Цифровой регулятор давления

Цифровой регулятор давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к цифровым регуляторам давления газа и предназначено для генерации давления в замкнутом пневмообъеме по требуемому закону с высокой точностью и быстродействием . Цель изобретения - повышение точности регулирования. Цифровой регулятор давления содержит датчик 1 давления, частотно-цифровой преобра J . зователь 2, вычислительный блок 3, первый 4 и второй 5 регистры кода управления, первую 6 и вторую 7 группы усилителей мощности, первьй 8 и - второй 9 цифровые клапаны, пневмоколлектор 10, блок 11 задания кодов уставок , элемент 12 управления запуском , элемент 13 управления записью кода высокого давления и элемент 14 управления записью кода низкого давления . Цель изобретения достигается за счет введения элементов 12-14,изменения связей и структуры вычислительного блока 3, что позволяет задавать требуемую скорость изменения давления на любом участке характеристики и обеспечить высокую точность воспроизведения требуемого закона генерации давления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) g С 05 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ЭСйОНОЗМ%

g4, ° /, г °

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кимами

1 (21) 4204747/24-24 (22) 02.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. Р 39 (72) П.Т.Харитонов, Л.В.Просвирнин, Д.П.Петров и К.С.Зверев. (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1335926, кл. G 05 В 11/00, 22.10.86.! (54) ЦИФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к цифровым регуляторам давления газа и предназначено для генерации давления в замкнутом пневмообъеме по требуемому закону с высокой точностью и быстродействием, Цель изобретения — повышение точности регулирования. Цифровой регулятор давления содержит датчик 1 давления, частотно-цифровой преобраd

„„SU„„1432454 А1 эователь 2, вычислительный блок 3, первый 4 и второй 5 регистры кода управления, первую б и вторую 7 группы усилителей мощности, первый 8 и второй 9 цифровые клапаны, пневмоколлектор 10, блок 11 задания кодов ус" тавок, элемент 12 управления запуском, элемент 13 управления записью кода высокого давления и элемент 14 управления записью кода низкого давления. Цель изобретения достигается за счет введения элементов 12-14,изменения связей и структуры вычислительного блока 3, что позволяет saдавать требуемую скорость изменения давления на любом участке характерисФ тики и обеспечить высокую точность воспроизведения требуемого закона генерации давления. 1 -з.п. ф-лы, 2 ил.

1432454

Изобретение относится к цифровым регуляторам давления газа и предназначено для генерации давления в замкнутом пневмообъеме по требуемому за5 кону с высокими точностью и быстродей. ствием.

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

На фиг. 1 приведена функциональ.ная схема цифрового регулятора; на фиг. 2 — функциональная схема цифрового вычислителя.

Цифровой регулятор (фиг. 1) содержит датчик t давления, частотно-цнфI ровой преобразователь 2, вычислительный блок 3, первый 4 и второй 5 регистры кода управления, первую 6 и вто рую 7 группы усилителей мощности, первый 8 и второй 9 цифровые клапаны, 0 пневмоколлектор 10, блок 11 -задания ! кодов уставок, элемент 12 управления

I эапуском, элемент 13 управления за-! писью кода высокого давления и эле*мент 14 управления записью кода низ- д

1 кого давления.

Вычислительный блок 3 (Фиг.2) со,,Держит первый 15, второй 16 и третий, 17 регистры, первый 18, второй 19 и третий 20 элементы И, цифровой ком- 30 паратор 21, первый 22 и второй 23 вычитатели кодов, цифровой делитель

24, цифровой умножитель 25, перепрограммируемое запоминающее устройство

26, четвертый элемент И 27, первый

28 и второй 29 элементы И-ИЛИ, RS:триггер 30, счетный триггер 31, эле,мент 32 выделения переднего фронта, элемент 33 блокировки сброса счетчика адреса, счетчик 34 адреса, элемент

35 выделения заднего фронта и элемент 36 задержки.

Регулятор работает следующим образом.

