Устройство для управления сопряженными по нагрузке дозировочными агрегатами

Устройство для управления сопряженными по нагрузке дозировочными агрегатами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЮТЙЛЬСТВУ (6i) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 18. 09.74 (2l) 2061Э26/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликоваио15.12.78.Бюллетень %46 » 637792

Союз Советских

Социалистических

Республик (Ы) М. Кл

G 05 0 7/06

Гооударстеенный комнтет

Совете Мнннстроо СССР оо делам нзооретеннй н открытий (53) УДК621.3.078

{.а8.8.а .. (45) Дата опубликования описания 15.12.78

1!

3 i с

1

1 li (72) Автор изобретения

Ю. В. Каллиников

Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СОПРЯЖЕННЫМИ

ПО НАГРУЗКЕ ДОЗИРОВОЧНЫМИ АГРЕГАТАМИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, например, для непрерывного автоматического приготовления многокомпонентных смесей высокого качества с применением дозировочных агрегатов в производствах химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслей промышленности.

Известно устройство управления доэировочными агрегатами, содержащее приводы постоянной скорости, соединенные с агрегатами через регулирующие органы, управляющие входы которых соединены через исполнительный механизм и блок управления с выходами минимизирующих блоков, выполненных из цифрового нуль-органа, реверсивного и вычитающих счетчиков, удвоителя час. тоты и логического блока, цифровой задатчик скорости и датчик скорости, подключенные выходами к входам цифровых нуль-органов, блок выбора режима, блок коэффициентов и синхронизирующее устройство в каждом канале управления, выполненное иэ реверсивного счетчика и арифметического устройства, причем выход первого минимизирующего блока через блок коэффициентов соединен с входами синхронизнрующих устройств, выходы которых соединены с входами соответствующих минимизирующих блоков (11.

Это устройство позволяет повысить качество приготавливаемого дозировочными агрегатами продукта за счет минимизации времени компенсации рассогласований между интегральными значениями динамических ошибок, накопленных в каналах управления эа время компенсации рассогласования по производительности первого дозировочного агрегата, имеющего наименьшую скорость изменения производительности.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для управления сопряженными по на груэке дозировочными агрегатами, содержащее цифровой задатчнк скорости, подключенный к входам блока задания соотношений производительности агрегатов и блока выбора режима, и блок сопряжения, выходы

2О блока соотношений подключены к первым входам цифровых нуль-органов, первые входы каждого из которых через соответствующие удвоители частоты подключены к вычитающим счетчикам, а вторые выходы -- к

6 37792

Устройство содержит цифровой задатчнк скорости 1, блок 2 задания соотношений производительности агрегатов, блок 3 выбора режима, блок 4 сопряжений, являющиеся общими для устройства, дозировочные агрегаты 5, 6, приводы постоянной скорости 7, 8, регулирующие органы 9, 10, исполнительные механизмы !1, 12, блоки 13, !4 управления ими, датчики скорости 15, 16, логические блоки li, 18, цифровые нуль-органы 19, 20, реверсивные счетчики 21, 22, вычитающне счетчики 23, 24 и удвоители частоты 25, 26.

Все каналы управления устройства, кроме первого, содержат также переключатели 27, элементы И вЂ” НЕ 28, преобразователь 29 кода, дешифратор 30 и дополнительные переключатели 31, 32.

Выходы 33, 34 блока 2 соотношений, в котором осуществляется умножение общего задания на соответствующие масштабн40

55 логическим блокам, выходы последних через последовательно соединенные блоки управления, исполнительные механизмы и регулирующие органы, вторые входы которых соединены с приволами постоянной скорости, соединены с дознровочными агрегатами, датчикч скорости дозировочных агрегатов соединены с вторыми входами цифровых нульорганов, третий выход цифрового нуль-органа дозировочного агрегата с наименьшей скоростью изменения управляемогс параметра соединен с реверсивным счетчиком (2).

