Многоканальная система управления процессом приготовления смесей

Многоканальная система управления процессом приготовления смесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ii 495647

ОПИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.08.73 (21) 1953298/18-24 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет—

Оп бликовано 15.12.75, Бюллетень № 46 (51) М.КХ 6 0М 706

G 05b 11/32

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений

H открытии (53) УДК 621..3(088,8) Дата опубликования описания 20 10.76 (72) Авторы изобретения

Э. Д. Кутний и Ю. В. Каллиников (71) Заявитель

Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации в нефтяной и химической промышленности (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано при автоматизации различных процессов смешения с применением дозировочных агрегатов (насосов) в производствах химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической, микробиологической, энергетической и других отраслей промышленности, где требуется точное дозирование и приготовление жидких смесей высокого качества.

Известна многоканальная система управления процессом приготовления смесей, содержащая «и» сопряженных по нагрузке дозировочных агрегатов, каждый из которых соединен с соответствующим приводом постоянной скорости через регулирующий орган, подключенный через исполнительный механизм и блок управления к выходу минимизирующего блока, выполненного из реверсивного и вычитающего счетчиков, выходы которых связаны с логическим устройством, включенным на выходе блока, из цифрового нуль-органа и удвоителя частоты, входы которого соединены с цифровым нуль-органом, выходом вычитающего счетчика и логическим устройством, а выход — с вычитающим счетчиком, первый вход цифрового нуль-органа подключен к датчику скорости привода, первый выход — к логическому устройству, а в и-м канале с минимальной скоростью изменения управляемого параметра выходы цифрового нуль-органа связаны со счетными входами реверсивного счетчика, блок сопряжения, цифровой задатчик частоты, через блок соотношения соединенный с цифровыми нуль-органами, и блок выбора режима, входы которого подключены к выходу цифрового задатчика скорости и выходу цифрового нуль-органа, а выходы — ко входам логических устройств.

В известной системе предусмотрена компенсация рассогласований между интегральными значениями динамических ошибок (ИЗДО), накопленных за время переходного

15 процесса в разных каналах управления, путем синхронизации работы разных по мощности и динамическим свойствам дозировочных агрегатов (насосов) с помощью оптимального выбора величин отработок для каждого канала щ управления. Время отработки минимизируется путем запуска исполнительных механизмов с максимально-возможными для них скоростями в сторону компенсации величины отработки и реверса испо IHèòåëbíûõ механизмов 5 в моменты списания половины соответствующей нескомпенсированной величины. В дальнейшем будем называть оптимальные интегральные значения динамической ошибки

ОИЗДО..

sp Однако известная система имеет ряд недо495647

Ы

65 ления они запускаются в сторону компенсации оставшейся величины разности между

ИЗДО соответствующего и и-го канала управления, измененного с учетом введенного коэффициента маштабирования величины отработки.

Исполнительные механизмы реверсируются после компенсации половины соответствующей величины отработки и останавливаются в моменты компенсации рассогласований по управляемым параметрам, если при этом нескомпенсированная величина отработки не превышает зоны нечувствительности соответствующего канала управления, Работа системы заключается в следующем.

В блоке задержек 35 определяются моменты формирования сигналов управления, запускающих исполнительные механизмы в различных каналах управления, на основе информации о величине приращения задания

Л1; —:hf, получаемой с выходов цифровых нуль-органов 25 и 2о, и постоянной информации, выбираемой из устройства 36 задания коэффициентов.

По запускающему сигналу с выхода блока

18 выбора режима в многоканальном умножителе 37 производится умножение поступающих на его вход сигналов, и входной сигнал в виде кода У,- = В Л(; поступает на вход з многоканального преобразователя 38, где он преобразуется во временной интервал т; .

Сигнал задержки по окончании интервала времени т; поступает на вход логического устройства в i-том канале управления, который осуществляет задержанный запуск соответствующего исполнительного механизма.

Блоки соотношения 15 и сопряжения 19 расширяют функциональные возможности системы, позволяя использовать приводы с различной скоростью вращения, что чаще всего бывает необходимо на практике. Эти блоки позволяют масштабировать задающий сигнал, устанавливая требуемое регламентом соотношение между смешиваемыми компонентами, а также согласовывать сигналы рассогласования в разных каналах управления.

Блок соотношения 15 строится на основе многоканального умножителя 17, на входы которого поступает сигнал fq от цифрового задатчика частоты 14 в частотно-импульсном коде, и постоянные коэффициенты масштабирования К вЂ”.К, от блока коэффициентов 16 в параллельном коде. В многоканальном умножителе 17 производится умножение j> на соответствующий коэффициент и с его выходов поступает на соответствующие входы цифровых нуль-органов 25 и 26 всех каналов управления в частотно-импульсном коде в качестве задающих сигналов P —./„.

