Двухканальное устройство для управления технологическим объектом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (и}723513 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву = (22) Заявлено 300378 (21) 2600610/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет-Опубликовано 250380 Бюллетень Р 11

Дата опубликования описания 250380

К„г

G 05 В 19/02

Государственный комнтет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 503. .55(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. A. Каминский и Н. Г. Каминский (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ

Недостатком этого устройства яв-. ляется ограниченная область примене- 2g ния.

Наиболее близко по технической сущности к предлагаемому устройство для управления технологическим объектом, содержащее блок управления, 25 первый вход которого соединен с вы-, ходом первого блока сравнения, и в каждом канале первый амплитудный де- тектор, подключенный -входом к датчику веса технологического продуктак ЗО

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов и может быть использовано для автоматического управления шиберомраспределителем, устанавливаемого на транспортере подачи свеклЫ в месте разветвления транспортера на два потока для достижения равномерного распределения свекло-водяной смеси в каждом иэ потоков.

Известно устройство для управления технологическим объектом, содер жащее последовательно соединенные блок задания программы, блок элемеитов И, подключенный к генератору импульсов, блок счетчиков, элемент ИЛИ и коммутатор (1). второй амйлитудный детектор, подключенный входом к датчику мощности, и последовательно соединенные блок памяти, генератор импульсов, формирователь импульсов, привод, подключенный одним выходом через датчик перемещения исполнительного элемента ко входу первого блока сравнения, датчик положения исполнительного элемента, триггер и анализатор, второй вход которого .соединен с соответствующим выходом блока управления, а выход — с другим входом формирователя импульсов (2).

Недостатком этого устройства является низкая точность.,Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит второй блок сравнения и в каждом канале сумматор, входы которого соединены с выходами амплитудных детекторов, первый выход соединен с другим входом генератора импульсов, второй выход — c третьим входом анализатора, третий выход — с соответствующим входом второго блока сравнения, подключенного выходом ко второму входу блока управления.

723513

tG

ЗО

Функциональная схема устройства показана на чертеже.

Устройство содержит датчики

1 и 2 веса технологического продукта, датчики 3 и 4 мощности привода мойки технологического продукта, амплитудные детекторы 5-8, сумматоры 9 и 10, генераторы ll и 12 импульсов, блоки памяти 13 и 14, блоки питания 15 и

16, формирователи 17 и 18 импульсов, анализаторы 19 и 20, приводы 21 и 22р датчики 23 и 24 перемещения исполнительного элемента, триггеры 25 и 26, датчики 27 и 28 положения исполнительного элемента, второй блок сравнения 29, блок управления 30 и первый блок сравнения 31.

Исполнительным элементом является шибер, перекрывающий транспортер.

Работу устройства следует рассмотреть на функциональном уровне, а также в нескольких возможных ситуациях, например: а) бункеры свеклы перед свеклорезками пустые, свекломойки не заполнены свеклой, шиберное,устройство полностью перекрывает обе ветви гидротранспортера; б) бункеры свеклы заполнены до нормального объема,, свекломойки заполнены в нормальном количестве, шиберное Устройство пол. ностью и равномерно открывает обе ветви гидротранспортера; в) бункеры свеклы переполнены сверх нормального объема, свекломойки переполнены, обе ветви гидротранспортера равномерно раскрыты; г) бункер свеклы одной ветви недогрутен, а второй вет ви нагружен нормально, шиберное устройство имеет некоторое рассогласование перекрытия ветвей.

Датчик технологического продукта (свеклы) фиксирует текущее количество свеклы в бункере перед свеклорезками и преобразует механическую нагрузку в электрический сигнал, унифицированный по напряжению. Бункер свеклы обладает емкостью, вмещающей двадцатиминутный запас свеклы, позволяющий осуществить равномерную подачу свеклы на переработку, однако количество свеклы в бункере непрерывно меняется в зависимости от ин тенсивности отбора ее на свеклорезки и диффузыо или от подачи свеклы у бункер от авекломойки. В этой связи электрический сигнал, снимаемый с датчика, пропорционально изменяется

go величине напряжения, подаваемого у а вход детектора в бункере, где г олученйый сигнал от датчиков 1 и 2 измеряется, сравнивается с заданной уеличиной (благодаря наличию неуравйовешенного моста задания) и усилиуается, после чего подается на один

Из двух входов. сумматора 10. Электрические. сигналы датчиков 1 и 2 являются упреждающими сигналами, поскольку постоянная времени бункера имеет сравнительно большую величину

