RU1784948C - Устройство программного управлени индукционным нагревом - Google Patents

Abstract

Устройство относитс  к управлению индукционным нагревом и может быть использовано в металлургической про мышлен- ности. Содержит: задатчик времени нагрева максимальной мощностью, задатчик времени нагрева минимальной мощностью, задатчик времени окончани  нагрева, три элемента сравнени , п ть ключей и масштабный усилитель. Повышение точности задани  программы управлени  индукционным нагревом достигаетс  введением новых элементов. 2 ил.

Description

ел

С

Изобретение относитс  к управлению индукционным нагревом и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других област х промышленности.

Известны устройства программного регулировани  при индукционном нагреве 1, В выпускаемых промышленностью программных регул торах задание программы осуществл етс  либо с помощью профилированных лекал (например, в блоке БПВ-1 комбинированной системы Теплоавто- мат), либо с помощью диаграммной ленты, считывание программы с которой производитс  фотоголовкой (например, в регул торах РУ5-01М). Программный регул тор УРНИ относитс  к регул торам электромеханического типа с наличием подвижных элементов. Эти задатчики программы не обладают необходимым быстродействием и точностью, поскольку используют электромашинные и магнитные усилители, Они имеют ограниченные возможности дл  перестройки программ, что особенно важно при отладке программ нагрева. Точность этих программных устройств мала, поскольку они построены на принципе потенциомет- рических след щих систем. Организаци  длительной работы программирующего устройства в течение 8-10 ч затруднительна; поскольку ограничена длина бумажного полотна и необходима его перезаправка, что сопр жено с затратами времени.

Известно устройство программного управлени  нагревом 2. Дл  повышени  точности задани  программы в виде четырех этапов, на первом из которых осуществл етс  нагрев по линейному закону, на втором - поддержание максимальной температуры, на третьем - снижение температуры по линейному закону, на четвертом - поддержание минимальной температуры, в

XI 00 4 Ю Јь 00

устройство программного управлени , содержащее интегратор с зэдатчиком его начального напр жени  и последовательно соединенные задатчик минимальной температуры , сумматор и задатчик скорости нагрева и охлаждени , дополнительно включены задатчик начального момента снижени  температуры, задатчик установки времени цикла, два блока сравнени  и управл емый ключ, выход интегратора соединен со входами ключа и обоих блоков сравнени , второй вход первого блока сравнени  - с задатчиком начального момента снижени  температуры, а его выход - со вторым входом сумматора, второй вход второго элемента сравнени  соединен с задатчиком установки времени цикла, его выход - с управл ющим входом ключа, а выход ключа - со входом интегратора. Недостатком устройства программного управлени  нагревом  вл етс  то. что оно реализует циклическое, четырехинтервальное управление , на двух из которых выполн етс  линейный закон управлени , а на двух других существует посто нный уровень минимального и максимального значений, и не позвол ет вести циклическое программное управление нагревом на длительном временном интервале, имеющим в своем составе этап с экспоненциальным законом снижени  выходного параметра при общем числе интервалов управлени , равном трем. Этот закон часто используетс  в индукционном нагреве дл  обеспечени  равномерности температурного пол , и в част ности, при нагреве плоских металлических изделий перед обработкой давлением. Существенный недостаток устройства в этом отношении состоит в том, что оно не универсальное.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности задани  программы управлени  индукционным нагревом.

Дл  достижени  поставленной цели в устройство программного управлени  индукционного нагрева, содержащее включенные последовательно задатчик начального напр жени  и интегратор с параллельным ключом сброса, первый элемент сравнени , сумматор, задатчик максимальной мощности, задатчик минимальной мощности, задатчик времени цикла , выход которого подключен к второму входу первого элемента сравнени , первый вход которого подсоединен к выходу интегратора , а выход первого элемента сравнени  подключен к управл ющему входу параллельного ключа сброса интегратора, дополнительно включены апериодическое звено, задатчик времени нагрева максимальной мощностью, задатчик времени нагрева минимальной мощностью, задатчик времени окончани  нагрева, три элемента сравнени , п ть ключей, масштабный усилитель , вход которого через первый ключ

соединен с выходом задатчика максимальной мощности, выход масштабного усилител  подключен к первому входу сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные второй и третий ключи сое0 динен с первым .входом третьего элемента сравнени  и выходом апериодического звена , подключенного по входу с вторым выводом первого ключа, задатчик минимальной мощности через последовательно соеди5 ненные четвертый и п тый ключи соединен с третьим входом сумматора, задатчик времени начала нагрева минимальной мощностью подсоединен к второму входу третьего элемента сравнени , выход которого под0 ключен к управл ющим входам третьего и четвертого ключей, выход интегратора подключен к первым входам второго и четвертого элементов сравнени , первому управл ющему входу первого ключа, второй

5 управл ющий вход которого и управл ющий вход второго ключа подключены к выходу второго элемента сравнени , вход которого подсоединен к задатчику времени нагрева максимальной мощностью, управ0 л ющий вход п того подключен к выходу четвертого элемента сравнени , второй вход которого соединен с задатчиком времени окончани  нагрева, а выход сумматора  вл етс  выходом устройства.