После подачи питания на регулятор производится запись кодов высокого

Р и низкого Р„ давлений в системе

Ь пневмбпитания. Эта операция осуществляется в режиме "Стоп" при разомкнутом состоянии элемента 12, когда код

N „ на первых информационных выходах вычислительного блока, а также сигме налы С, и С на его первом и втором выходах управления равны нулю. При ,замыкании элемента 13 происходит ин,версия нулевого кода Ы „, на выходах регистра 4„ в результате чего через группу усилителей 6 на цифровой клапан 8 подается максимально возможный код N>„>,„ «= 2 — 1, где и — число п двоичных разрядов кода N .В пневмообъеме устанавливается зйачение давления P = Р, которое преобразуется датчиком 1 в частоты f u f на выходах частотно-цифрового преобразователя 2 формируется код Р, который при размыкании элемента 13 запоминается в вычислительном блоке 3. При замыкании элемента 14 происходит инверсия нулевого кода на выходах регистра 5, полностью открывается цифровой клапан 9, в пневмообъеме устанавливается низкое давление Р„ и при размыкании элемента 14 этот код запоминается в вычислительном блоке 3.

При подаче сигнала "Пуск" (путем кратковременного замыкания элемента 12) в вычислительном блоке 3 формируются начальный код N> адреса и сигнал С разрешения чтения инфор3 мации. Считанные с первых и вторых информационных выходов блока 11 ко" ды P и V подаются на вторые и третьи информационные входы вычислительного блока 3, в котором по результатам анализа значения кода Р> регулируемого давления, значений кодов

Ра и Р „ и кодов Р, Ч„ вычисляется требуемое регулирующее воздействие в виде кода N„„ на цифровые клапаны

9 и 10, необходимое для обеспечения подхода к значению Р со скоростью

7 . Код N сопровождается одним из сигналов С, (прн Р Р ) илн С (P д > Р ), которые разрешают запись кода N Ä в один и нулевого кода во второй иэ регистров 4 и 5. Например, при С, = 1 (Р„ Р ) код N > заносится в регистр 4, а в регистр 5 заносится нулевой код (путем сброса этоrо регистра в нулевое состояние по

R-входу). Начинается отработка заданных кодами Р и V значений давления и скорости его изменения. В вычислительном блоке 3 постоянно осуществляется сравнение значения P с измеЮ ряемыми значениями Р„давлен1я в пнев" мообъеме, которые заносятся в вычислительный блок 3 по сигналам U< на первом входе разрешения записи. При достижении равенства P> = P в вычислительном блоке 3 формируется следующий код адреса Np, и по сигналу С с третьего выхода управления разрешается выдача из блока 11 в вычислительный блок 3 кодов Р и Ч„, необходимых для отработки следующего уча1432454

Vwa«c

} ч 2"- 1

20 где Ч„ „ — максимальное значение скорости V при полностью открытом клапане 8 или 9.

Минимальный относительный шаг дискретизации 8р по давлению Р> зависит от относительной погрешности h измерения давления датчиком 1 и частотно-цифровым преобразователем 2

Ю =38,, (2) где P », — верхний предел давления в пневмообъеме.

Максимальная скорость изменения давления, генерируемая регулятором, ограничивается циклом r.< вычисления кода N<1„ в вычислительном блоке 3 и временем сц изменения давления Р датчиком 1 и частотно-цифровым преобразователем 2

6Рм«н (4)

2(сц, + с<,)

Вычислительный блок 3 (фиг. 2) работает следующим образом.

Код регулируемого давления РА циклически заносится в регистр 15 после завершения предыдущего цикла вычисления (по совпадению сигналов на входах элемента И 18). По сигналу с ныхода готовности регистра 15 разрешается сравнение кодов Р и P„ в цифровом компараторе 21, результат сравнения выдается на его выходах в виде одного из сигналов U, U u

U« °

Пусть Р< + Рд, тогда 09 = 1, U =- U,, = О, регистр 17 переходит

50

55 стка генерируемой функции. Таким образом, путем последовательной отработки записанных в блок 11 кодов уставок P) и V могут быть воспроиэ5 ведены по участкам различные законы изменения или стабилизации давления

Р> в пневмообьеме, С увеличением числа ячеек блока

11 возможно как увеличение общей дли10 .,тельности воспроизводимого непериодического закона изменения давления

Рд, так и повышение точности воспроизведения.

Минимальный относительный шаг диск. ретизации по скорости изменения давления занисит от числа п двоичных разрядов элементов 5-10 следующим образом: в активное состояние и выдает на вторые информационные входы цифрового вычитателя 22 код P низкого давле« ния. Цифровой вычитатель 22 вычисляет и выдает на вторые информационные входы цифрового делителя 24 разность

Рн Р„ — Р„ . Одновременно с рабо- той компаратора 21 сигналом U с вы8 хода готовности регистра 15 разрешается работа вычитателя 23, на выходах которого формируется код рассогласования Ь P =- P — Р .