Минимизируя время, в течение которого приготавливаемая смесь подается с нарушением заданного соотношения, известное устройство имеет при этом большие динамические ошибки и подачах компонентов, что приводит к ухудшению качества приготавливаемой смеси в переходных процессах, Кроме того, наличие блока задержек, содержащего многоканальные блоки умножения и преобразования кода во временной интервал,усложняет реаЛизацию устройства.

2О

Цель изобретения — повышение точности устройства и улучшение качества приготавливаемой смеси, Для этого в предлагаемое у =тройство введены переключатели, элементы И вЂ” НЕ и дешифраторы, третьи выходы цифровых чульорганов дозировочных агрегатов, кроме агрегата с наименьшей скоростью изменения управляемого параметра, соединены через последовательно включенные первые переключатели и элементы И вЂ” HE c реверснвными счетчиками, выходы которых через последовательно соединенные преобразователи кода, дешифраторы и вторые переключатели соединены с соответствующими логическими блоками, управляющие входы первых переключателей соединены с выходами блока сопряжения.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для двух каналов управленияя. руюгцис коэффициенты, иолкл ю и иы к одним входам цифровых нуль-органов I 9., 20, а к их другим входам подключены выходы датчиков скорости 15, 16. Выхолы 35, 36 цифровых нуль-органов 19, 20, на которых формируется знак рассогласования, подкл очены к логическим блокам 17, 18 и к блоку 3 выбора режима; выходы 37, 38, на которых формируется абсолютное значение рассогласования, подключены к сигнальным входам удвоителей частоты 25,. 26; выходы 39, 40, на которых формируется сигнал момента равенства по величине сравниваемых сигналов, подключены к входам соответствуюшнх логических блоков 17, 18, причем выход 39 первого цифрового нуль-органа 19 подключен к входам всех логических блоков; выходы 41 — 44, на которых формируются значения текущего рассогласования с учетом знака, подключены к сигнальным входам реверсивных счетчиков 2!, 22 в первом канале управления непосредственно, а во всех остальных каналах — через переключатель 27 и элемент И вЂ” HE 28. Выхолы 45, 46 реверснвных счетчиков 21, 22, на которых формируется сигнал обнуления счетчика, подключены к входам логических блоков 17, 18; выхолы 47, 48, на которых формируются сигналы знака числа в счетчике, подключены в первом канале управления к управляющему входу вычитающего счетчика 23, а во всех остальных каналах управления — к управляюгцим входам вычитающего счетчика 24, логического блока 18 и преобразователя 29; выходы 49, 50, на которых образуется текущее значение кода числа в счетчике, подключены к установочному входу вычитающих счетчиков 23, 24, а во всех каналах управления, кроме первого, — также к сигнальному входу преобразователя кода 29.

Выходы 51, 52 логических блоков 17, 18 подключены к опрашивающему входу реверсивных счетчиков 21, 22 и к запускающему входу удвоителей частоты 25, 26; выходы 53, 54 подключены к входам обнуления вычитающих счетчиков 23, 24; выходы 55 во всех каналах управления, кроме первого, подключены к управляющим входам переключателя 27; выходы 56, 57, на которых формируется сигнал управления, подключены через блоки управления 13, 14, исполнительные механизмы 11, 12 — к вхолам регулирующих органов 9, 10, изменяющих скорость вращения дозировочных агрегатов 5, 6 и получающих вращение от приводов постоянной скорости 7, 8. Выходы 58, 59 блока сопряжения 4, на которых формируются сигналы приведения рассогласования первого канала управления к i-му каналу управления, подключены к сигнальным входам переключателя 27.

Выходы 60, 61 лешнфратора подключены через переключатели 31, 32 к входам логического блока 18, Работает устройство слелующнм образом.