Блок сопряжения 19 предназначен для согласования величин рассогласования в различных каналах управления при интегрировании разницы между ними. Это осуществляется путем умножения в многоканальном умножителе 21 сигнала рассогласования в и-м канале

6 управления Л/,, поступающего с выхода цифрового нуль-органа 26 в частотно-импульсном коде на коэффициенты, обратные коэффициентам масштабирования /К, — . 1/К„, поступающим с устройства коэффициентов 20 в виде параллельного кода. С выхода многоканального умножнтеля 21 сигналы в виде частотно-импульсного кода поступают на входы переключающих устройств 39 во всех минимизирующих блоках, кроме г-го.

Переключающие устройства предназначены для переключения в зависимости от режима работы входных сигналов с цифровых нуль-органов соответствующего н и-го канаIoB, согласованных в блоке сопряжения 19.

Управление работой переключающих устройств 39 осуществляется сигналами с соответствующих логических устройств 33. В устройствах 40 подавления совпадающих импульсов, подключенных на выходе переключающих устройств 39, осуществляется подавление импульсов, пришедших на входы реверсивного счетчика 27 одновременно или разделенных интервалом, меньшим необходимого для нормального переключения триггерной ячейки в счетчике. Этп устройства необходимы, так как в режиме изменения задания на разные входы реверсивного счетчика сигналов от разных источников и при одновременном приходе импульсов на счетные входы в нем могут происходить сбои.

Для системы характерны три режима работы.

1. При установившихся значениях управляемых параметров изменяется задание в системе, т. е.

f, —, f „= const, f> — \ аг.

2. При постоянном задании под воздействием общего для системы возмущения (изменение давления, частоты, напряжения, сети) управляемые параметры изменяются в одну сторону, т. е.

j — const, f), „= аг, з1опЛ) = signkj =... = з!дпЛ! „

3. При постоянном задании один или несколько управляемых параметров под воздействием различных возмущений изменяются в независи IbIY направлениях т. е.

4 = const, singAf;g signAj;+ .

В первом режиме сигнал задания в системе f>, поступающий с цифрового задатчика частоты 14 в виде частотно-импульсного кода, масштабируется в блоке соотношения 15 н в виде сигналов задания f — . j„„a частотноимпульсном коде поступает на входы цифровых нуль-органов 25 и 26, где они непрерывно сравниваются с текущими значениями управляемых параметров j — . j „, поступающих на другие входы цифровых нуль-органов 25 и

26, с датчиков скорости 9 и 10 в частотно-импульсном коде. Сравнение этих сигналов производится непрерывно и сигнал рассогласования на выходе цифровых нуль-органов 25 и 26

495647 появляется в виде частоты сравниваемых сигналов Aft — . Af„.

При изменении сигнала задания в блоке 18 выбора режима вырабатывается сигнал знака приращения задания и по каналу signkf> поступает на логические устройства 33 и 34 и на многоканальный умножптель 37. По этому сигналу в логическом устройстве 34 и-го канала управления с наименьшей скоростью изменения управляемого параметра вырабатывается сигнал, запускающий через блок управления 12 исполнительный механизм 8, когорый начинает с максимально возможной скоростью перемещать регулирующий орган 6, в результате чего начинает изменяться скорость вращения привода, а вместе с ней и производительность дозировочного оборудования в сторону компенсации возникшего рассогласования по управляемому параметру Л1„.

Исполнительные механизмы в остальных каналах управления запускаются с задержками т1 —.т, 1, определяемыми в блоке задержек 35. По сигналу запуска с блока 18 выбора режима в многоканалы|ом умно>кителе 37 производится умножение величин приз. з ращения задания iaaf i — . Л, 1, получаемых с выходов цифровых нуль-органов 25, на соответствующие постоянные коэффициенты

В1 —.В, заданее вычисленные и внесенные в устройство 36 задания коэффициентов. 1(оды

N i †. N „ i в многоканальном прсобразоватсле 38 преобразуются в соответствующие временные интервалы т1 — . т, 1, по окончании которых формируются сигналы, запускающие через логические устройства 33 исполнительные механизмы в соответствующих канала.; управления в сторону компенсации рассогласования по управляемым параметрам.

В моменгы компенсации paccotласований по управляемым параметрам в соответствующих цифровых нуль-органах 25 и 26 вырабатываются сигналы, которые по каналам

Aft = 0 —:Л)„= 0 через логические устройства 33 останавливают соответствующие исполнительные механизмы.