На вторые входы блоков 9 и 10 поступает измеренный, сопоставлен.ный с заданием и усиленный сигнал по активной мощности, измеренный датчиками 3 и 4 на валу электропривода моющей части стекломойки. Оба детектированные сигнала, поступающие в сумматоры 9 и 10, подаются на соот ветствующие им обмотки управления входного однофазного магнитного усилителя с выходом на постоянном токе, пропорциональным алгебраической сумме поступающих сигналов. Нагрузкой входного магнитного усилителя является обмотка управления второго однофазного магнитного усилителя с выходом на постоянном токе и подключенного на нагрузку в виде делителя напряжения (потенциометра), напряжение с которого подается на входы генераторов 11 и 12, при этом оно будет изменяться пропорционально алгебраической сумме поступивших сигналов.

Кроме пропорционально изменяющегося напряжения в сумматорах 9 и 10 отрабатывается сигнал с переменной полярностью снимаемого с выхода нуль-органа, вход которого подключен на одноименные (по знаку). входы от детекторов 5, 7 и б, 8 соответственно и представляющий из себя трехкаскадный. Усилитель постоянного тока с положительной обратной связью, на выходе которого появляется напряжение при небалансе измеряемого сигнала с сигналом задания. Например, если измеряемый сигнал больше заданного значения, то на его зажимах напряжение будет и тем больше, чем больше разница„.при этом устанавливается определенная полярность (знак), если же измеряемый сигнал меньше, то и в этом случае напряжение будет, но знак изменится на обратный. При равенстве сигналов напряжение на выходе нуль-органа будет отсутствовать. Такое свойство нуль-органа используется для получения сигнала, управляющего работой триодного вентильного устройства, имеющегося в анализаторе управляющих сигналов электропривода и управляющего режимом работы формирователя в части отработки реверса электропривода по нагрузочной зависимости в технологических потоках. Остановка работы электропривода в каком-то направлении может наступить в двух случаях: при исчезновении напряжения на выходах нуль-органов сумматоров 9 и 10 и при достиженйи исполнительным механизмом одного из своих крайних положений, что определяется работой селектора направления вращения приводов

21 и 22 в совокупности с датчиком исполнительного элемента (шибера) .

8 зависимости от величины поступившего напряжения на вход генераторов

1l и 12 автоматически избирается частота генерации импульсов, опре723513

На выходе датчиков 1 и 2 минимальное напряжение, на выходе датчиков

3 и 4 минимальное напряжение, на (ыходе детекторов 5, 6 и 7, 8 макимальное напряжение, обусловленное тем, что в диагонали измерительного моста протекает минимальный ток, а деляющая изодром работы электропривода. Кроме того, эти импульсы по ступают на вход формирователей 17 и 18, реализующих поступившие импульсы в трехфазное импульсное напряжение необходимой частоты для дан-, ного текущего момента и усиленное по мощности, достаточной для обеспечения вращающего момента, развиваемого узлом приводов 21 и 22, который своими линейными зажимами подключен к выходам формирователей 17 и 18. Это достигается за счет наличия в формирователях 17 и 18 двух коммутаторов, состоящих каждый из нескольких триггеров с одним триггером (йчидта, двух дешифраторов, работающих на соответствующие логические схемы, управляющие работой двух трехфаэных групп магнитных усилителей (составленных иэ однофазных магнитных усилителей с нагрузкой на постоянном токе); 2О образующих реверсивную схему питания электропривода.

Узел приводов 21 и 22 осуществляет поворот решетчатого шибера ветви шиберного устройства в пределах on- 25 ределенного сектора, ограниченного действием датчиков 27 и 28, коммутирующие сигналы с которых поступают на входы триггеров 25 и 26 направления вращения электропривода, обеспе- 3Q чивакщего селективный коммутационный сигнал, подаваемый на анализаторы 19 и 20. Селективность работы триггеров 25 и 26 достигается за счет наличия в них логического эле- З5 мента ИЛИ, на входы которого подключены конечные выключатели датчика предельных положений шибера.

С осью шибера шиберного устройства механически связан датчик угла

40 рассогласования, представляющий из себя бесконтактный трехфазный сельсин, трехфазная обмотка которого питается трехфазным напряже нием от блоков питания 15 и 16, а однофазная обмотка соединена с одним из двух входных согласующих однофазных трансформаторов, расположенных в блоке 31..Ñõåìà, составленная из двух сельсинов, двух трансформаторов со вторичными обмотками, у которых 50 выведены средние точки и на которые подключен двухполупериодный выпрямитель, образует фазочувствительное устройство, реагирующее ка рассогласованность положений шиберов ши- Я берного устройства. Всякая рассогласованность вызывает появление напряжения на выходе двухполупериодйоГо выпрямителя и в зависимости отвеличины рассогласованности напряже- Я ние соответственно будет изменяться.

