Устройство для управления исполнительным механизмом

Устройство для управления исполнительным механизмом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

632985 (6() Дополнительиое к авт. свил-ву (22) Заявлено 02.04,76 (21)2342550/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Огублнковано15.11.78. Бюллетень № 42

2 (5l) М. Кл

Ст 05 В 11/01

Гкудврстввнньа квмнтвт

l osari Иннктрвв СВАР вв двлюм нзвбдвтвннй н втщатнй (53) УДК 62-50 (088.8) (45) Дата опубликования онисания-25.11.78 (72) Автори изобретения

Y). М. Румянцев и-В. А. Борисов

Омский филиал Специального конструкторского бюро по автоматике в нефтепереработке и нефтехимии (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ИС ПОЛН ИТ ЕЛЬН ЫМ М ЕХ AH ИЗМОМ

Изобретение относится к автоматике, в частности к автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУТП) с електронно-цифровыми вычислительными машинами (ЭВМ), управляющими аналоговыми пневматическими исполнительными механизмами (АПИМ) и резервируюшнми ЭВМ аналоговыми влекг, трическими регуляторами (АР), Известны устройства комбинированного аналого-цифрового управления анало- >0 говым исполнительным механизмом (1 .

Из известных устройств комбинированного аналого-цифрового управления исполнительным механизмом наиболее близким к изобретению по технической сушности является устройство, содержашее ЭВМ, первый вход и первый выход которой соединены соответственно с первым выходом и первым входом буферного регистра кодов, переключатель, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу аналогового регулятора и через усилитель — к первому входу обмотки управления двигателя, ко второму входу которого через блок управления скоростью подключен второй выход буферного регистра кодов, вал двигателя механически соединен с преобразователем угол-гок, ручным задатчиком и указателем, датчик давления, механически соединенный с исполнительным механизмом, выход датчика давления через преобразователь давление-код соединен со вторыми входами ЭВМ и аналогового регу« ,лятора 2Д. Это известное устройство характеризуется большой погрешностью передачи сигнала на исполнительный механизм, 11ель изобретения заключается в повышении точности. В предлагаемом устройстве ето достигается тем, что в него дополнительно введены преобразователь утол-код, преобразователь угол-давление, распределитель, люстовая компенсационная схема и схема сравнения кодов, к первому, второму и третьему входам которой подключены соответственно первый . выход распределителя, третий выход буфер« ного регистра кодов и выход преобразо63298 ватепя угол-код, который механически соединен с преобразователем угол-давление и с валом двигателя, вход и второй выход распределителя подключены соответственно к четвертому выходу и второму входу буферного регистра копов, вы= хоп преобразователя угол-ток соединен с первым вхопом мостовой компенсационной схемы, второй вход и выход которой подключены соответственно к выходу аналогового регулятора и ко второму входу переключателя, третий вход которого соединен с выходом схемы сравнения кодов, а преобразователь угол-давление механически соединен с исполнительным механизмом. И

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Оно содержит буферный регистр 1 кодов, схему 2 сравнения кодов, преобразователь 3 угол-код, двигатель 4, преобра- 2© зователь 5 угол-давление, распределитель 6, преобразователь 7 уголгок, мос говую компенсационную схему 8, аналоговый регулятор 9, переключатель 10, усилитель 11, исполнительный механизм 25

12, датчик 13 давления, электронно-вычислительную машину (ЭВМ) 14, указатель 15, ручной эадатчик 16, преобразо-, ватель 17 давление-код и блок 18 управ. пения скоростью. ЗЕ

Код К задания поступает на буферный регистр 1 при работе от ЭВМ 14, где запоминается. Одновременно с кодом задания на регистр 1 поступает код скоРости двигателяЧ) яит, который с помощью 33 блока 18 преобразуется в соответствующее напряжение питания двигателя 4„

Двигатель находится -в состоянии покоя, так как со схемы 2 через переключатель

10 на усилитель 11 поступает сигнал 46

0".

Работа устройства начинается после подачи сигнала "Запуск" на распределитель 6. &тот сигнал подается от ЭВМ

14 одновременно с кодом и через схему

43 задержки поступает на распределитель 6, Задержка может вырабатываться и прог раммно в ЭВМ, По сигналу Запуск рас пределитепь 6 подключает к схеме 2

Ю, шины сгарших разрядов преобразователя

3 и регистра 1, При разнице кодов схема 2 вырабатывает сигнал "1 с признаком "больше или "меньше",, которйй заторможивает распределитель 6 на дан

М ном разряде и одновременно через переключатель 10 поступает на соответствующий вход усилителя 11. Усилитель 11 подключает к обмоткам управления дви5 4 гатепя 4 подготовленное в блоке 18 на пряжение СПИ. . Вал двигателя 4 начинает поворачиваться в заданном направлении. С валом двигателя жестко связаны преобразователи 3, 5 и 7, которые поворачиваются на этот же угол, и их выходные сигналы изменяются одновременно. При сравнении ходов распределитель 6 автоматически растормаживается и подключает к схеме 2 следуюший младший разряд и так далее до полного сравнения кодов преобразователя 3 и буферного регистра 1. По окончании сравнения последний разряд распределителя 6 выдает на буферный регистр 1 сигнал

"1, соответствующую признаку Конец операции" (КОП). Если коды равны, распределитель 6 . мгновенно пробегает все разряды и сигнал КОП появляется на регистре 1 также "мгновенно".

