SU932463A1 - Программное задающее устройство дл электронных аналоговых регул торов - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и предназначено для формирования задания электронным аналоговым регулятором.

Известны программные устройства, ⁵ содержащие шаговый переключатель, диодный коммутатор и штеккеры со встроенными в них диодами. Для изменения программы работы устройств необходи10 мо осуществить перестановку штеккеров в точках коммутации (1).

К недостаткам данных устройств можно отнести невозможность дистанционного или автоматического изменения программы, например, с центрального диспетчерского пункта или от управляющей вычислительной машины более высокого уровня, а также большой объем _χ коммутационной матрицы.

Известны также коммутаторы, содержащие η горизонтальных и ш вертикальных шин, в точках коммутации которых к

стоят запоминающие коммутационные элементы [2].

Недостатком описанных устройств является большое количество запоминающих элементов в коммутационной матрице, число которых равно η х щ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является программное задающее устройство для выдачи установок аналоговым регуляторам, содержащее задающий генератор импульсов, распределитель импульсов, выполненный в виде двоичного счетчика и дешифратора, коммутатор, содержащий η горизонтальных и η вертикальных шин и выходной преобразователь последовательного кода в аналоговый сигнал, содержащий η токовых ключей приращений функции [3].

Недостатком известного устройства является большой объем коммутационной матрицы, содержащей η горизонтальных и га вертикальных шин, а следовательно, η х ш точек коммутации.

Цель изобретения - упрощение устройства путем сокращения точек коммутации коммутатора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, распределитель импульсов, соединенный выходами с горизонтальными шинами коммутатора и выходной цифроаналоговый преобразователь введены реверсивный шаговый переключатель, элемент задержки и элемент ИЛИ, причем одна из вертикальных шин коммутатора через последовательно соединенные элемент задержки и элемент ИЛИ подключена к входу распределителя импульса, а две другие вертикальные шины - соответственно к суммирующим и вычитающим входам реверсивного шагового переключателя, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, а выход генератора импульсов подключен к . второ'* му входу элемента ИЛИ.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - пример реализации графика заданной функции.

Устройство (фиг. 1) содержит горизонтальные шины 1-12 коммутатора 13 соединенные с 14 импульсов, нен с выходом вход которого нератора 16 импульсов -элемент 17 задержки шине 18 коммутатора 13 шины 19 и 20 коммутатора соединены с вычитающим и суммирующим входами реверсивного шагового переключателя 21, выходы которого подключены к выходному цифроаналоговому преобразователю 22. В точках пересечения горизонтальto выходами распределителя Вхрд последнего соедиэлемента ИЛИ- 15, один подключен к выходу ге, а другой через к вертикальной Вертикальные коммутационных запоминающих 'элемён'тов 23. Каждый коммутационный элемент может находиться в одном из двух устойчивых состояний: включен замкнут контакт 25, соединяющий вертикальную и горизонтальную шину, и выключен - разомкнут контакт 25. Включение коммутационного элемента осуществляется подачей сигнала с кнопки 26, а отключение - 27· Программирование коммутатора может осуществляться дистанционно, для чего кнопки включения и отключения комму. тационных элементов необходимо вынести на пульт управления. Программирование коммутатора производится до включения устройства на реализацию заданной функции.

Формирование сигнала задания авторегулятору в соответствии с графиком заданной функции осуществляется следующим образом.

Импульсы с генератора 16 через промежутки времени, равные шагу квантования по времени Δΐ, поступают через элемент ИЛИ 15 на вход распределителя 14, который последовательно подает сигналы на горизонтальные шины 1-12 коммутатора 13. Каждая горизонтальная шина может быть соединена посредством запоминающих коммутационных элементов 23 с вертикальной шиной 20 либо 19· В первом случае си|— нал поступает на суммирующий вход реверсивного шагового переключателя 21 и увеличивает аргумент заданной функции на величину единичного приращения д у. Во втором, случае сигнал поступает на вычитающий вход реверсивного шагового переключателя 21 и уменьшает аргумент заданной функции ных и вертикальных шин коммутатора установлены запоминающие коммутационные элементы 23, содержащие двухпозиционные реле 24, с контактом 25, соединяющим соответствующую горизонтальную и вертикальную шину, кнопку 26включения и кнопку 27 отключения запоминающего элемента.