637792

При превышении величиной ИЗДО заданной зоны нечувствительности в логическом блоке 17 по сигналу с выхода реверсивного счетчика 21 формируется сигнал управления, по которому в зависимости от знака регулирующий орган 9 начинает менять с максимально возможной для оборудования скоростью производительность дозировочного агрегата 5 в сторону компенсации рассогласования Afi. В момент компенсации этого рассогласования ио сигналу >-Л f = 0 с выхода 39 цифрового чуль-органа 19 изменение производительности первого дозировочного агрегата прекращается. Во всех осталь45

Сигнал общего зялания устройства, иостуиакиций с цифрового задятчнка скорости 1 (нли от управляющего сигнала в следящих системах) в виде частотно-импульсного сигнала, масштабируется в блоке соотношения 2 в соответствии с требуемыми соотношениями межлу смешиваемыми КоМпонектами путем умножения его на масштабирующие коэффициенты. С выходов 33, 34 блока 2 сигналы задания поступают на входы соответствующих цифровых нуль-органов 19, 20, в последних они негрерывно сравниваются с частотно-импульсными сигналами 1;., пропорциональными текущим значениям производительностей дозировочных агрегатов 5, 6 и поступающими с датчиков скорости 5, 16, подключенных к дозировочным агрегатам. Сигнал рассогласования

+Л f„no произволительности агрегата поступает на счетные входы реверсивных счетчиков 21, 22 в первом канале управления непосредственно, а во всех остальных — через последовательно соединенные переклю- 2(1 чатель 27 и элемент И вЂ” HE 28.

Переключатель 27 в зависимости от сигналов управления, поступающих от логического блока по выходам 55, пропускает на входы реверсивного счетчика 22 либо только сигнал рассогласования, либо на разные

25 входы пропускает сигнал от цифрового нульоргана 20 и сигнал от блока сопряжения 4.

Блок 28 подавляет совпадающие импульсы, поступающие на разные входы реверсивного счетчика 22 одновременно во времени, чем М обеспечивается нормальная работа реверсив ного счетчика При изменении задания в блоке 3 формируется сигнал требуемого режима работы (возмущение по заданию), поступающий ка входы логических блоков 17, 18 и определяющий требуемый алгоритм работы каналов управления. В первом канале управления с минимальной скоростью изменения производительности, определяемой динамическими свойствами дознровочного оборудования, сигнал рассогласования непрерыв- 4в но интегрируется в реверсивном счетчике 21, в результате чего на выходах 49 его разрядов образуется текущее значение интегральной динамической ошибки (ИЗДО) первого канала управления. ;>ых каналах управления в реверсивном счегчнке 22 t>t уществляется непрерывный процесс определения разницы между 11ЗДО uepBt»o канала, приведенного к соответствующему каналу управления, и ИЗДО соответствующего канала уирявлення. Образующаяся разность между приведенными ИЗДО первого и соответствукнцего каналов управления непрерывно сравнивается с заданной лля i-го канала зоной реакции, определяемой допустимой динами и ской ошибкой нарушения подачи i-го коми>и>гнтя .

Превышая эту зону реакции, в логическом блоке 18 формируется сигнал управления. Формирование этого сигнала ирои»>t>дится следукнцнм образом, Младшие разряды реверсивного счетчкка 22 подключены к преобразователю 29. В зависимости от знака разности в счетчике 22 ня его выходах 50 образуется либо прямой, либо обратный код. Сигналом знака кода по выходу 48 управляется преобразователь 29 кода. Если код числа прямой, то он передается на выход преобразователя 29 кода без изменения. Если же кол обратный, то он преобразуется в прямой. Следовательно, на выходе преобразователя 29 кода всегда находится прямой код числа в реверсивном счетчике 22. К выходам преобразователя 29 кола подключек дешифратор 30.

По достижении кодом разности эалянных величин, устанавливаемых переключателями 31, 32, на их выходах появляются сигналы, поступающие HB входы логического блока 18. С помощью переключателя 31 станавливается значение заданной зоны нечувствительности по ИЗДО, а с помощью переключателя 32 — значение зоны реакции.