Время задержки этого сигнала зависит от быстродействия логических элементов и может быть очень малым (1-10 мкс).

Сигнал КОП извешает ЭВМ 14. о выполнении команды.

Этот же сигнал разрешает ЭВМ подачу новой команды, которая не может быть принятой на буферный регистр 1 до окончания выполнения предыду ней. Одновременно на выходах преобразователей 5 и 7 после отработки команды устанавливаются выходные сигналы р =р

ЗЫ1 ОД. где Д > — аналоговое значение кода

ЭВМ, поступаюшее в виде команды АПИМ, а Р— соответствуюшее этому коду аь к выходное давление по АПИМ. Вследствие жесткости связи выходное давление

Зых. аОд. Зад. 3 ч з ьдд.t где д > — коэффициенты пропорциональ.

1 ности.

Приведенная среднеквадратичная погрешность выходного сигнала Р „,х где 6 -погрешность преобразования входного сигнала в угол поворо FG

@ р -погрешность преобразования угла поворота в давление.

Входным сигналом может быть код ипи ток, поэтому при аналоговом управликии

=д 5

ЬаД 2 Ьых. где Йд -погрешность отработки сигнала двигателем; бс -погрешность схзл ы сравнения (компенсационного метода).

Время установления выходного сигна- % ла Р,,„(быстродействие устройства) зависит от tI П -г- и разницы ко дов М > g - М > = Ь М - Пренебрегая потерей времени при записи кода на буферный регистр 1 и переключениями рас- 36 пределителя 6, которые ничтожно малы по отношению к скорости врашения вала двигателя 4, можно считать, что а К м =й а,(aN), 1 где К,„- постоянная скорость двигателя, установленная кодом и» °

Следовательно, изл еняя K. можно изменять время усчановления сигнала, а так как hg =Я @, -М, то данный вид йэф ° упрьвления соответствует интегральному регулятору с переменнэй величиной постоянной времени инте риРоввния (К,= < Г ), При передаче унр вления аналоговому и регулятору (АР} 9, переключатель 10 переключает вход усилителя 11 на мостовую компенсационную схему 8. Одно плечо моста является неразрывной нагрузкой АР 9, поэтому по нему, протекает © ток 3 @b, „соответствуюший 3 АР, другое плечо моста подключено к преобразователю угол-гок 7,. и по нему проте1 кает ток 5, » .) зд, соответствуюший заданию ЭВМ 14. Разность токов Ь5 =

=Q д -3 > > приводит к срабатыванию усилителя 11 и соответственно повороту вала двигателя 4 до полной компенсации разницы сигналов. Изменение положения вала вызывает изменение выходного давления Р, „= Р,„-Og Ь;) т.е. исполнительный механизм 12 (АПИЯ) занимает новое цоложеиие, соответствуюшее заданию AP 9. Переход в ето положение происходит плавно, без толчков за время

Обратный переход управления к ЭВМ

14 протекает аналогично, с той лишь разницей, что отработка сигнала М y * производится цифровой схемой от положения остагленного AP 9

При отключении питания или неисправности, например, двигателя 4, усилителя

11, переключателя 10 устройство может управляться вручную с помошью ручного звдатчикв 16 и указателя 15.

Предлагаемое устройство достаточно просто, точно и надежно способно работать с любой ЭВМ, имеюшей программный канал и резервный аналоговый электрический регулятор, обладает повышенными функционал ьныл и возможностями изменения времени обработки команды

ЭВМ исполнительным механизмом.

Эффект от использования изобретения зависит от конкретной АСУТП, в частности от количества контуров управления переменными, По сравнению со стандартным оборудованием примерная зкономия составит не менее 500 р. на 1 контур.

Формула изобретения

Устройство для управления исполнительным механизмом, содержвшее электронно-вычислительную машину (ЭВМ), первый вход и первый выход которой соединены соответственно с первым выходом и первым входом буферного регистра кодов, переключатель, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу аналогового регулятора и через усилитель — к первому входу обмотки управления двигателя, ко второму входу которого через блок управления скоростью подключен второй выход буферного регистра кодов, вал двигателя механически соединен с преобразователем уголток, ручным задатчиком и указателем, датчик давления, механически соединенный с исполнительным мехвнизмом, выход датчика давления через преобразователь давлениекод соединен со вторыми входами ЭВМ и аналогового регулятора, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности усч к>йства, оно содержит преобразователь угол-код, преобразователь угол-давление, распределитель, мостовую компенсационную схему и схему сравнения ,кодов, к первому, второму и третьему входам которой подключены соответственно первый выход распределителя, третий выход буферного регистра кодов и выход преобразователя угол-код, который механически соединен с преобразователем уголдавление и с валом двигателя, вход и второй выход распределителя подключены соответственно к четвертому выходу и второму входу буферного регистре кодов, 632985

Корректор Д„Василина

Заказ 6552/37 Тираж 991 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 выход преобразователя угол гок соединен с первым входом местовой компенсационной схемы, второй вход и выход которой подключены соответственно к выходу аналогового регулятора и ко второму входу переключателя, третий вход которого соединен с выходом схемы сравнения кодов, а преобразователь угол-давление

Составитель A. Лашев

Редактор Л. Тюрина Texpeg H. Бабурка механически соединен с исполнительным механизмом

Источники информации, принятые во внимание при експертизе:

1, Патент США N 3665172, кл. 235-1 50. 1, 1 969.

2. Патент СИ1А И . 3648032, кл. 235-150, 5, 1970.