Поскольку выход выпрямителя блока

31 связан с одним плечом двойного потенциометра (через посредство входBoI o усилителя. постоянного тока), а, 65 цругое плечо этого же потенциометра связано с выходом блока 29, то на реостатном датчике двойного потенциометра будет возникать напряжение в зависимости от дебаланса токов в плечах потенциометра, при этом знак будет изменяться на выходе реостатного датчика при изменении соотношений и направленности токов в каждом из плеч потенциометра, что может произойти, например, при нарушении баланса выходного напряжения между сумматорами 9 и 10, фиксируемое блоком сравнения. Этот блок своими входными усилителями постоянного тока подсоединен параллельно к выходам соответствующих сумматоров 9 и 10, а так как выходы усилителей соединены соответственно с плечами двойного потенциометра с реостатным датчиком блока 29, то при нарушении равенства напряжений на входах этого блока на реостатном датчике будет возникать напряжение, подключаемое через входной усилитель к плечу двойного потенциометра блока 30. Знак этого напряжения будет изменяться в зависимости от изменения соотношений сравниваемых напряжений, снимаемых с выходов сумматоров 9 и 10.Такое положение будет сказываться на изменении напряжения,снимаемого с реостатного датчика двойного потекциометра блока 30 как по величине, так и по знаку. К выходу реостатного датчика блока 30 подключен нуль-орган, а к его выходу параллельно подключены соответственно триодные вентильные устройства анализаторов 19 и 20, являющиеся триодными ключами, управляющими . в конечном итоге реьерсом приводов

21 и 22.

Для осуществления оперативного вмешательства в работу устройства, а также для его включения и отключения используются блоки памяти 13 и 14, позволяющие выбрать режим работы, выполнять различные коммутационные действия по усмотрению оператора, производить корректировку работы устройства в аварийных ситуациях на тракте подачи свеклы.. Эти блоки имеют непосредственные связи с генераторами 11 и 12, блоками 15 и 16 и формирователями 17 и 18 соответственно.

Для уяснения работы устройства следует рассмотреть четыре возможных ситуации.

При ситуации а} устройство работает следующим образом.

723513 в диагонали моста задания ток близок к максимальному и соответствует по величине току измерительного моста при нормальной нагрузке. Таким образом, на входы двойного потенциометра поступают напряжения со значительной разницей по величине, а с рео статного датчика снимается также напряжение, близкое к максимальному и с определенйым знаком. Это напряжение выхода с детекторов 5, 7 и 6, 8 поступает на два выхода сумматоров

9 и 10, между которыми включается нуль-орган, с которого снимается сигнал по знаку, поступающий на анализаторы 19 и 20. Кроме того, каждый вход подключается на свою обмотку управле- 5 ния входного магнитного усилителя с нагрузкой на постоянном токе и в виде обмотки управления второго магнит ного усилителя.

Поскольку алгебраическая сумма 2Q токов, протекающая по обмоткам управления первого магнитного усилителя, будет близка к максимальному значению, то на выходе магнитного усилителя будет минимальное напряжение, стремя- Я щееся к своему нулевому значению,. а в этой связи на выходе второго магнитного усилителя будет максимальное напряжение, снимаемое делителем напряжения.и подаваемое на коллектор напряжения и дальше на входы группы релейных элементов, отстроенных на разные уровни срабатывания по напряжению. Так как на коллектор поступает максимальное напряжение, то все релейные элементы будут иметь на выходе сигналы и работа генераторов 11 и

12 импульсов будет проходить при наибольшей частоте генерации импульсов, предопределяя наибольшую скорость перемещения шиберного устройст- О ва.

Импульсы с генератора импульсов поступают на два коммутатора, составленных иэ триггеров и находящихся на входе формирователей 17 и 18. Выходы 45 с.двух коммутаторов поступают на входы двух соответствующих им дешифраторов, которые устанавливают определенный порядок подключения элементов .ИЛИ на выходах дешифраторов, д соответствующих им триггеров и усилителей мощности, нагрузкой которых являются обмотки управления двух групп однофазных магнитных усилителей составляющих схему питания и реверсирова- ния синхронного реактивного шагового электропривода.