При превышении числом разности в реверсивном счетчике 22 заданной для i-го канала зоны реакции на выходе пере <лючателя

32 образуется сигнал, по которому в логическом блоке 18 формируется сигнал управления, изменяющий с максимально возможной скоростью производительность i-го дозировочного агрегата 6 в сторону компенсации этой разности. Вначале производительность i-ro дозировочного агрегата 6 меньше приведенной проиэводителькостн первого агрегата 5, а ИЗДО i-го канала больше приведенного ИЗДО первого канала управления, так как изменение производительности i-го агрегата начинается с запаздыванием относительно первого агрегата, определяемым заданной зоной реакции, но затем нз-зя разности скоростей изменения производительностей (в первом канале она наименьшая) оин сначала уравкиваются по величине, я зятем производительность I-ãî агрегата сгинет больше приведенной проиэволнтельн > ги первого агрегата. Соответственно ИЗ, 1О> i->о кяияла начинает приближаться >н»>t.и> >кис к приведенному ИЗДО ие1»>ог<> к »> t >;t.

6:57702

1О

2О

Формула иэобретекия

В момент компенсации рассогласования между сравниваемыми приведенными ИЗДО на выходе 46 реверсивного счетчика 22 появляется сигнал, по которому логический блок

18 формирует сигнал управления, реверсирующий направление изменения производительности i-го агрегата, которая начинает уменьшаться, достигая сначала значения при веденной производительности первого агрегата, а затем становится меньше ее, при этом ИЗДО i-го канала сначала уменьшается относительно приведенного ИЗДО первого канала, а затем приближается к нему. В момент компенсации рассогласования по сравниваемым ИЗДО на выходе 46 реверсивного счетчика 22 вновь появляется сигнал, по нему реверсируется направление изменения производительности i-го агрегата.

Аналогично работает устройство и при ревер. сировании направления изменения производительности i-ro агрегата в моменты компенсации рассогласований по сравниваемым

ИЗДО.

Благодаря такому алгоритму работы устройства ИЗДО i-го канала в переходном процессе следит за изменением приведенного ИЗДО первого канала, отклоняясь от него на величину, не превышающую зоны реакции. Г1одобным образом работают и все остальные каналы управления, кроме первого.

Изменение производительности всех дозировочных агрегатов прекращается по сигналу компенсации рассогласования по производительности первого агрегата, поступающему с выхода 39 цифрового пуль-органа 19 на логические блоки всех каналов управления. В этот момент в разных каналах управления могут остаться нескомпенснрованными небольшие величины остатков рассогласоваиий между сравниваемыми приведенными

ИЗДО. Эти остатки образуются из-за нелинейностей, люфтов, инерционности, нечувствительности и ошибок в работе блоков устройства. Компенсация этих остатков за минимальное время осуществляется путем изменения производительности соответствующего агрегата с максимально возможной скоростью в сторону компенсации остатка и реверса направления изменения производительности в момент компенсации половины этого остатка.

В 1-ом канале управления этот алгоритм реализуется следующим образом.

Если в момент компенсации рассогласования по производительности первого агрегата величина остатка в реверсивном счетчике 22 превышает зону нечувствительности по ИЗДО, то управляющим сигналом с выхода логического блока 18 по выходу 52 код остатка переписывается из реверсивного счетчика 22 в вычитающий счетчик 24, после чего запускается удвоитель частоты 26, на вход которого с вихода 38 цифрового нуль8 ор а на 20 поступает «бсолю гвав Hpëè÷èaa сигнала рассогласования. С выхода удвоители час готы 26 на счетный вход счсгчика 24 начинают пост) па1Ь им/1ульсы )двоенной час готы. В зависимости от знака кода с выхода 48 реверсивного счетчика 22 вычитающий счетчик 24 устанавливается в такое положение, что счетные импульсы описывают записанное в счетчик число. Списание иэ счетчика 24 записанного в него остатка удвоенным рассогласованием равноценно описанию половины остатка. Сигналом списания числа в счетчике 24, поступающим с его выхода на логический блок 18, осуществляется реверс исполнительного механизма 12, меняющего производительность агрегата в обратную сторону. Далее устройство работает аналогично до тех пор, пока в момент компенсации рассогласования по производительности соответствующего агрегата величина остатка в реверсивном счетчике не станет меньше заданной зоны нечувствительности, которая выбирается меньше эоны реакции.

