Brevet FR2199143A1 — publié le 19740405

L'invention concerne les installations å plusieurs canaux pour le réglage de plusieurs paramètres technologiques différents et peut etre utilisée pour le réglage de plusierrs paramètres technologiques différents, lorsqu'il faut eoDnomiser la surface utilisée et lorsqu'on veut obtenir de faibles frais d'utilisation de même qu'une haute précision de réglage, c'est-à-dire dans les domaines de l'industrie tels que l'industrie métallurgique, le bâtiment, la construction mécanique, les textiles, l'industrie du verre, etc..., pour le réglage de la température dans les fours métallurgiques à plusieurs zones, dans l'industrie atomique et l'aéronautique ;;Pour le réglage du régime de travail des complexes des installations d'essai, dans l'industrie électrotechnique, pour le réglage de la teppérature des fours électriques pour obtenir de nouveaux matériaux électrotechniques, etc. On connait une installation de réglage à plusieurs canaux, qui permet de régler simultanément plusieurs paramétres technologiques différents. L'installation de réglage à plusieurs canaux connue comprend des capteurs des valeurs réelles des paramètres technologiques, dont le nombre correspond au nombre de canaux de réglage, et des capteurs des valeurs assignées des paramètres technologiques, dont le nombre correspond également au nombre de canaux de réglage. Les capteurs des valeurs réelles et assignée des parame- tres technologiques sont raccordés à un dispositif d'exploration, qui les raccorde deux par deux à l'entrée d'un dispositif de réglage. La sortie du dispositif de réglage est raccordée, à travers le dispositif d'exploration, à un dispositif asservi de chaque canal. Le dispositif de réglage est formé tomme un dispositif de réglage analogique et les dispositifs asservis sont commandés par des grandeurs qui sont accumulées dans des accumulateurs de grandeur de réglage raccordés sélective- ment à la sortie du dispositif de réglage pour corriger la grandeur accumulée. A l'aide de l'accumulateur de grandeur de réglage, on releva chaque fois la dernière valeur analogique à la sortie du dispositif de réglage et celle-ci est enduite envoyée à un dispositif asservi et le dispositif de réglage est alors raccordé à un autre accumulateur de grandeur de réglage et là la grandeur de réglage est corrigée. La réalisation du circuit prévoit l'utilisation de dispositifs de réglage pneumatiques et d'accumulateurs pneumatiques de grandeur de réglage. La correction de la grandeur de réglage est réalisée dans un canal direct. Cependant, un tel branchement de la correction entraine une complication importante du schéma, consistant, en particulier, en la réalisation du dispositif de correction avec des éléments actifs tels que des aitlificateurs. La présence d'éléments actifs dans les dispositifs de correction entra me une complication importante du scMma et la dégradation de la fiabilité. Un autre inconvénient izeortant est que 1' installation connue de réglage à plusieurs canaux ne prévoit pas la séparation dans le temps des processus de mesure et de réglage, ce qui réduit la précision du réglage des paramètres technologiques au cours des régimes transitoires et des régimes établis à cause de l'influence réciproque éventuelle de la mesure et du réglage dans le temps. Par ailleurs, à cause de la détermination imprécise du temps de réglage, le dispositif de réglage peut être le siège de perturbations. L'invention a pour but l'élinination des inconvénients cités. L'invention est basée sur le problème de la création d'une installation a' plusieurs canaux Impur le réglage de plusieurs paramètresdifférents permettant de réaliser, avec une haute précision, le réglage de plusieurs paramètres techno- logiques différents en utilisant une quantité minimale d'équipement avec des frais d'utilisation minimaux et une surface minimale utilisée par 1' installa- tion. Elle a donc pour objet une installation à plusieurs canaux pour le réglage de plusieurs paramètres technologiques différents, dans laquelle des capteurs de valeurs réelles des paramètres technologiques, dont le nombre correspond au noie de canaux de réglage, sont reliés à un dispositif d'exploration à travers un bloc de mesure et de conversion, tandis que des capteurs de valeurs assignées des paramètres technologiques, dont le nombre correspond également au nombre de canaux de réglage, sont raccordés directement au dispositif d'exploration qui raccorde sElectivement une paire de capteurs de valeurs réelle et assignée des paramètres technologiques à l'entrée d'un dispositif de réglage dont la sortie est raccordée à un dispositif asservi de chaque canal à travers le dispositif d'exploration et un accumulateur correspondant de valeur de réglage. Ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte un bloc de répartition dans le temps des processus de réglage et de mesure, dont l'entrée est raccordée au dispositif d'exploration tandis que sa sortie est raccordée au dispositif de réglage; et des dispositifs de correction, qui sont branches dans un circuit de réaction de chaque canal, l'entrée de chaque dispositif de correction étant raccordée à la sortie de l'accumulateur de grandeur de réglage du même canai, une borne de sortie étant reliée au capteur des valeurs assignées des paramètres technologiques de ce canai, et une autre borne de sortie étant reliée à l'entrée du dispositif d'exploration. I1 est avantageux, par exemple, de réaliser le bloc de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage avec un anplificateur et un relais électromécanique, raccordé à la sortie de cet amplificateur, tandis que ses contacts sont raccordés à l'entrée du dispositif de réglage Les caractéristques de l'invention ressortiront plus particulierement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple et dans lesquels la Fig. 1 montre le schéma synoptique de l'installation de réglage à plusieurs canaux pour régler plusieurs paramètres tenologiques différents, selon l'invention , la Fig. 2 représente le shama de principe d'un exemple de réalisation de l'installation de réglage à plusieurs canaux pour un appareil enregistreur multizourbe selon l'invention. L'installation à plusieurs canaux pour régler plusieurs paramètres technologiques différents, selon l'invention, comporte des capteurs 1 de valeurs réelles (Fig. 1) et des capteurs 2 de valeurs assignées des grandeurs des paramètres technologiques, dont le nombre correspond au nombre de canaux de réglage.Ces capteurs 1 et 2 sont raccordés à un dispositif d'exploration 3, qui raccorde sélectivement une paire de capteurs (un capteur 1 de valeur réelle et un capteur 2 de valeur assignée) à l'entrée d'un régulateur 4. Les capteurs 2 de valeurs assignées sont raccordés directement à l'entrée du dispositif d'exploration 3, tandis que les capteurs 1 de valeurs réelles lui sont raccordés à travers un bloc 5 de mesure et de conversion qui est prévu pour mesurer le signal venant de ces capteurs et pour sa transformation en un signal unifié (standardisé). Le principe de réalisation des capteurs 1 de valeurs réelles dépend des paramètres concrets des processus technologiques qui sont à régler ; c'est pourquoi les capteurs 1 de valeurs réelles des paramètres technologiques peuvent être, par exemple, des capteurs de température (thermocouples, thermomètres à résistance) des capteurs de déplacements mécaniques (capteurs tensométriques), des capteurs de pression (manométriques), etc. En qualité de capteurs 2 de valeurs assignées des paramètres teenologi- quels, dans l'exemple concret de réalisation donné, on utilise des capteurs à rhéostat ; cependant on peut utiliser, par exemple, des capteurs sans contact, par exemple des capteurs inductifs, etc. En qualité de dispositif d'exploration 3, on utilise généralement des commutateurs à contacts, des relais électromécaniques, des éléments à transistors et diodes, des commutateurs à l'état solide, etc. La sortie du dispositif de réglage 4 est raccordée à un dispositif asservi 6 de chaque canal à travers le dispositif d'exploration 3 et un accumulateur 7 de grandeur de réglage correspondant au dispositif asservi donné 6. Dans l'installation à plusieurs canaux pour régler plusieurs paramètres technologiques différents en vue d'améliorer la précision en régime établi corme en régime transitoire, l'entrée du dispositif de réglage 4 est raccordée au dispositif d'exploration 3 à travers un bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage, dont l'entrée est raccordée au disposi tif d'exploration 3 et la sortie , à l'entrée du dispositif de réglage 4. Un tel branchement du bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage non seulement améliore la précision, mais aussi augmente la fiabilité de fonctionnement de l'installation de réglage å plusieurs canaux car l'influence mutuelle des processus de mesure et de réglage est exclue ce qui évite ainsi les perturbations de fonctionnement éventuelles de l'installation. Dans le but d'amEliorer la précision et de simplifier la réalisation pratique de l'installation on insère dans le circuit de réaction du dispositif de réglage 4 des dispositifs 9 de correction en nombre égal au nombre de canaux de réglage. L'entrée de chaque dispositif de correction 9 est raccordée à la sortie de l'accumulateur 7 de la grandeur de réglage correspondant ; une des bornes de chaque dispositif de correction 9 est raccordées au capteur 2 correspondant de la valeur assignée des paramètres technologiques et l'autre borne est connectée au dispositif d'exploration 3. Un tel branchement des dispositifs de correction 9 permet de former des lois coipliquées de réglage telles que les lois proportionnelles - intégrales, lors du réglage à plusieurs canaux avec des circuits passifs SC, ce qui simplifie notablement les circuits et la construction de l'installation de réglage à plusieurs canaux. En qualité de bloc de mesure et de conversion 5, on utilise d'ordinaire des appareils enregistreurs multicourbe (des ponts et des potentiometres) et des convertisseurs de normalisation pour transformer le signal du capteur en signal unifié (normalisé) d'un niveau déterminé. Le schéma synaptique décrit plus haut d'une instaLlation de réglage à plusieurs canaux pour un exemple concret de réalisation est réalisé avec un appareil enregistreur aLlticourbe. Un circuit de mesure en pont 10 (Fig. 2) et un dispositif