5Несмотр  на известность вновь введенных в устройство апериодического звена, задатчика времени нагрева максимальной и минимальной мощностью, задатчика времени окончани  нагреоа, трех элементов срав0 нени , п ти ключей, масштабного усилител  введенные причинно-следственные св зи привод т к новому положительному эффекту - повышению точности задани  программы управлени  индукционным нагревом.

5 Вновь введенные элементы описаны в пери одической литературе, в частности в книге Государственна  система промышленных приборов и средств автоматизации, Комплекс технических средств дл  локальных ин0 формационно-управл ющих систем (КТС ЛИУС). Средства управлени  с переменной структурой (СУПС). Т. 4, выл. 2.- М.; ЦНИИ- ТЭЙприборостроеии , 1980.

На фиг. 1 приведена блочна  схема уст5 ройства программного управлени  индукционного нагрева, на фиг. 2 - иллюстрации, по сн ющие принцип его работы.

Обозначени  на фиг. 1 соответствуют: 1 - задатчик максимальной мощности, 2 - задатчик минимальной мощности 3 - задатчик начального напр жени  интегратора, 4 - задатчик времени нагрева максимальной мощностью, 5 - задатчик времени начала нагрева минимальной мощностью. 6 - задатчик времени окончани  нагрева, 7 - мае- штабный усилитель. 8 - апериодическое звено, 9 - сумматор. 10 - первый элемент сравнени , 11 - второй элемент сравнени , 12 -третий элемент сравнени , 13-четвертый элемент сравнени . 14 - параллельный ключ сброса, 15 - первый ключ, 16 - второй ключ, 17-третий ключ, 18-четвертый ключ, 19- п тый ключ,20-интегратор,21 -задатчик времени цикла.

Выход задатчика 1 максимальной мощ- ности соединен с первым выводом первого ключа 15. второй вывод которого соединен со входами масштабного усилител  7 и апериодического звена 8. выход масштабного усилител  7 соединен с первым входом сум- матора 9.. Выход апериодического звена 8 соединен с первым выводом второго ключа 1 б и первым входом третьего элемента сравнени  12, второй вход которого св зан с выходом задатчика 5 времени начала нагре- ва минимальной мощностью. Второй вывод второго ключа 16 подсоединен к первому выводу третьего ключа 17, второй вывод которого св зан с вторым входом сумматора 9. Выход задатчика 2 минимальной мощно- сти соединен с первым выводом четвертого ключа 18, второй вывод которого соединен с первым выводом п того ключа 19. Второй вывод п того ключа 19 подключен к третьему входу сумматора 9. Выход задатчика 3 начального напр жени  интегратора соединен с входом интегратора 20, вход которого св зан с первым выводом параллельного ключа сброса 14 Второй вывод параллельного ключа сброса 14 подсоединен к выходу интегратора 20. Выход интегратора 20 подключен к первым входам первого элемента сравнени  10, второго элемента сравнени  11, четвертого элемента сравнени  13, а также к первому управл ющему входу первого ключа 15. Второй вход первого элеме.нта сравнени  10 св зан с выходом задатчика 21 врзмени цикла. Второй вход второго элемента сравнени  11 св зан с выходом задатчика 4 времени нагрева максимальной мощностью. Второй вход третьего элемента сравнени  12 соединен с выходом задатчика 5 времени начала нагрева минимальной мощностью. Второй вход четвертого элемента сравнени  13 подключен к выходу задатчика б времени окончани  нагрева. Выход первого элемента сравнени  10 соединен с управл ющим входом параллельно- го ключа сброса 14. Выход второго элемента сравнени  11 подключен к управл ющему

входу второго ключа 16, а также к второму управл ющему входу первого ключа 15. Выход третьего элемента сравнени  12 подключен к управл ющим входам соответственно третьего ключа 17 и четвертого ключа 18. Выход четвертого элемента сравнени  13 соединен с управл ющим входом п того ключа 19. Выходом устройства  вл етс  выход сумматора 9.

Устройство программного управлени  индукционным нагревом работает следующим образом.