В данной ситуации одна группа магнитных усилителей имеет на выходе каждой фазы напряжение постоянного

;тока, а вторая группа на своем выхо.де не имеет напряжения, поскольку она заперта. Это положение создает ся совместным, взаимосвязанным действием анализаторов 19 и 20, триггеров

25 и 26 и датчиков 27 и 28, обеспе- 65 чивающих соответствующую коммутацию двух групп запирающих обмоток управления магнитных усилителей. Каждая группа запирающих обмоток управляется триггерным устройством от соответствующих усилителей мощности и по от ношению друг к другу находящихся в противофазе воздействия на соответствующую трехфазную группу магнитных усилителей. Поскольку при работающем генераторе импульсов на обмотки управления двух групп поступают импульсы напряжения постоянного тока, а дешифраторы обеспечивают определенный поря док подключения и отключения обмоток управления, на выходе открытой группы магнитных усилителей появляется импульсное трехфазное напряжение со сдвигом по фазе и последовательностью их чередования (различное для каждой группы магнитных усилителей), то электропривод придет в действие в направлении, противоположном от исходного крайнего положения,т.е. от перекрытого. Так как технологическое .оборудование не загружено, то изодромный процесс минимальный, определяемый частотой генерации импульсов.

Движение шиберного устройства на открытие при максимальной зоне нечув-, ствительности может происходить до крайнего положения--полного открытия потока или в зависимости о"г установленной зоны нечувствительности движение шиберного устройства будет проходить со ступенчатым снижением скорости до какого-то промежуточного положения, определяемого зоной нечувствительности пускового устройства генератора импульсов (релейных элементов) . При прекращении работы генератора импульсов электропривод обеспечивает стоп-момент на валу исполнительного органа за счет протекания по его обмоткам немодулированного постоянного тока по всем трем фазам. При постепенном заполнении свекломоек и бункеров свеклой с равномерной их загрузкой по ветвям создаются условия, предусмотренные ситуацией, При ситуации б) устройство имеет условия, при которых на выходе датчиков 1 и 2 напряжение стремится к своему максимальному значению, на выходе датчиков 3 и 4 напряжение стремится к своему максимальному значению, на выходе детекторов 5, 6 и 7, 8 минимальное напряжение, стремящееся к нулю, обусловленное тем, что в диагонали измерительных мостов протекает ток, близкий к максимуму, а в диагонали мостов задания ток остается неизменным и соответствует заданию (т.е. равным по величине и знаку току измерительных мостов), следовательно, на входы двойного потенциометра поступают равные напряже723513

10 ния, а значит с его реостатного датчика снимается минимальное напряжение, поступакщее на входы сумматоров .9 и 10. Таким образом, на обмотки управления входного магнитного усилителя поступают напряжения, близкие к своим максимальным значениям, и запирают его и íà его выходе напряжение близко к нулю, Отсюда обмотка управления второго магнитного усилителя не обтекается током, а напряжение на его выходе близится к максимуму.

Дальнейшая работа устройства, как в ситуации а) за исключением того, что шиберное устройство движется или остановлено в своем крайнем открытом положении.

При ситуации в) условия несколько меняются, на выходе датчиков 1 и 2 максимальное напряжение, превышающее нормальное, на выходе датчиков 3 и 4 максимальное напряже-, ф ние, превышающее нормальное, на выходе детекторов 5, б и 7, 8 значение напряжения пропорциональное перегрузке и обратное по знаку, обусловленное тем, что на входы двойного по-;5 тенциометра превышающее напряжение подается со стороны измерительного оста, следовательно, на реостатном атчике меняются знаки и величина напряжения пропорциональна разности ;@ между нормальным и перегрузочным значениями. При.таком положении нуль-орган входа сумматоров 9 и 10 фиксирует изменение знака и посылает управляющий импульс в анализаторы 19 и 20 на реверс электро.привода, действующего в направлении перекрытия потоков, при этом скорость его движения будет минимальной, так как один иэ двух релейных элементов первой частотной ступени мультивибратора чувствителен к знаку напряжения срабатывания, запускает генератор импульсов при наименьшей частоте импульсов, что определяет иэодром шиберного устройства эа закрытие. 4$

При длительности перегрузки, превышающей время движения шибера до полного перекрытия потока, шиберное устройство дойдет до крайнего положения, перекрывающего поток. Если же перегрузка ликвидируется раньше, движение шиберного устройства будет остановлено в каком-то промежуточном положении.и электропривод в переходной стадии процесса будет обеспечивать стоп-момент .

