Задающие устройства. 
Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств. 
Часть 2

Задающее устройство формирует и сохраняет величину воздействия, определяющего требуемое значение управляемой величины — переменные величины, уставки, коэффициенты, метки вре;

Рис. 12.73. Аналоговые и цифровые постоянные задающие устройства:

а —аналоговый потенциометрический задатчик; б— цифровой потенциометрический задатчик; в —дискретный потенциометрический задатчик; г —цифровой задатчик; Л— потенциометр; Л_к — переключатель; Я — измерительный прибор; АЦП — аналого-цифровой преобразователь; 71—74 — триггеры; АО — Л4 — кнопки ввода сигнала; U_oa — опорное напряжение мени и т. п. На рис. 12.73 приведена структурная схема САУ, где на задающее устройство подаются заданные условия протекания технологического процесса У₃(/) — функция времени. Эта функция может быть одномерной (одна величина) или многомерной (несколько величин). В системах автоматического управления чаще встречаются многомерные функции времени, когда задаются условия одновременно по нескольким параметрам — температуре, давлению и т. д.

В некоторых случаях задающая величина постоянна во времени — тогда задается не функция времени, а отдельные величины.

В качестве задающего устройства ранее применяли различные носители: кулачковые механизмы, функциональные потенциометры, перфокарты, магнитные пленки и кинопленки и т. п. В настоящее время используют электронные аналоговые и цифровые устройства.

На рис. 12.73 приведены некоторые типы задатчиков постоянных аналоговых и цифровых величин.

Существует достаточно широкий класс потенциометрических задающих устройств, в основе которых лежит задание величины с помощью потенциометра R (см. рис. 12.73, а).

На переменный резистор R подается опорное напряжение U_on. Постоянный сигнал Y₃ задается и запоминается положением движка потенциометра R. Например, при необходимости задать величину «1» положение движка устанавливают таким образом, что Х,= 1 В, величину «1,4" — У₃= 1,4 В и т. д. Для этого к движку подсоединяют измерительный прибор Я, отградуированный в единицах задаваемой величины, например температуры. Иногда уставки имеют вполне конкретные постоянные величины — их задают с помощью дискретного потенциометра, имеющего переключатель резисторов Пк (см. рис. 12.73, б). Положение переключателя 1-е, 2-е и т. д. также градуируют в единицах задаваемой величины.

Рассмотренные потенциометрические задатчики просты в изготовлении и эксплуатации. При снятии внешнего напряжения заданная величина остается введенной и вновь подается в САУ при его появлении.

При необходимости использования задаваемую величину в цифровом виде потенциометрический задатчик снабжают аналого-цифровым преобразователем АЦП (рис. 12.73, в). На его выходе имеется цифровой код D3 задаваемой величины К3.

Запоминание заданной величины осуществляется благодаря постоянному положению движка потенциометра или переключателя.

Для управления цифровыми системами управления на базе микропроцессоров и компьютеров используют кнопочные задатчики. На рис. 10.73, г приведена схема дискретного четырехразрядного задатчика сигнала. Он состоит из кнопок ввода А1—А4, кнопки сброса АО и триггеров памяти 71 — 74.

Если кнопки А1—А4 отжаты, не соединяют общую шину со входами триггеров 71—74, то на S-выходах последних имеются логические «0». Логический «0» триггеров устанавливают путем нажатия кнопки АО.

Для ввода цифрового кода нажимают кнопки А1—А4. Например, для ввода «1» нажимают А1. Триггер 71 перекидывается и на его S'-выходе появляется логическая «1», которая запоминается, несмотря на то, что кнопка А1 отпускается. Далее можно вводить другие цифры, например «2», нажимая на соответствующие кнопки — А2 и т. д. В результате на выходе триггеров появляется цифровой позиционный код вводимой величины, который используется далее САУ для получения управляющего сигнала. Цифровой код сохраняется до нажатия кнопки АО или снятия напряжения со схемы. Последнее обстоятельство является недостатком описанной схемы. Для его устранения используют специальные источники питания — аккумуляторы или постоянные запоминающие устройства.

При многопараметрических задающих аналоговых сигналах каждый параметр задают отдельно, что предопределяет соответствующее число вводных потенциометров.

При использовании цифровой формы ввода информации отдельно хранятся только введенные величины, их ввод может осуществляться одними и теми же потенциометрами и кнопками.

Для получения функциональных зависимостей используют возможности микропроцессоров по хранению и выполнению сдвиговых и математических операций. Функциональные зависимости в микропроцессорном устройстве генерируются с помощью специальной рабочей программы, записываемой в его память.

Для хранения рабочей программы используют постоянные запоминающие устройства ПЗУ, выполняемые на отдельных микросхемах. Отличительной чертой ПЗУ является однократная запись информации. В последующем возможно только считывание записанной информации. Достоинствами микросхем ПЗУ являются их низкая стоимость и возможность хранения информации при отключенном питании.

В последнее время все шире начинают применять перепрограммируемые устройства памяти ППЗУ. Их используют для устройств, рабочая программа которых должна изменяться в процессе эксплуатации. В настоящее время существуют устройства, в которых нужные функции защиты выбирают из библиотеки стандартных функций сами пользователи. Логическая часть этих устройств создается пользователем из базовых логических функций типа И, ИЛИ, ТРИГГЕР и т. д. ППЗУ является энергонезависимой памятью, т. е. хранящаяся в ней информация не разрушается в обесточенном состоянии.

Для временного хранения результатов промежуточных вычислений используют оперативные запоминающие устройства ОЗУ. Запись и считывание данных в ОЗУ осуществляются с максимальной скоростью. Существенный недостаток ОЗУ — разрушение информации при отключении питания.