Пневматический шаговый экстремальный регулятор
Оп ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсннх
Соцналнстнмвснни
Испубпмк
Опубликовано05 03 79 бюллетень № 9 М (5! } М. Кл С 05 В 11/58 Ст 05 В 13/00 Гесудврствеииый кюмитет СССР ив делам изебретеиий и открытий (53) УДК 621-525 (088.8) Дата опубликования описания 07.03.79 (72) Авторы изобретения О. С. Мургулая и А. Г. Рохгендлер Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (71) Заявитель (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ШАГОВЫЙ ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к пневматическим экстремальным регуляторам, предназначенным для оптимального управления технологическими процессами промышленных объектов, имеющих экстремальную зависимость и характеризую- щихся большой, инерционностью и наличием низкочастотных помех. По основному авт. св. № 413457 известен пневматический шаговый экстремальный регулятор, который содержит генератор импульсов, блок ограничения, последовательно соединенные блок коррекции с узлом фильтрации, блок преобразования с узлом сравнения, логический блок, интегратор с выходным узлом, а также блок задержки, подключенный к блокам коррекции и преобразования с блокирующим узлом. Поиск экстремального значения оптимизируемого параметра осуществляется по одному каналу регулирования, в .связи с чем этот регулятор не может быть использован для управления процессом по двум параметрам, Целью изобретения является расширение области применения регулятора. Для этого,в устройство по авт. cs . $ № 413457 установлены второй интегратор, коммутатор и блок переключения каналов,:первые входы. которых соединены с ВыхОдОМ блОка преобразования, второй вход блока переключения кана- . лов — с выходом коммутатора, а выходсо входами узлов запоминания выходного сигнала первого и второго каналов и генератора импульсов, выход которого подключен ко второму входу 1 . коммутатора. Кроме того, блок переключения каналов имеет реле, соединенное с три гером, взаимно инверсно подключенным к двум элементам непрерывной памяти. На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного устройства; на .фиг. 2 — принципиальная схема блоков коррекции, сравнения и логики; нафиг, 3принципиальная схема коммутатора; на фиг..4 - принципиальная схема блока переключения каналов; на фиг. 5- принципиальная схема блока генератора импульсов. Регулятор (фиг.1) состоит из блоков коррекции 1, преобразования 2, задержки 3, коммутатора 4, блоков 5 переключения каналов, логики 6 первого интегратора 7, второго ннтегратора 8, блока 9 ограничения и генератора 10 импульсов. Блок коррекции включает в себя узлы фильтрации 11, сдвига 12, переключения 13 и коррекции 14.. Блок 2 преобразования включает в себя узлы памяти 15, переключения 16 и сравнения 17, первые два составляют блокирующее устройство. Блок 3 задержки состоит иэ узла 18 задержки и сравнения" 19. Блок 5 перекшочення каналов включает в себя узлы переключения 20, запоминания выходного сигнала первого канала 21, запоминания выходного сигнала второго канала 22. Генератор имйульсов включает в себя узлы генератора 23 и нзменення частоTM генератора 24. Выход узла 11 соединен со входами узла 12 сдвига и,череэ узел 15 памяти со входом узла 17 сравнении блока 2. Выход узла 12 через узел 13 переключения соединен со входом узла 1 4 коррекции, втОрой вхОд узла 1 3 переключения соединен с выходом узла 19 блока задержки 3, а третий вход узла 13 соединен с выходом узла 14. Первый вход узла 15 памяти связан с выходом узла 11 фильтрации, второй вход узла 15 памяти через узел 16 переключения связан с выходом узла 17 сравнения, второй вход узла 16 переключения связан с выходом узла 19 блока 3 задержки. Выход узла 17 сравнения связан со входами узла 18 блока. задержки 3, коммутатора 4, узла 20 блока переключения каналов 5 и блока логики 6. Выход коммутатора 4 соединен со вторым входом узла 20. Выход узла 20 связан со входами узла запоминания выходного сигнала первого канала 21, узла запоминания выходного сигнала второго канала 22 и узла 24 генератора 10, Второй вход узла 21 соединен с выходом первого интегратора 7, а второй 1313 ф вход узла 22 соединен с выходом второго интегратора 8. Первые входы интеграторов 7 и 8 связаны с