Переходный процесс в системе теоретически должен закончиться в момент компенсации рассогласования по управляемому параметру Af 0 в канале с наименьшей скоростью его изменения. К этому моменту приведенные интегральные значения динамических ошибок всех каналов управления должны быть равны по величине. Однако из-за iieлинейностей в элементах системы, инерционности и люфтов в исполнительны.; механизмах и регулирующих органах, а также неточностей вычислений приведенные ИЗДО в разных каналах управления могут незначительно отличаться друг от друга.

Определение разности между приведенными ИЗДО п-го и соответствующего каналов управления путем суммирования производится в реверсивных счетчиках 27 разницы между рассогласованиями по управляющему параметру соответствующего канала и и-го капала, приведенного к соответствующему кана,ty с помогцью олока сопря>кения 19.

При работе в 1-м режиме, например, в 1-м кана ic управления по сигналу signkfi изменения задания с логического устройства 33 перск ttoaatotrtt»t устройством 39 осугцествляется подключение сш палов 1. К Aj с блока сопряжения 19 и Л/1 с цифрового нуль-органа 25 па разные входы реверсивного счетчика в зависимости от знаков рассогласований. Устройство 40 подавления совпадающих импульсов подавляет при этом одновременно пришедшие импульсы.

Прп работе во 2-м и 3-м режимах по сигналу управления sigttkf; с логического устройства 33 переключающее устройство 39 подкл|очает только сигналы ЙЛ); на тот или иной вход соответствующего реверсивного счетчика в зависимости от знака рассогласования. При этом реверсивцый счетчик работает либо в режиме суммирования, либо в режиме вычитания, В момент теоретического окончанич переходного процесса по сигналу Af„= О, поступающему нз цифрового нуль-органа 26 на логические устройства 33 и 34, опрашиваются реверсивные счетчики 27 и 28, и находящиеся в ни разности между приведенными ИЗДО и-ro и соответствующих каналов Vqq в виде зо параллельного кода переписываются в вычитающие счетчики 29.

Если эта величина превышает зону нечувствительности в каком-либо, например в 1-м, канале управления, то сигналом по каналу

sigtt (ЛЖ1),„, поступающим от реверсивного

35 счетчика ta логическое устройство соответствующего капала управления, разрешается процесс компенсации образовавшейся разности между приведенными ИЗДО. Сигналом управления уь производившим опрос ревер40 сивного счет ика 27, с некоторой задержкой открывается удвоитель частоты 31, на вход которого начинают поступать импульсы текущего рассогласов-.íèÿ независимо от зна" à (Л/,).

В удвоителс частоты 31 производится удвоение частоты и сигнал 2(Aft) в частотноимпульсном коде поступает на счетный вход вычитающего счетчика 29. В зависимости от знака Л з7 по сигналам з1пдУз-, от триггера знака в реверсивном счетчике 27 открывается

5О в вычитающем счетчике 29 такой вход, чтобы входные импульсы 2(haft) списывали находящееся в нем число. В момент списывания из вычитающего счетчика 29 записанного в него числа Тзз удвоенным текущим рассогласова55 нием, что равноценно списанию половины величины разности между приведенными ИЗДО и-го и соответствующего канала, на его выходе появляется сигнал 1пч А2>, который через логическое устройство 33 реверсирует испол50 цительный механизм 7. Одновременно этим

>ке сигналом закрывается удвоитель частоты 31 и сбрасывается число в вычитающем счетчике 29.

Во 2-м режиме работы системы, когда при

55 неизменном задании )з= const от общей при5

15

55

60 чины начинают изменяться текущие значения управляемого параметра fl —.f „= var, причем в одну сторону, т. е; с одинаковыми знаками рассогласования

$1ДПЛ = signAfq = .. sign5f „>, определение режима производится в блоке 18 выбора режима по сигналам signAf — . sign5f„, поступающим из цифровых нуль-органов всех каналов управления. Если знаки рассогласований всех каналов одинаковы, то в блоке 18 выбора режима вырабатывается сигнал работы по 2-му режиму, поступающий на логические блоки всех каналов. Этим сигналом все каналы подготовлены к работе. После достижения величины ИЗДО в каждом канале соответствующей зоны нечувствительности (ЛМ,- ),„, нарушения по соотношению смеси будут небольшими. По сигналам

sign (ЛМ ),„— . sign (ЛУ„)» через соответствующие логические устройства 33 и 34 запускаются исполнительные механизмы 7 и 8 в сторону компенсации накопившейся ИЗДО, а затем останавливаются в моменты компенсации рассогласований. Ошибки между приведенными ИЗДО будут оцениваться разностью площадей треугольников, образовавшихся между прямыми текущих параметров и осями f u t. Эти площади мало отличаются друг от друга, и разности между ними, а следовательно, и между приведенными ИЗДО, будут меньше зон нечувствительности в каналах управления.