На фиг. 2 представлен график заданной функции поясняющий принцип работы устройства, где fit — шаг квантования по времени; у — аргументы заданной функции; ду — величина квантования заданной функции; Д5 - технологическая задержка. Требуемый вид ⁵⁵ графика заданной функции определяется программированием коммутатора 13, посредством включения определенных на величину ду.

При необходимости изменить значение аргумента в определенный момент времени на величину большую и кратную Ду коммутационные элементы, соединяющие соответствующие.горизонтальные с вертикальными шинами 18 и 19 или. 20 должны находиться во включенном состоянии. В этом случае сигнал поступает одновременно на вход реверсивного шагового переключателя 21 и через вертикальную шину 18 коммутатора 13 на элемент 17 задержки. С элемента 1J задержки через элемент ИЛИ 15 сигнал поступает на вход распределителя 14 и переводит его в еле· дующее состояние, Время технологичес· кой задержки выбирается равным или

932463 6 незначительно большим времени срабатывания реверсивного шагового переключателя для исключения явления состязаний элементов.

При необходимости увеличения вре- 5 мени выдержки на определенной ступени задания на величину, превышающую и кратную! At, коммутационные элементы 23, установленные в точках пересечения соответствующих горизон- 10 тальных шин с вертикальными, должны находиться в выключенном состоянии. В этом случае сигналы с выхода распределителя 14, поступающие на соответствующие горизонтальные шины, не 15 проходят на вертикальные шины коммутатора и на входы реверсивного шагового переключателя, и аргумент функции сохраняет свое прежнее значение.

В качестве запоминающих коммута- 20 ционных элементов 23 могут служить как двухпоэиционные электромагнитные реле с замыкающим контактом, так и бесконтактные ключи, управляемые триггерами, установленными на управ- 25 ляющих входах ключей. В качестве реверсивного шагового переключателя 2I и выходного преобразователя 22 могут служить либо шаговый искатель и подключенные к его клеммам сопро- зо тивления, соответствующие установкам задания аргумента, либо реверсивный двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь.

Пример конкретной реализации за- ₃₅ данной функции представлен на фиг. 2. Коммутационные элементы 23, показанные на фиг. 1 заштрихованными, условимся считать включенными. В этом случае, в момент времени t^, первый ₄₀ импульс генератора 16 импульсов устанавливает распределитель 14 в первое состояние. Сигнал с выхода распределителя 14 импульсов через шины 1 и 20 коммутатора 13 поступает на суммирую-₄₅ щий вход реверсивного шагового переключателя 21 и переводит его в состояние, соответствующее у^. Как видно из графика фиг. 2, в момент времени tty необходимо трехкратное увеличение ₅₀ на ду значения аргумента. Для реализации такого задания сигнал с выхода распределителя 14 поступает одновременно через горизонтальную шину 2 и вертикальные шины 20. и 18 коммутатора 13 соответственно на суммирующий вход реверсивного шагового переключателя 21, увеличивая значение аргумента до величины уу, и через элемент 17 задержки, через элемент ИЛИ 15 на вход распределителя 14 импульсов, который в следующее состояние и сигнал поступает через коммутатор 13 .на суммирующий вход реверсивного шагового переключателя 21, изменяя значение аргумента до величины у₃. Аналогично происходит увеличение аргумента до величины .

В момент времени’t j сигнал с выхода распределителя 14 импульсов через шины 5 и 20 коммутатора 13 поступает на суммирующий вход реверсивного шагового переключателя 21 импульсов, увеличивая аргумент до значения Уд. В момент времени сигнал с выхода распределителя 14 .через шины 6 и 19 коммутатора 13 поступает на вычитающий вход реверсивного шагового переключателя 21 и уменьшает значение аргумента до величины у₄. В момент времени tg в соответствии с заданием необходимо уменьшить значение аргу-мента до величины у<у, т. е. на 2 ду. Эта задача выполняется следующим образом. Сигнал с выхода 6 распределителя 14 импульсов поступает одновременно через вертикальные шины 19 и 18 соответственно на вычитающий вход реверсивного шагового переключателя 21, уменьшая величину аргумента до значения yj и через элемент 17 технологической задержки, элемент ИЛ1Г 15 на вход распределителя 14. С выхода последнего сигнал поступает через шины 7 и 19 коммутатора 13 на вычитающий вход реверсивного шагового переключателя 21 и приводит значение аргумента к величине у^. В моменты времени tg и t₇ аргумент сохраняет прежнее значение у^, так как отключены коммутационные элементы 23, соединяющие соответственно горизонтальные шины 9 и 10 коммутатора 13 с вертикальными шинами. В момент времени tg и tg сигналы с выходов распределителя импульсов поступают через шины 11, 12, 20 коммутатора 13 на суммирующий вход реверсивного шагового переключателя 21 и увеличивают значение аргумента до величин у^, а затем Уд .