Предлагаемое устройство, благодаря введению во все каналы управления, кроме первого, преобразователя кода, дешифратора .и дополнительных переключателей, позволяет существенно уменьшить динамические ошибки нарушения соотношения между смешиваемими компонентами в переходных процессах, благодаря слежению ИЗДО каждого канала эа приведенными к этим каналам

ИЗДО первого канала-управления, имеющего наименьшую скорость изменения производительности агрегата. Графоаналитический расчет для случая, когда скорость изменения производительности i-го агрегата в шесть раэ больше приведенной скорости измейения производительности первого агрегата, показал, что динамическая ошибка нарушения соотношения в предлагаемом устройстве не превышает +20/о, тогда как в прототипе она достигает + 20% от приведенного ИЗДО первого канала. Кроме того, общее отклонение в подаче 1-го компонента за время переходного процесса в прототипе значительно больше, так как динамическая ошибка нарушения соотношения одного знака. В предлагаемом же устройстве отклонение в подаче i-го компонента за время переходного процесса близко к нулю, так как динамические ошибки нарушения соотношения в моменты реверсов исполнительных механизмов меняют знак, и отклонения взаимно компенсируются.

Благодаря этому существенно повышается динамическая точность работы устройства, а вместе с ней и качество приготавливаемой см еси.

Устройство для управления сопряженн ми по нагрузке дозировочными агрегатами, 637792 содержащее цифровой задатчнк скорости, подключенный к входам блока задания соотношений производительности агрегатов н блока выбора режима, и блок сопряжения, выходы блока соотношений подклк)чены к первым входам цифровых нуль-органов, первые вь)ходы каждого иэ которых через соответствующне удвоители частоты подключены к вычнтающнм счетчикам, а вторые выходы — - к логичсскнм блокам, выходы логическнх блоков через последовательно соединенные блоки управления, исполнительные механизмы н регулирующие органы, вторые входы которых соединены с приводами постоянной скорости, соединены с дознровочными агрегатами, датчики скорости дознровочных агрегатов соедннены с вторыми входами цифровых нуль-органов, третий выход цифрового нуль-органа дознровочного агре- гата с наименьшей скоростью изменения управляемого параметра соединен с реверснвным счетчиком, отличающееся тем, что, с цеl0 лью повышення точности устройства, в него введены переключателя, элементы И- III . н дешнфраторы, третьи выходы цифровых нульорганов дознровочных агрегатов, кроме агрегата с наименьшей скоростьк) нэменення управляемого параметра, соединены через последовательно включенные первые переключатели н элементы И вЂ” НЕ с реверснвнымн счетчиками, выходы которых через последовательно соединенные преобразователя кода, дешнфраторы н вторые переключатели соединены с соответствующнмн логическими блока мн, управляющие входы первых переключателей соединены с выходамн блока сопряжения.

Источники ннформацнн, принятые во внн. мание прн экспертизе:

I. Авторское свидетельство С(:СР № 264500, кл. G 05 F, 27.08.68.

2. Авторское свидетельство (:(Х:Р

¹ 495647, кл. G 05 ).) 7/06, С) 05 Ц II/32, 16.08. 73.

Составитель Л, Липецкий

Редок) ор т. Янова Техред О. Луговая Корректор В. Серди>к

3 а к и П)5/Эй Тнраж 99l Подписное

ПППИПИ Государственного коынтета Совета Мнннстров СССР по делам нзобретеннй н открытий

l! ЗОЭ5, Москва, Ж-Зо. Раушская наб.. д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4