Pierwszenstwo: Opublikowano: 8.IY.1967 08.XII.1965 (P 111 949) 52916 KI. 21 c, 46/50 MKP G05^ A4(°° Twórca wynalazku: mgr inz. Wieslaw Michalowski Wlasciciel patentu: Instytut Elektrotechniki, Warszawa (Polska) Sposób budowy elektronicznych ukladów regulacyjnych o wysokiej niezawodnosci dzialania Przedmiotem wynalazku jest sposób budowy -elektronicznych ukladów regulacyjnych o wyso¬ kiej niezawodnosci dzialania, wyposazonych we wzmacniacze operacyjne pradu stalego z elektro¬ nicznymi przyrzadami wzmacniajacymi, pracuja¬ cych w zakresie sygnalu ciaglego w ukladach zam¬ knietych.W szczególnosci sposób wedlug wynalazku sto¬ suje sie do takich ukladów regulacyjnych, wobec których jednym z podstawowych wymagan eksplo¬ atacyjnych jest wysoka niezawodnosc dzialania, jak zautomatyzowane napedy stosowane w gór¬ nictwie, hutnictwie, papiernictwie itp. przy czym za uklady elektroniczne uwaza sie w zrozumieniu opisu uklady przetwarzajace sygnal elektryczny w dowolny sposób.Sposób wedlug wynalazku polega, na zwielokrot¬ nieniu czesci elektronicznej ukladu regulacyjnego, stanowiacego tzw. tor lub tory elektroniczne oraz zastosowaniu szybkodzialajacych ukladów przela¬ czajacych o czasie przelaczenia znacznie mniej¬ szym niz stale czasowe ukladu sterowanego, pola¬ czonych w ten sposób, ze na miejsce uszkodzone¬ go toru zostaje podstawiony tor rezerwowy, bez znaczacej przerwy w ciaglosci sygnalu.W szczególnosci do wykrywania uszkodzen toru elektronicznego w stanie dynamicznym wykorzystu¬ je sie zgodnie z wynalazkiem znane zjawisko, ze punkt sumacyjny elektronicznego wzmacniacza operacyjnego pradu stalego o duzym ujemnym 10 15 20 25 30 sprzezeniu zwrotnym, pracujacego w zamknietym ukladzie regulacji, jest potencjonalnie uziemiony we wzmacniaczu pracujacym prawidlowo, lecz uzys¬ kuje znaczny potencjal wobec ziemi w wyniku prawie wszystkich mozliwych uszkodzen podzes¬ polów elektronicznych wzmacniacza, przy czym bierze sie pod uwage uszkodzenia prowadzace do niesprawnosci toru.Znane dotychczas uklady zabezpieczajace i spo¬ soby budowy torów elektronicznych o znacznej niezawodnosci, posiadaly zazwyczaj ta wade, ze wymagaly stosowania bardzo kosztownych podzes¬ polów o znacznej niezawodnosci, zas kontrola dzialania torów elektronicznych w stanie pracy byla mozliwa jedynie w bardzo kosztownych i skomplikowanych urzadzeniach.Sposób wedlug wynalazku posiada te zalete, ze opiera sie na zastosowaniu niekosztownych urza¬ dzen i podzespolów o nizszej niezawodnosci dajac w efekcie uklad regulacyjny o stopniu niezawod¬ nosci dzialania niedostepnym dotychczas w ukla¬ dach sterowania analogowego, przy relatywnie nis¬ kim koszcie jego budowy. W szczególnosci szacun¬ kowe zwiekszenie kosztów budowy zwielokrotnio¬ nego i zabezpieczonego zgodnie z wynalazkiem to¬ ru elektronicznego nie przekracza zazwyczaj kosz¬ tów budowy pojedynczego i niezabezpieczonego toru o wiecej niz 30%, z uwagi na fakt, ze decy¬ dujacy udzial w kosztach maja naklady na roz¬ wiazanie koncepcyjne i wykonanie prototypowego 5291652916 3 30 toru pojedynczego, nastepnie powielonego. Po¬ wyzszy stosunek kosztów ma miejsce w przewaza¬ jacej liczbie ukladów zautomatyzowanego napedu, zwlaszcza dla maszyn ciezkich z uwagi na ich jednostkowycharakter. 5 Uklady przelaczajace tory i wykrywajace ich uszkodzenia sa zgodnie z wynalazkiem polaczone tak, ze przewazajaca liczba przypadków mozli¬ wych uszkodzen tych ukladów powoduje taki sam skutek jak i uszkodzenie pracujacego toru tj. 10 wlaczenia do pracy ukladu rezerwowego.Pojedynczy uklad przelaczajacy stanowi przy¬ kladowo wzmacniacz elektroniczny pradu stalego w ukladzie operacyjnym, z duzym ujemnym sprze¬ zeniem zwrotnym, którego wejscie posiada znacz- 15 na opornosc, zas do wyjscia dolaczono odpowied¬ nio przekaznik elektromechaniczny. Przekaznik ten powinien posiadac taka predkosc dzialania, ze czas przelaczenia jest znikomo maly w porówna¬ niu ze stalymi czasowymi ukladu elektromaszy- :o nowego.Uklad przelaczajacy dla toru zawierajacego wie¬ cej niz jeden wzmacniacz operacyjny mozna celo¬ wo wykonac tak, aby posiadal on liczbe wejsc odpowiednia do liczby wzmacniaczy toru i wyka- 2g zywal dzialanie sumujace. W tym przypadku uklad przelaczajacy zadziala i dokona przelaczenia w przypadku uszkodzenia któregokolwiek ze wzmac¬ niaczy toru, jesli odpowiednio do kazdego punktu sumujacego tych wzmacniaczy zostanie przyla czone jedno wejscie ukladu.Wyjscie ukladu przelaczajacego stanowia np. styki przekaznika szybkodzialajacego, które do¬ konuja niezbednych przelaczen oraz w przypadku potrzeby, wlaczaja sygnalizacje uszkodzenia. 