Предлагаемое устройство позволяет сократить число точек коммутации, а следовательно, и число запоминающих ι п х m коммутационных элементов в —:----,раз.

3(п+2) где пит - число горизонтальных и вертикальных шин коммутатора, установленного в устройстве, взятом за про-

932463 8 тотип: £ - число дополнительных го- мутатора и выходной цифроаналоговый ризонтальных шин, которые требуется установить в коммутаторе заявляемого устройства для возможности переключения аргумента на величину превышающую.5 единичное приращение аргумента.

Экономия от сокращения стоимости на одно программное задающее устройство зависит от конкретной элементарной базы и от вида реализуемых .10 программ (продолжительность по времени, дискретность по времени и аргументу) и в общем случае равна

Э = К_{к 9}Дп(ш-3)-31] -К_р._ш~ , где. К_к э — стоимость коммутационного элемента;

Кр _ш стоимость реверсивного шагового переключателя.

Claims (3)

1. (54) ПРОГРАММНОЕ ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ АНАЛОГОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ Изобретение относитс  к автоматизации производственных процессов и предназначено дл  формировани  задани  электронным аналоговым регул тором . Известны программные устройства содержащие шаговый переключатель, диодный коммутатор и штеккеры со встроенными в них диодами. Дл  изменени  программы работы устройств необходимо осуществить перестановку штеккеров в точках коммутации П. К недостаткам данных устройств можно отнести невозможность дистанционного или автоматического изменени  программы, например, с центрального диспетчерского пункта или от управл ю щей вычислительной машины более высокого уровн , а также-большой объем коммутационной матрицы. Известны также коммутаторы, содержащие п горизонтальных и m вертикальных шин, в точках коммутации которых СТОЯТ запоминающие коммутационные .элементы t2. Недостатком описанных устройств  вл етс  большое количество запоминающих элементов в коммутационной матрице, число которых равно п х т. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  программное задающее устройство дл  выдачи установок аналоговым регул торам , содержащее задающий генератор импульсов, распределитель импульсов, выполненный в виде двоичного счетчика и дешифратора, коммутатор, содержащий п горизонтальных и п вертикальных шин и выходной преобразователь последовательного кода в аналоговый сигнал, содержащий п токовых ключей приращений функции 3. Недостатком известного устройства  вл етс  большой объем коммутационной матрицы, содержащей п горизбнтальных и га вертикальных шин, а следовательно , п X ш точек коммутации. 393 Цель изобретени  - упрощение устройства путем сокращени  точек коммутации коммутатора. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство, содержащее генератор импульсов, распределитель импульсов , соединенный выходами с горизонтальными шинами коммутатора и выходной цифроаналоговый преобразователь введены реверсивный шаговый переключатель , элемент задержки и элемент ИЛИ, причем одна из вертикальных шин коммутатора через последовательно соединенные элемент задержки и элемент ИЛИ подключена к входу распределител  импульса, а две другие вертикальные шины - соответственно к суммирующим и вычитающим входам реверсивного шагового переключател , выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразовател , а выход генератора импульсов подключен к.второ му входу элемента ИЛИ. На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - пример реализации графика заданной функции. Устройство (фиг. 1) содержит горизонтальные шины 1-12 коммутатора 13, соединенные с выходами распределител  lA импульсов. Вхрд последнего соединен с выходом элемента ИЛИ If, один вход которого подключен к выходу генератора 1б импульсов, а другой через -элемент 17 задержки - к вертикальной шине 18 коммутатора 13. Вертикальные шины 19 и 20 коммутатора соединены с вычитающим и суммирующим входами реверсивного шагового переключател  21, выходы которого подключены к выходному цифроаналоговому преобразователю 22. В точках пересечени  горизонтальных и вертикальных шин коммутатора установлены запоминающие коммутационные элементы 23, содержащие двухпозиционные