По совпадению сигналов с выходов готовности элементов 22 и 23 элементом И 27 разрешается работа делителя 24. Результат деления кода д Р« на код Р„ выдается в виде кода

hP< с выходов цифроного делителя 24 на первые информационные входы умножителя 25, на вхоц разрешения работы которого приходит сигнал с выхода готовности делителя 24. Умножитель

25 производит операцию умножения кода

8Р на код Ч требуемой скорости изменения давления Рд . Результат умножения в виде кода NI, подается на адресные входы перепрограммируемого запоминающего устройства, на вход разрешения считывания которого приходит сигнал с выхода готовности умножителя 25, разрешающий чтение информации. Поскольку регулятор находится в режиме отработки пневмовоздействия, на прямом выходе счетного триггера 31 сигнал ранен единице и из ячейки перепрограммируемого запоминающего устройства 26 с адресом

N извлекается требуемое значение коГ да N> для управления цифровым клапаном 9, поступающее на первые информацинные выходы вычислительного блока 3.

Затем на выходе элемента И-ИЛИ 28 при совпадении сигналов на его первом и втором входах формируется сигнал, который обеспечивает запись в регистр 5 кода N Ä, одновременно этим сигналом устанавливается в нулевое состояние регистр 4. Клапан 9 открывается,обеспечивая требуемую скорость понижен}}}я давления Р>.

При достижении через некоторое число циклов работы раненстна кодов

Р„ и Р на входах компаратора 21,на его выходах формируются сигналы U„

1э Uñ} = U <<}= О °

1io сигналу U <, = 1 счетчик 34 ад" реса увеличивает свое состояние на

5 14324 единицу . иод N> на его выходах возрастает на единицу и по сигналу U формируемому элементом Зб задержки из сигнала U на его входе обеспечивается считывание из блока 11 следую5 щих значений кодов Р и U .

Пусть P > Р„. Отличие работы вычислительного блока 3 от предыдущего . случая заключается в том, что в ак1

; тивное состояние переводится сигналом U<„1 регистр 16, на выходе вычита теля 22 выставлен код АРАМ = I P — P„), ! иа первом выходе управления формиру ется сигнал С 1 и код И „ записы, вается в регистр 4, а регистр 5 обну,ляется. Открывается пропорционально коду И „„ цифровой клапан 8 и давле,,ние Р повышается со скоростью U, к значению давления Р .

Блокировка работы регулятора может

; быть осуществлена в любой момент вре мени подачей сигнала Ug = 1 с элемента 13 на вход запуска вычислитель, ного блока 3. При этом триггер 32 пе- 25

; реходит в нулевое состояние, и сиг-, налом U, = 0 с его вьиода вь|ходы пе: репрограммируемого замыкающего устройства 32 отключаются от первых ин, формационных выходов блока 3. Задним З0 фронтом U<> сигнала Б, через элементы И-ИЛИ 28 и 29 обнуляются регистры

4 и $ (фиг. 1) и цифровые клапаны 8 и 9 закрываются. Изменение давления

Р прекращается.

Если после блокировки работы регулятора необходимо продолжить его работу с того адреса, на котором он был остановлен, то перед его запуском с помощью элемента 12 необходимо .разомкнуть с помощью элемента 33 цепь подачи сигнала на вход установки в нулевое состояние счетчика 34 адреса.