Интегратор 20 вырабатывает линейно нарастающее напр жение (фиг. 2а). Темп нарастани  его выходного напр жени  устанавливаетс  как врем задающей цепочкой , так и задатчиком 3 начального напр жени  интегратора. Задатчик времени цикла 21 задает необходимый сигнал, который в первом элементе сравнени  10 сравниваетс  с выходным напр жением Овых 20 интегратора 20. В момент равенства этих напр жений выходное напр жение UBMX Ю первого элемента сравнени  (фиг 2в) падает, формируетс  врем  цикла 1ц, что приводит к кратковременному замыканию параллельного ключа сброса 14 (фиг. 26), разр ду врем задающей емкости интегратора 20 и началу нового цикла продолжительностью t-ц. На (фиг. 26) показано положение параллельного ключа сброса 14 на временном интервале в разомкнутом и замкнутом состо ни х. На два входа второго элемента сравнени  11 подаютс  соответственно выходное напр жение Увых 20 интегратора 20 и напр жение зздатчика 4 времени нагрева максимальной мощностью ti. Пока 1)вЫх 20 меньше напр жени  задатчика 4, ключ 15 замкнут (фиг. 2г) сигналом управлени  с второго элемента сравнени  11. и идет формирование выдержки времени на интервале 0-t1. Через ключ 15 сигнал с задатчика 1 максимальной мощности поступает на масштабный усилитель 7 и на первый вход сумматора 9. На интервале (0- t1) выходное напр жение DBUX 7 масштабно.- го усилител  7 (фиг. 2д) и выходное напр жение ипых 9 сумматора 9 имеет максимальное значение, регулируемое задатии- ком 1. На интервале (Q-t1) через замкнутый ключ 15 поступает на апериодическое звено 8 тот же входной сигнал от задатчика 1, что и на масштабный усилитель 7. Поскольку коэффициенты усилени  7 и 8 одинаковы, то и выходные напр жени  1)Вых 7 и UBux 8 к концу интервала (0-t1) одинаковы (фиг. 2д и фиг. 2). Посто нна  времени звена 8 выбираетс  такой, чтобы во всем рабочем диапазоне , когда необходима максимальна  мощность нагрева (.0-11). выходное напр. жение Ивых 8 достигло установившегос  значени  заданной 1 максимальной величины . Эти два обсто тельства гарантируют совпадение рабочей точки 9 сумматора 9 в момент tl, когда начинаетс  второй этап программы () На временном интервале (0-т1) ключ 16 разомкнут (фиг. 2в), а ключ 17 замкнут (фиг. 2и), и следовательно, на второй вход 9 с апериодического звена 8 сигнал не поступает.

В момент равенства выходного напр жени  Увых 20 интегра гора 20 и напр жени  задатчика4 времени нагрева максимальной мощностью на выходе второго элемента сравнени  11 ключ 15 размыкаетс , а ключ

16замыкаетс , и начинаетс  второй этап (t2-t1) работы программирующего устройства С размыканием ключа 15 с момента t1 снимаетс  сигнал с задатчпка 1 с первого входа 9 (фиг. 2д) и охода апериодического звена 8, но за счет замыкани  ключа 16 выходное ивых 8 напр жение поступает на второй вход 9 (фиг. 2к) Поскольку ключ 15 разомкнут, а ключи 16 и 17 на интервале (t2-t1) замкнуты, то начинаетс  снижение выходного Увых 8 напр жени  8 по экспоненте (фиг. 2), а следовательно, и выходное напр жение UBi,ix 9 сумматора 9 на этом интервале измен етс  по экспоненциальному закону (фиг 2о) При снижении исых 8 на интервале (t2-t I) происходит его сравнение с выходным напр жением задатчика 5 времени начала нагрева минимальной мощностью и в момент t2 их равенства третий ключ

17размыкаетс , а четвертый ключ 18 замыкаетс . Несмотр  на замкнутое состо ние второго ключа 16 (фиг. 2з) на интервале (щ- t1) размыкание третьего ключа 17 в момент времени t2 приводит к сн тию экспоненциального воздействи  8 со второго в хода 9 (фиг. 2к),.и начинаетс  третий этап формировани  программы (фиг. 2о) на временном