выходом блока логики 6, 5 вторые входы: — с выходом блока ограничения 9. Выходы узлов 21 и 22 подаются на пневмоклапаны. Синхронизация блоков регулятора осуществляется генератором 10 импульсов, состоящим иэ узла генератора 23 и узла 24 изменения частоты генератора. Выход узла 23 соединен со входами: узла 14 блока корррекции 1, коммутатора 4, первого интегратора 7, второго интегратора 8, а также через инерционное звено — co входом узла 24 изменения частоты генератора. Блок коррекции 1 содержит: повторители 25,26 со сдвигом, трехмем- . бранное реле 27-29, маломощный повторитель 3 О, регулируемый дроссель 31, емкости 32-34. Питание к повторителям .подается через дроссели 35-37, Блок 2 преобразования состоит из 2$ элемента 38 сравнения, реле 39, элемента 40 непрерывной памяти, емкости 41, дросселя 42. Блок 6 логики состоит из элементов 43, 44 дискретной памяти и дросселя 45, Коммутатор 4 содержит трехмембранное реле 46-51, клапаны 52-60, емкости 61, дросселя 62. Блок 5 переключения каналов содер 5.жит трехмембранное реле 63, элементы 64, 65 дискретной памяти, элементы 66, 67 непрерывной памяти, емкости 68, 69, дросседи 70-72. Генератор 10 содержит элементы 73 46 сравнения, клапан 74, регулируемый дроссель 75, емкость 76, регулируемую емкость 77. Регулятор работает следующим образом. Оптимизируемый параметр Р поступает в блок коррекции 1, а также через узлы фильтрации 11 блока коррекции 1 и памяти 15 и узел сравнения 17 блока 2. В блоке 2 параметр Р сравнивается с корректирующим сигналом Р формируемым блоком 1 коррекции. Блок 1 представллетсобой схему линейной разве ртки. Рассмотрение работы блока коррекции начнем с момента, когда выходной сигнал Р„генератора 10, постунивший и камеру реле 27 и в камеру реле 651313 29 равен О. Сигнал Рк,получивший положительное прирашение в повторителе 25, проходит через открытые сопла, подадает в камеру повторителя 30 и далее в камеры реле 27, сопло которого закрыто. Когда сигнал от генератора Р станет равным единице, сопло открывается, а другое сопло закрывается, при этом сигнал РК, "дежуривший" в камере реле 27,через сопло проходит в повторитель со сдвигом 25, на выходе которого появляется сигнал Р,, Этот сигнал"дежурит y закрытого сопла до следуюшего сигнала P> = О. При изменении Р> с единицы до О работа линейной развертки повторяется. Непрерывно возрастая, сигнал Р, становится равным Р> при этом срабатывает элемент 38 блока 2, и на его выходе появляется сигнал P> = 1. Сброс сигнала Р„, производится следующим образом, В камеру повторителя со сдвигом 26 поступает сигнал Р>входной сигнал регулятора после фильтра высокочастотных помех. В камере повторителя 26 формируется сигнал Р„ — Д = Р . Состояние реле 28 опреК деляется сигналом Рс,, блока задержки 3. Когда сигнал P аппо,„становится равным 1, открывается сопло реле 28 и пропускается сигнал Р— А = Рт от повторителя 26. В сле4 дующий полутакт работы генератора ймпульсов последовательность работы блока коррекции повторяется. Нарастание сигнала Р .начинается с уровня Р К Рц- z Работой блока 6 логики управляет выходной сигнал Ри блока 2. При Р 1 происходит изменение выходного сигнала Р„„ блока логики 6, который при Р - О, остается неизменным и меняет знак, когда Р снова будет равным 1 Сигнал Р„„ блока 6 логики поступает в интеграторы 7 и 8, которые реверсируют направление изменения выходных сигналов, Коммутатор 4 считает число шагов исполнительного механизма по числу прямоугольных импульсов генератора 10 в одном направлении. Коммутатор выполнен. таким образом, чтобы сигнал Р„мог возникнуть после втоком рого, третьего или четвертого шага исполнительного механизма по числу импульсов генератора. Для сброса коммутатора используется 1 сигнал Р, несколько отстаюший от сигнала Р@ . Этот временной сдвиг необходим для четкого сброса в схеме. 5 Когда сигнал Р„генератора 10 равен 1, Р = 1, после чего питание Рд проходит реле 46. При Р, = О по-прежнему будет равен единице Р . Таким образом, реле 46 запоминает первый им О пульс Р„= О. Реле самоблокируется до тех пор, пока не будет снято питание Р, . При Р,,= 1 клапан 52 заркыт, следовательно, Р = 0 и Р = О . При последуюшем Р О сигнал Р 1 прс г ходит через открывающийся клапан 52 открывает клапан 53, но Р> попрежнему равен нулю, так как Р, О. При втором импульсе Р =1 сигнал Р> становится равным едийице, и реле 47 запоминает этот сигнал. Если вход кланана 54 соединен с выходом коммутатора, т.