Формула изобретения

2. Регулятор по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что вычислительный блок содержит три реги1.. Цифровой регулятор давления, содержащий датчик, давления, пневмовход которого является входом регулятора, а первый и второй информационные выходы подключены к соответствующим информационным входам частотноцифрового преобразователя, соединенного выходом готовности и информационными выходами соответственно с первым входом разрешения записи и первой группой информационных входов вычис" лительного блока, вторая группа ин54 б формационных входов которого подключена к первой группе информационных выходов блока задания кодов уставок, а первая группа информационных выходов — к информационным входам первого и второго регистров кода управления, соединенных информационными выходами соответственно через первую и вторую группы усилителей мощности с информационными входами соответственно первого и второго цифровых клапанов, пневмовходы которых подключены к магистралям соответственно высокого и низкого давлений, а пневмовыходы соединены с пневмоколлектором, являющимся выходом регулятора, первый и второй выходы управления вычислительного блока подключены соответственно к входу установки в нулевое состояние и входу разрешения записи второго регистра кода управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регу" лирования, введены элемент управления запуском и элементы управления записью кодов высокого и низкого .давлений, вторая группа информационных выходов блока задания кодов уставок подключена к третьей группе информационных входов вычислительного блока, соединенного второй группой информационных выходов и третьим выходом управления соответственно с информационными входами и входом разрешения считывания блока задания кодов уставок, вход разрешения записи и вход установки в нулевое состояние первого регистра кода управления подключены соответственно к первому и второму выходам управления вычислительного блока, соединенного вторым входом разрешения записи с входом инверсии первого регистра кода управления н выходом элемента управления записью кода высокого давления, третьим входом разрешения записи с входом инверсии второго регистра кода управления и выходом элемента управления записью кода низкого давления, а входом запуска — с выходом элемен" та управления запуском, подключенньж входом к входам элементов управления записью кодов высокого и низкого давлений.

7 1432454 8

50 стра, четыре элемента И, два элемента И-ИЛИ, два вычитателя кодов, цифровой компаратор, цифровой умножитель цифровой делитель, перепрограммирующее запоминающее устройство, RS-триггер, счетный триггер, элемент вьщеления переднего фронта, элемент выделения заднего фронта, элемент блокировки сброса счетчика адреса, счетчик адреса и элемент задержки, первый вход разрешения записи вычислительного блока подключен к первым, входам первого, второго и третьего элементов И, соединенных выходами с входами разрешения записи соответственно первого, второго и третьего регистров, информационные входы которых подключены к первой группе информационных входов вычислительного блока, соединенного второй группой информационных входов с первыми группами информационных входов цифрового компаратора и второго вычитателя кодов, вторые группы информационных входов которых и первая группа информационных входов первого вычитателя кодов подключены к информационным входам первого регистра, соединенно" го выходом готовности с входами разрешения работы цифрового компаратора, первого и второго вычитателей кодов и входом установки в единичное состояние RS-триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И, информационные выходы второго и третьего регистров соединены с второй группой информационных входов первого вычитателя кодов, подключенного выходом готовности к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом готовности второго вычитателя кодов, подключенного информационными выходами к первой группе информационных входов цифровоro делителя, вторая группа информационных входов, вход разрешения работы, информационные выходы и выход готовности которого соединены соответственно с информационными выходами первого вычитателя кодов, выходом четвертого элемента И, первой группой

40 информационных входов и входом разрешения работы цифрового умножителя, подключенного второй группой информационных входов, информационными выходами и выходом готовности соответственно к третьей группе информационных входов вычислительного блока, адресным входам, к входу разрешения считывания перепрограммируемого запоминаюmего устройства, информационные выходы которого являются первыми информационными выходами вычислительного блока, а вход выбора устройства соединен с прямым выходом счетного триггера, входом элемента вьщеления переднего фронта, входом элемента выделения заднего фронта и входом разрешения работы счетчика адреса, информационные выходы которого являются второй группой информационных выходов вычислительного блока, счетный вход счетчика адреса соединен с выходом равенства цифрового компаратора и через элемент задержки с третьим выходом управления вычислительного блока, а к входу сброса счетчика адреса через элемент блокировки сброса счетчика адреса подключен выход элемента вьщеления переднего фронта, вход выбора устройства второго регистра соединен с выходом "Больше" цифрового компаратора, подключенного выходом "Меньше" к входу выбора устройства третьего регистра и к первым входам первого и второго элементов

И-ИЛИ, выходы которых являются соответственно вторым и первым выходами управления вычислительного блока, вторые входы первого и второго элементов И-ИЛИ соединены с выходом готовности перепрограммируемого запоминающего устройства и с входом установки в нулевое состояние RS-триггера, а третьи входы первого и второго элементов И-ИЛИ подключены к выходу элемента вьщеления заднего фронта, втб" рые входы второго и третьего элементов И и счетный вход счетного триггера соединены соответственно с третьим входом разрешения записи, вторым входом разрешения записи и входом запуска вычислительного блока.

ll432454

Составитель В.Башкиров

Техред Л.Олийнык Корректор М.Иаксимишинец

Редактор А.Козориз

Заказ 5436/38

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Ij3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4