе ve, срабатывает реле 7Р по цепи: ШИ-31—

КΠ— катушка реле 7Р (вместо реле ЗР в предыдущем варианте).

Реле 7Р включает исполнительные механизмы до полного закрытия топливных кранов, а контактом 7Р переводит устройство в режим «обратного слежения». Начинается естественное охлаждение печи. Контакт 7Р включает реле 8Р, которое контактом 8Р> шунтирует контакт РИ, и двигатель Д может разBvTb максимальную скорость.

Контакт шагового искателя LILH-33 подключает реохорд Р к регулятору ПР. Когда при охлаждении температура в печи достигнет значения, заданного на реохорде Р,, сработает реле Pt, шаговый искатель сделает очередной шаг, и программное устройство переходит к выполнению четвертого периода.

При выполнении периода термообработки— второго охлаждения — реле 7Р сработает по цели: ШИ-б1 — КΠ— катушка реле 7Р, и естественное охлаждение печи будет продолжаться до тех пор, пока температура в печи не станет равной температуре, заданной на реохорде R>< (конец цикла).

Предмет изобретения

1. Автоматическое программчое устройство для управления тепловым режимом многозонпых термических печей, содержащее блок задания скоростей изменения температуры, регулятор и блок определения контрольных температур с задающим реохордом, блок выдержек времени, блок переключений, обегающее устройство и дополнительный реохорд, установленный в потенциометре, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения задания программы термообработки и возможности быстрого изменения программы в процессе работы, в нем подвижные контакты задающих реохордов жестко связаны с валом реверсивного двигателя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью выполнения программ термообработки, предусматривающих периоды № 161341 г

IOI

1

1

1

I

1 з!г 1 о 1

I

1

)

I

1

I

I

1

1

1

3I

I

1

1 !

1

1

1 !

1

1

1

1

1

I

1

1

1

Составитель M. А. Столярова

Редактор Л. Г. Герасимова Техред Т. П. Курилко Корректор О. Б. Тюрина

Подп. к печ. 21/VII — 64 г. Формат бум. 60 + 90 /a Объем 0,58 изд. л.

Заказ 1669. 3 Тираж 1425 Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр, Серова, д, 4, Типография, пр. Сапунова, 2. естественного изменения температуры, в нем установлены управляемые блоком переключег

| 1

1

1 1

1 ! 1

1 1

1 1

1

1

1

1 ! 1

1.

1 ! ! 1

1

1 1

1

1 1 ! !

1

1 г

g -1

1

1 ,И x

1 1

1 ! 1 !

1 1 !

J 1

L пий реле, контакты которых включены в цепь управления реверсивного двигателя,