реле 24, с контактом 25, соедин ющим соответствующую горизонталь ную и вертикальную шину, кнопку 26включени  и кнопку 27 отключени  запоминающего элемента. На фиг. 2 представлен график заданной функции по сн ющий принцип работы устройства, где ut - шаг кван товани  по времени; у аргументы заданной функции; ду - величина квантовани  заданной функции; дТ технологическа  задержка. Требуемый вид графика заданной функции определ етс  программированием коммутатора 13, посредством включени  определенных З коммутационных запоминащих элемен тов 23 Каждый коммутационный элемент может находитьс  в одном из двух устойчивых состо ний: включен Замкнут контакт 25, соедин ющий вертикальную и горизонтальную шину, и выключен - разомкнут контакт 25. Включение коммутационного элемента осуществл етс  подачей сигнала с кнопки 26, а отключение - 27. Программирование коммутатора может осуществл тьс  дистанционно, дл  чего кнопки включени  и отключени  коммутациониых элементов необходимо вынести на пульт управлени . Программирование коммутатора производитс  до включени  устройства на реализацию заданной функции. Формирование сигнала задани  авторегул тору в соответствии с графиком заданной функции осуществл етс  следующим образом. Импульсы с генератора 1б через промежутки времени, равные шагу квантовани  по времени At, поступают че рез элемент ИЛИ 15 на вход распределител  1, который последовательно подает сигналы на горизонтальные шины 1-12 коммутатора 13. Кажда  горизонтальна  шина может быть соединена посредством запоминающих коммутационных элементов 23 с вертикальной шиной 20 либо 19. В первом случае си|- нал поступает на суммирующий вход реверсивного шагового переключател  21 и увеличивает аргумент заданной функЦИИ на величину единичного приращени  д у. Во втором, случае сигнал поступает на вычитающий вход реверсивного шагового переключател  21 и уменьшает аргумент заданной функции на величину ду. При необходимости изменить значение аргумента в определенный момент времени на величину большую и кратную Ду коммутационные элементы, соедин ющие соответствующие,горизонтальные с вертикальными шинами 18 и 19 или. 20 должны находитьс  во включенном состо нии. В этом случае си1- нал поступает одновременно на вход реверсивного шагового переключател  21 и через вертикальную шину 18 коммутатора 13 на элемент 17 задержки. С элемента IJ задержки через элемент /цц с; сигнал поступает на вход распределител  14 и переводит его в следующее состо ние. Врем  технологической задержки выбираетс  равным или незначительно большим времени срабатывани  реверсивного шагового переключател  дл  исключени   влени  со-, ст заний элементов. При необходимости увеличени  времени выдержки на определенной ступени задани  на величину, превышающую и кратную At, коммутационные элементы 23, установленные в точках пересечени  соответствующих горизонтальных шин с вертикальными, должны находитьс  в выю1юченном состо нии. В этом случае сигналы с выхода распределител  1k, поступающие на соответствующие горизонтальные шины, не проход т на вертикальные шины коммутатора и на входы реверсивного шагового переключател , и аргумент функции сохран ет свое прежнее значение, В качестве запоминающих коммутационных элементов 23 могут служить как двухпозиционные электромагнитные реле с замыкающим контактом, так и бесконтактные ключи, управл емые триггерамиj установленными на управл ющих входах ключей. В качестве реверсивного шагового переключател  2I и выходного преобразовател  22 могут служить либо шаговый искатель и подключенные к его клеммам сопротивлени , соответствующие установкам задани  аргумента, либо реверсивный двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь. Пример конкретной реализации заданной функции представлен на фиг. . Коммутационные элементы 23, показанные на фиг. 1 заштрихованными, условимс  считать включенными. В этом случае, в момент времени t, первый импульс генератора 16 импульсов уста навливает распределитель 1 в первое состо ние. Сигнал с выхода распределител  Ц импульсов через шины 1 и 2 коммутатора 13 поступает на суммирую щий вход реверсивного шагового переключател  21 и переводит его в состо  ние, соответствующее у. Как видно из графика фиг. 2, в момент времени tf необходимо трехкратное увеличение на ду значени  аргумента. Дл  реали зации такого задани  сигнал с выхода распределител  1А поступает одновременно через горизонтальную шину 2 и вертикальные шины 20. и 18 коммутатор 13 соответственно на суммирующий вход реверсивного шагового переключател  21, увеличива  значение аргумента до величины у, и через элемент 17 . задержки, через элемент ИЛИ 15 на зход распределител  14 импульсов, который в следующее состо ние и сигнал поступает через коммутатор 13 .