3g Przykladowe zastosowanie sposobu budowy ukladów elektronicznych wedlug wynalazku przed¬ stawiono na rysunku fig. 1 i 2.Fig. 1 przedstawia uproszczony schemat budowy potrojonego ukladu regulacyjnego, zawierajacego 40 tory elektroniczne Tlt T2 i T3 wyposazone we wzmacniacze elektroniczne pradu stalego z ujem¬ nym sprzezeniem zwrotnym, oznaczone odpowied¬ nio Wi, W2 i W3, uklady przelaczajace S1# S2 i S3 wyposazone w styki Sn—S36 do przelaczenia to- 45 rów i zasilania, oraz obiekt sterowany M i zasi¬ lacz Z.Wzmacniacze W!, W2 i W3 posiadaja punkty sumowania oznaczone na fig. 1 odpowiednio przez *i, &2 i es* Punkt sumowania calego ukladu auto- 50 matycznej regulacji, oznaczono symbolem e.Na fig. 1 przedstawiono uklad regulacyjny w ta¬ kim stanie, ze czynny jest tor elektroniczny Tx i uklad przelaczajacy Si przygotowany jest do wlaczenia w przypadku zaistnienia uszkodzenia 55 toru T1! lub ukladu S1# na rezerwowy tor T2 i re¬ zerwowy uklad S2, zas drugi rezerwowy tor T3 i uklad ®3 pozostaja w stanie spoczynku. Uklad ten przedstawiono przykladowo w wykonaniu opartym na przyrzadach pólprzewodnikowych, sta- 60 nowiacych podzespoly aktywne wzmacniaczy i ukladów przelaczajacych. W przypadku uzycia lamp elektronowych nalezy przewidziec dodatko¬ wa liczbe styków ukladów przelaczajacych do wczesniejszego zalaczania zasilania zarzenia lamp l5 w torach przygotowywanych do awaryjnego podla¬ czania. Dla przejrzystosci na rysunku pominieto* styki ukladów przelaczajacych, sluzace do sygna¬ lizacji stanów wlaczenia i awarii.Na fig. 1 uklad przelaczajacy Sx wyposazony jest w styki Sn—Slfl, uklad S2 w styki S21—S2flr oraz uklad S3 w styki S31—S3fl, przy czym styki Sn, S12, S13, S21, S22, S23, S31, S32 i S33 sa zwarte dla niewysterowanego wyjscia ukladów Sj—S3 i rozwieraja sie w przypadku zaklócenia tego sta¬ nu w odpowiednich ukladach, zas styki S14, S15^ Sie, S24, S25, S2e, S34, S35 i S36 pozostaja rozwarte dla stanu niewysterowania i zwieraja sie w przy¬ padku wysterowania wyjscia odpowiedniego ukla¬ du Sj—S3, utrzymujac ten stan az do chwili, gdy ponownie zadziala prawidlowo tor lub uklad uprzednio uszkodzony i naprawiony.Niezaleznie od tego wybrany zespól styków np.S34—S36 moze byc zalaczony recznie za pomoca^ urzadzenia nie uwidocznionego na rysunku.Stan przedstawiony na fig. 1 mozna wiec osiag¬ nac w wyniku uprzedniej awarii toru T3 lub ukla¬ du S3, lub odpowiedniego zasterowania recznego.Jesli przy tym stanie nastapi awaria toru Ti lub ukladu' S2, styki S14—S16 zewra sie wlaczajac do pracy tor T2 i uklad S2, równoczesnie styki Sn—Si3 rozewra sie wylaczajac tor Tj i uklad Si.Jesli z kolei ulegnie awarii tor T2 lub uklad S2^ to zewra sie kolejne styki S24—S26, i rozewra styki S21—S23, w wyniku czego wylaczony zostanie tor T2 i uklad S2, zas wlaczony do pracy tor T3 i uklad S3. Wlaczenie do pracy toru T3 i ukladu S^ powoduje jednoczesnie rozwarcie styków S34—S3e, dotychczas zwartych. Opisany cykl w przypadku kolejnych awarii powtarza sie. Na fig. 2 przed¬ stawiono przykladowo zastosowanie sposobu we¬ dlug wynalazku dla przypadku toru sterowania T zawierajacego wieksza liczbe wzmacniaczy ope¬ racyjnych Wx—Wn, dozorowanych przez pojedyn¬ czy uklad przelaczajacy S.Dla przejrzystosci na fig. 2 przedstawiono tylko jeden tor T i uklad S, z pominieciem torów re¬ zerwowych, przy czym uklad S jest przylaczony do wszystkich punktów sumacyjnych e2—en wzmacniaczy Wi—Wn za posrednictwem ukladu logicznego „lub". W tym przypadku, uszkodzenie któregokolwiek ze wzmacniaczy powodujace pow¬ stanie na jego punkcie sumacyjnym napiecia przekraczajacego maksymalna wielkosc sygnalu w tym punkcie (zazwyczaj bardzo mala), powoduje zadzialanie ukladu S, który za pomoca nieuwi- docznionych na rysunku styków lub innych ele¬ mentów laczeniowych, np. tyrystorów dokonuje przelaczenia toru rezerwowego na miejsce toru uszkodzonego. PL