3-й режим работы системы возникает, когда возмущения в разных каналах управления происходят от независимых причин при неизменном задании. Этот режим определяется в блоке 18 выбора режима по сигналам

signhf,—:signAf, от цифровых нуль-органов 25 и 26, которые подготавливают к работе минимизирующие блоки 22, 23 и 24, По сигналам у с логических устройств 33 и 34 устройства переключения 39 пропускают в зависимости от знака на тот или иной вход реверсивных счетчиков 27 и 28 импульсы текущих рассогласований Af> — . Af„, где они суммируются. После превышения в каком-либо, например в 1-м, канале зоны нечувствительности по сигналу sign (ЛЛ <)» через логическое устройство 33 запускается исполнительный механизм 7 в сторону компенсации возникающего рассогласования. В момент компенсации рассогласования с цифрового нульоргана 25 на логическое устройство 33 поступает сигнал Af> —— О, которым последовательно переписывается код накопившегося ИЗДО

Nq из реверсивного счетчика 27 в вычитающий счетчик 29, затем открывается удвоитель частоты 31, и на счетный вход вычитающего счетчика 29- начинают поступать импульсы удвоенной частоты текущего рассогласования, списывая занесенное в него число, После списания половины накопленного ИЗДО, сигналом inv N . через логическое устройство 33 реверсируется исполнительный- механизм- 7..

После списания величины ИЗДО на выходе реверсивного счетчика 2? появляется сигнал

1п Ngy, соответствующий теоретическому окончанию переходного процесса. Из-за нелинейностей этот момент может не... соответство-. вать моменту компенсации текущего рассогласования по управляемому параметру, поэтому в моменты Aff> — — 0 каждый раз оценивается величина нескомпенсированной ИЗДО в реверсивном счетчике 27 и если эта величина превышает зону нечувствительности, то процесс списания ее повторяется. Исполнительный механизм останавливается, если между двумя сигналами Afar> — — 0 не появляется сигнала sign (ЛЛ ) „. превышения зоны нечувствительности. Переходный процесс на этом заканчивается.

Формула изобретения

Многоканальная система управления процессом приготовления смесей, содержащая

«п» сопряженных по нагрузке дозировочных агрегатов, каждый из которых соединен с соответствующим приводом постоянной скорости через регулирующий орган, подключенный через исполнительный механизм и блок управления к выходу минимизирующего блока, выполненного из реверсивного и вычитающего счетчиков, выходы которых связаны с логическим устройством, включенным на выходе блока, из цифрового нуль-органа и удвоителя частоты, входы которого соединены с цифровым нуль-органом, выходом вычитающего счетчика и логическим устройством, а выход — с вычитающим счетчиком, первый вход цифрового нуль-органа подключен к датчику скорости привода, первый выход — к логическому устройству, а в и-м канале с минимальной скоростью изменения управляемого параметра выходы цифрового нуль-органа связаны со счетными входами реверсивного счетчика, блок сопряжения, цифровой задатчик частоты, через блок соотношения соединенный с цифровыми нуль-органами, и блок выбора режима, входы которого подключены к выходу цифрового задатчика скорости и выходу цифрового нуль-органа, а выходы — ко входам логических устройств, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества управления, система содержит блок задержек, выполненный из последовательно соединенных устройства задания коэффициентов, многоканального умножителя и многоканального преобразователя «код — временной интервал», и в каждом канале, кроме n-ro, соединенные последовательно переключающее устройство и устройство подавления совпадающих импуль,сов, выходы которого связаны со счетными входами реверсивного счетчика„первые входы переключающего устройства соединены с выходами цифрового нуль-органа, вторые входы через блок сопряжения — с выходами цифрового нуль-органа и-го канала, а управляющие входы — с выходом логического устройства, запускающий вход многоканального

Составитель В. Васильев

Техред М. Семенов

Редактор Ь. Нанкина

Корректор М. Лейзерман

Заказ 37И Изд. ¹ 1126 Тираж 869

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

МОТ, Загорский филиал умножнтеля блока задержек подкл1очеи к выходу блока выбора режима, другие входы— к выходам цифровых нуль-органов всех каналов, а выходы многоканального преобразователя «код — временной интервал» соединены со входами всех логических устройств, кроме и-го канала, цифровой нуль-орган в котором связан со входамн всех логических устройств.