на суммирующий вход реверсивного шагового переключател  21, измен   значение аргумента до величины у. Аналогично происходит увеличение аргумента до величины УА . В момент времени t j сигнал с выхода распределител  k импульсов через шины 5 и 20 коммутатора 13 поступает на суммирующий вход реверсивного шагового переключател  21 импульсов , увеличива  аргумент до значени  у. В момент времени t сигнал с выхода распределител  1 .через шины 6 и 19 коммутатора 13 поступает на вычитающий вход реверсивного шагового переключател  21 и уменьшает значение аргумента до величины у. В момент времени tj в соответствии с заданием необходимо уменьшить значение аргумента до величины у, т. е. на 2 ду. Эта задача выполн етс  следующим образом . Сигнал с выхода 6 распределител  Ц импульсов поступает одновременно через вертикальные шины 19 и 18 соответственно на вычитающий вход реверсивного шагового переключател  21, уменьша  величину аргумента до значени  yj и через элемент 17 технологической задержки, элемент ИЛ(Г 15 на вход распределител  14. С выхода последнего сигнал поступает через шины 7 и 19 коммутатора 13 на вычитающий вход реверсивного шагового переключател  21 и приводит значение аргумента к .величине у. В моменты времени t и t- аргумент сохран ет прежнее значение у, так как отключены коммутационные элементы 23, соедин ющие соответственно горизонтальные шины 9 и 10 коммутатора 13 с вертикальными шинами. В момент времени tg и tq сигналы с выходов распределител  импульсов поступают через шины 11, 12, 20 коммутатора 13 на суммирующий вход реверсивного шагового переключател  21 и увеличивают значение аргумента до величин у, а затем у . Предлагаемое устройство позвол ет сократ.ить число точек коммутации, а следовательно, и число запоминающих коммутационных элементов в-.,раз, rXll- 2) где пит - число горизонтальных и вертикальных шин коммутатора, установленного б устройстве, вз том за прототип: S. число дополнительных горизонтальных шин, которые требуетс  установить в коммутаторе за вл емого устройства дл  возможности переключе ни  аргумента на величину превышаклцу единичное приращение аргумента. Экономи  от сокращени  стоимости на одно программное задающее устройство зависит от конкретной элементарной базы и от вида реализуемых программ (продолжительность по време ни, дискретность по времени и аргументу ) и в общем случае равна Э К,.эДпСт-3)-313 -Кр.ц.. Где. К| 3 - стоимость коммутационного элемента; Р ш ff стоимость реверсивного ша гового переключател . Формула изобретени  Программное задающее устройство дл  электронных аналоговых регул торов , содержащее генератор импульсов, распределитель импульсов, соединенны выходами с горизонтальными шинами ко мутатора и выходной цифроаналоговый преобразователь, отличающее с   тем, что, с целью упрощени  устройства путем сокращени  коммутирующих элементов коммутатора, в него введены реверсивный шаговый переключатель , элемент задержки и элемент ИЛИ, причем одна из вертикальных шин коммутатора через последовательно соединенные элемент задержки и элемент ИЛИ подключена к входу распределител  импульсов, а две другие вертикальные шины - соответственно к суммирующим и вычитающим входам реверсивного шагового переключател , выходы которого соединены с входами выходного цифроаналогового преобразовател , а выход генератора импульсов подключен к второму входу элемента ИЛИ. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 357553, кл. G 05 В 19/08, 1970.
2. 2.РогИнский В. Н. Основы дискретной автоматики, М., Св зь, 1975, с. 3 8-351.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 316077, кл. G 05 В 19/00, 1970 (прототип).

   f)