е. коммутатор настроен на срабатывание двух шагов исполнительного механизма, то P Р = 1. Сигнал Рком-1 поступает на реле 49, сюда же поступает сигнал Р с блока 2 и происходит реверс коммутатора. Коммутатор начинает считать имуль сы генератора при Р - О. После нахож о дения экстремального значения оптимизируемого параметра (процесс "рыскания ), сигнал Р< иа выходе блока 3 оказывается равным едйнице через заданное число прямоугольных импульсов 35 генератора 10. Коммутатор настраивается таким образом, что после нахож« дения экстремального зйачения оптимизируемого параметра, срабатывание блока 2 сравнения совпадает со сраба40 тыванием коммутатора 4. В результате sTol o сигналы P 1 H P 1 лаются одновременно. Сигналы Рк блока 2 и Р„блока 4 поступают в реле 63 блока 5 переключения каналов. Реле 63 включено по схеме совнадения, т.е. на выходе реле 63 возникает сигнал P = 1, когда с" РИ и Pêîì одновременно будут равны единице. Сигнал Р 1 поступает на триггер (элементы 64, 65), на выходе которого вырабатывается сигнал Рп -" 1, который при P = О остается неизменным и меняет знак, когда Р снова оказыс вается равным единице. Работой каналов переключения управляет сигнал Рд . Когда P 0 происr. ходит поиск по первому кайалу. Выход интегратора 7 поступает в камеры эле1313 формула изобретения 7 65 мента 68 непрерывной, памяти, который работает в режиме слежения за входным сигналом. Выходное давление первого канала Р 1„ формируетси в камере элемента памяти 68 и далее идет иа выход регулятора . При Рп = l выход интегратора 7 отсекается от элемента 68, на выходе первого канала запоминается текущее значение Р „, < и происходит поиск по второму каналу. Выход P интегратора 8 поступает и камеры элемента непрерывной памяти 67, которые работают в режиме слежения за входным сигналом. Выходное давление Р „„формируется в камере элемента памяти 67 и далее идет на выход регулятора. При изменении Р с единицы до 0 работа блока переключения каналов 5 повторяется . При существениой разнице динамических характеристик каналов регулнромииа постоянные времени интеграторов первого и второго каналов должны быть разные, Сигнал Рп блока 5, который управляет работой каналов регулятора, одйовременно поступает в клапан 74 генератора 10 (фиг. 5). Выход Рг элемента 73 управляет работой блоков рет уйятора, а также через инерционное звено ноступает на клапан 74. При работе первого канала регулятора, когда Р - О,частота генератора 10 настраивается с помощью регулируе мого дросселя 75; клапан 74 отсекается от линии Р> При работе второго канала регулятора, когда Р "-1, частота генератора настраивается с помощью регулируемого дросселя 75 и регулируемой емкости 77. Выход Р элемента 73 через инерционное звено проходит через клапан 74 в Э регулируемую емкость 77. Таким образом, при работе разных каналов регулятора генератор работает с разной частотоф. Предлагаемый технико-экономичес10 кий эффект от использования предлагае мого регулятора (на одном реакторе гидратации этилена) в системе оптимального управления процессом получения синтетического спирта - 40 тыс.руб. 1$ в год. l. Пневматический шаговый экстремальный регулятор по авт.cs.% 413457, о т л и ч а ю m и и с и тем, что, с целью расширения области применения, в нем установлены второй интегратор, коммутатор и блок переключения кана2 лов, первые входы которых соединены с выходом блока преобразовании, второй вход блока переключения каналов — с выходом коммутатора, а выход - со входами узлов запоминания выходного сигнала первого и второго каналов и генератора импульсов, выход которого подключен ко второму входу коммутатора. 2. Регулятор по п.l, о т л и ч а ю-, ЭЗ щ и.йся тем,,что блок переключения каналов имеет реле, соединенное с триггером, взаимно инверсно подключенным к двум элементам непрерывной памяти. m &пнад Рог. Е Тираж 1014 Подписное 11НИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 804/44 Филиал ППП Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Н. Панин Редактор И. Марховская Техред.З. Фанта Корректор Е. Папп