интервале (t3 -t2) Поскольку на интервале (t3-t2) четвертый ключ замыкаетс  (фиг. 2л). а п тый ключ 19 остаетс  замкнутым (фиг 2м), то сигнал с задатчика 2 минимальной мощности на временном интервале (t3-t2) поступает на третий вход (фиг. 2н) сумматора 9. Регулировкой сигнала с задатчика 2 минимальной мощности устанавливаетс  его равенство значению выходного напр жени  Увых 8 апериодического звена 8 к моменту времени t2. На выходе сумматора 9 имеет место (фиг 2о) выходное напр жение UBBIX 9, состо щее из следующих этапов: временной интервал (0-t1), когда мощность при индукционном нагреве имеет максимальное значение; временной интервал (t1- t2), когда мощность снижаетс  по экспоненциальной зависимости: временной интервал (t2-t3) когда мощность при индукционном нагреве имеет минимальное значение При равенстве выходного Напр жени  иВых 20 интегратора 20 значению выходного напр жени  задатчика времени окончани  нагрева 6 п тый ключ 19 размыкаетс  (фиг. 2м), что приводит к сн тию напр жени  с третьего входа сумматора 9, формированию времени t3 окончани  про0 цесса нагрева. На интервале времени (гц-т.З) идет выравнивание температуры (фиг. 2о) издели , когда к индуктору не прикладываетс  мощность. В момент времени тц (фиг. 2а), когда выходное напр жение ипых 20 ин5 тегратора 20 достигнет уровн  уставки задатчика 21 времени цикла, замыкаетс  параллельный ключ 14 сброса (фиг. 26), что приводит к кратковременному снижению 20 до нул , и далее цикл повтор етс ,

0 как описано выше.

В качестве базового обьекта устройства программного управлени  нагревом вз то устройство программного управлени  нагревом по а. с № 1288523, Дл  реализации

5 данного устройства программного управлени  индукционного нагрева использованы следующие серийные элементы систем управлени  с переменной структурой СУПС:

-зэдатчики - Ф 5182:

0 - масштабный усилитель 7, апериодическое звено 8, сумматор 9 - Ф 5173;

-элементы сравнени  10 - 13 - Ф 5174,

-ключи 14- 19 - Ф 5206.

Эти блоки вход т в комплекс средств

5 Государственной системы промышленных приборов, например, на суперблоках СУПС (см. Государственна  система промышленных приборов и средств автоматизации. Комплекс технических средств дл  локаль

0 ных информационно-управл ющих систем (КТС ЛИУС). Средства управлени  с переменной структурой (СУПС). Т. 4, вып. 2 - М.. ЦНИЙТЭИприборостроени , 1980) Устройство программного управлени  позвол ет

Claims (1)

1. 5 производить регулировку как максимального так и минимального значений выходного напр жени  Увых, интенсивности снижени  Uoi,ix от максимального до минимального значений, а также врем  окончани  дейст0 ви  максимального выходного напр жени , минимального выходного напр жени , начала приложени  его и полного времени цикла индукционного нагрева изделий Формула изобретени 

   5 Устройство программного управлени  индукционным нагревом, содержащее за- датчик начального напр жени , интегратор выход которого соединен с информационным входом интегратора, вход сброса которого соединен с выходом первого элемента

   сравнени , первый вход которого подключен к выходу задэтчика времени цикла, второй вход - к выходу интегратора, а также сумматор, отличающеес  тем, что. с целью повышени  точности задани  программы управлени  индукционным нагревом, в него введены апериодическое звено, задэт- чик времени нагрева максимальной мощностью задатчик времени нагрева минимальной мощностью, задатчик времени окончани  нагрева , три элемента сравнени , п ть ключей и масштабный усилитель, вход которого соединен с выходом первого ключа и входом апериодического звена, выход которого подключен к информационному входу второго ключа, управл ющие входы первого и второго ключей соединены с выходом второго элемента сравнени , первым входом подключенного к выхб- ду задатчика времени нагрева максимальной мощностью, вторым входом - к выходу интегратора и первому информационному входу первого ключа, второй информационный вход

   которого соединен с выходом задатчика максимальной мощностью, выход задатчика времени начала нагрева минимальной мощностью соединен с первым входом третьего элемента сравнени , второй вход которого подключен к выходу апериодического звена , а выход - к управл ющим входам третьего и четвертого ключей, информационные входы которых соединены соответственное

   0 выходом второго ключа и входом задатчика минимальной мощностью, выход третьего ключа соединен с первым входом сумматора , второй вход которого соединен с выходом масштабного усилител , третий вход 5 с выходом п того ключа, информационный вход которого подключен к вьгёсОд у четвертого ключа, а управл ющий вход - с выходом четвертого элемента сравнени , первый вход которого подключен к выходу задатчи0 ка времени окончани  нагрева, а второй вход - к выходу интегратора, выход сумматора  вл етс  выходом устройства,

   ML

   JltU20

   til

   лдлниа