При ситуации r) вступает в действие дифференциальная обратная связь, что обусловливается неравенством нагрузок в технологических ветвях и некоторой рассогласованностью перекрытия потока. Такая ситуация создает следующие условия: на выходе датчика

1 напряжение имеет значение, например,О равное 50% от нормального, датчик 2 и датчики 3,4 — напряжение, соответствующее нормальной нагрузке, на выходе детектора 5 — напряжение, пропорциональное недогрузке бункера, на детекторах 6 - 8 напряжение соответствует норме, на выходе сумматора 9 напряжение меньше, чем на сумматоре

10, на генераторе импульсов 11 устанавливается одна из промежуточных частот генерации импульсов, генератор импульсов 12 может работать с какой-то большей частотой, на выходе блока 29 появляется напряжение, поскольку входы его двойного потенциометра через соответствующие усилители постоянного тока подключены на выходы входных . магнитных усилителей сумматоров 9 и 10, что при данной ситуации вызывает напряжение на реостатном датчике потенциометра соответствующего знака. С другой стороны, между датчиками 23 и 24 имеется рассогласование по фазе, что порождает уравнительные токи в роторной цепи датчиков, реализуемые фазочувствительным устройством блока 31 в пропорциональный углу рассогласования сигнал постоянного напряжения с соответствующим знаком на выходе.

Напряжения небаланса с блоков 29 и 31 подводятся на входы двух усилителей постоянного тока блока 30, к выходам которых подключены соответствунзцие плечи двойного потенциометра, с реостатным датчиком которого связан нуль-орган, формирующим управлякнцие сигналы соответствующего знака, осуществляющие выбор направления движения для электропривода.

В данном случае электропривод нормально нагруженной ветви несколько перекроет поток, с незагруженной †несколько раскроет, что перераспределит поток свеклы с преимуществом в ветви с недогруженным бункером. Такая направленность действия электроприводов определяется знаком на входе нуль-органа блока 30, который, в свою очередь, зависит от знаков на выходах волоков 29 и 31, но во всех случаях выбора направленности действия обеих приводов он 4 находятся в противофазе по отношению друг к другу. Например, как в данном случае электропривод нормально нагруженной ветви действует на перекрытие, в недогруженной ветви на открытие или оставляя шибер в крайнем открытом положении. Продолжительность такого положения будет определяться скоростью движения электроприводов и степенью недогрузки бункера, а затем при восстановившемся нагруэочном балансе в ветвях блоки

31, 30, 19 и -20 отработают равномерное раскрытие шиберного устройства за счет изменения знака на обратный на нуль-органе блока 30 до момента а .Ф.

11

®», г

;.,Ю . М

его исчезновения при наступленЙФ . равенства степеней раскрйтия потоков.

Во всех возможных ситуациях работы устройства датчики 27 и 28 осуществляют остановку приводов 21 и

22 в крайних положениях с обеспечением нормального стоп-момента и подготавливают цепи управления для его последующего обратного движения.

Принцип работы приводов 21 и 22, укомплектованных синхронными реактивными шаговыми электродвигателями, в общем случае широко описан в литературе и поэтому не нуждается в описании. Примененная в устройстве конструктивная модификация этих электродвигателей, а именно с дугообразными статорами, в принципе не отличается от таких же электродвигателей, но имеющих традиционные замкнутые статорыа

Формула изобретения

Тираж 956

Подписное ЦНИИПИ Заказ 926/13

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 двухканальное устройство для управления технологическим объектом, содержащее блок управления, первый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, и в каждом канале первый амплитудный детектор, подключенный входом к датчику веса технологического продукта, второй амплитудный детектор, подклю1 ц " (12 ченный входом к датчику мощности, и последовательно соединенные блок памяти, генератор импульсов, формирователь импульсов, привод, подключенный одним выходом через датчик перемещения исполнительного элемента ко входу первого блока сравнения, датчик положения исполнительного элемента, триггер и анализатор, второй вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления, а выход — с другим входом формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит второй блок сравнения и в каждом канале. сумматор, входы которого соединены с выходами амплитудных детекторов, первый выход соединен с другим входом генератора импульсов, второй выход— с третьим входом анализатора, третий выход — c соответствующим входом второго блока сравнения, подключенного выходом ко второму входу блока управления.

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 502372, кл. G 05 В 1.9/18, 1974.

2. Азрилевич N. Я. и др. Основы автоматизации процессов свеклосахарЯ ного производства, М., 1968, с. 1922.