d'asservisseént Il forment un appareil enregistreur ii'ulticourbe 12, dans lequel sont incorporés les capteurs 2 des valeurs assignées. La sortie du circuit de mesure en pont 10 est raccordée à l'entrée d'un amplificateur 13 du dispositif d'asservissement 11. Un moteur 14 du dispositif d'asservissement 11 est relié au curseur d'un fil calibré 15 du montage en pont 10 mentionné et au curseur d'un fil calibré 16 des capteurs 2 des valeurs assignées des paramètres technologiques. Dans l'appareil enregistreur nulticourbe 12, un dispositif oommutateur 17 est prévu pour la oommutation des capteurs 1 des valeurs réelles des paramètres technologiques à l'entrée du montage de mesure enpontlo. Sur le merde arbre que le dispositif de oommutation 17, est fixé le dispositif d'exploration 3, qui est analogue au dispositif de commutation 17, mais avec un plus grand nombre de lamelles de commutation. Le dispositif d'exploration 3 est commuté en synchro nisine avec le dispositif comiutateur 17. Les capteurs 2 des grandeurs assignées des paramètres technologiques sont incorporés dans l'appareil enregistreur multicourbe 12 et sont alimentés par une tension provenant d'une source d'alimentation commune (non représentée), incorporée au dispositif de réglage 4. Un capteur 2 des valeurs assignées des paranètres technologisues se co'ioosent d'une série dr fil calibres 18 et d'un fil calibré 16 dont le curseur est relié rigidement au moteur 14. Le fil calibré 16 forme à tour de role avec chacun des fils calibrés 18, un montage en pont.Les capteurs 1 des valeurs réelles des paramètres technologiques et les capteurs 2 des valeurs assignées des paramètres technologiques sont raccordés à l'aide du dispositif d'exploration 3 au dispositif de réglage 4, choisi pour le schéma donné avec une loi de réglage proportionnelle, à travers le bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage. Le bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de reglage dans le dispositif de réglage à plusieurs canaux suivant l'invention, copporte un amplificateur à un étage 19 et un relais electromécanique 20, qui est raccordé à la sortie de cet amplificateur 19 et dont les contacts 21 sont raccordés à l'entrée du dispositif de réglage 4. La sortie du dispositif de réglage 4 est raccordée aux accumulateurs 7 des grandeurs de réglage à travers le dispositif d'exploration 3 , le nombre des accu mutateurs 7 étant égal au nombre de canaux de réglage dans le schéma donné, ils sont réalisés sous la forme de condensateurs 22 raccordés à l'entrée d'un amplificateur 23 à résistance élevée ; cependant, les accumulateurs des grandeurs de réglage 7 peuvent être réalisés avec des éléments capacitifs ou avec des moteurs. Les sorties des accumulateurs 7 des grandeurs de réglage sont raccordées chacune à son dispositif asservi 6 et parallèlement aux entrées des dispositifs de correction correspondants 9, qui sont branchés dans le circuit de réaction du dispositif de réglage 4. Les dispositifs de correction 9 sont réalisés avec des circuits de différenciation RC 24.Pour le réglage de la réaction, en série avec les circuits RC 24, sont insérés des diviseurs 25, qui forment dans le schéma donné la loi de réglage proportionnel- intégration. Une borne de sortie du dispositif de correction 9 est raccordée au fil calibré correspondant 18 des capteurs 2 des valeurs assignées des paramètres technologiques et la seoonde est connectée à travers le dispositif d'exploration 3 et les contacts 21 du relais 20 du bloc 8 de rEzartition dans le temps des processus de mesure et de réglage, à l'entrée du dispositif de réglage 4. Ces dispositifs de réglage peuvent être des dispositifs de réglage de position ou à action proportionnelle. L' installation à plusieurs canaux pour le réglage de plusieurs paramètres technologiques différents fonctionne de la façon suivante. Les signaux provenant des capteurs 1 (Fig.l) des valeurs réelles des paramètres technologiques attaquent le bloc de mesure et de conversion 5. Les signaux émis par le bloc de mesure et de conversion 5 viennent s'ajouter aux signaux des capteurs 2 des valeurs assignées des paramètres technologiques et des dispositifs de correction 9 et, à travers le dispositif d'exploration 3 attaquent le bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage. Le temps de raccordement de chaque capteur 1 de la valeur réelle d'un paramètre technologique à dispositif asservi 6 est divisé à l'aide du bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage en deux parties : le temps de mesure, lorsqu'à lieu la mesure de la valeur réelle du paramètre technologique, le signal provenant du bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage n'attaquent pas l'entrée du dispositif de réglage 4, et le temps de réglage, lorsque l'entrée du dispositif de réglage 4 est attaquée par le signal résultant de la paire de capteurs des valeurs réelles 1 et des valeurs assignées 2 des paramètres technologiques, et par le signal provenant de la sortie du dispositif de correction 9 correspondant.Puis, au cours du réglage, le signal de sortie provenant du dispositif de réglage 4 attaque à travers le dispositif d'exploration l'accumulateur de grandeur de réglage 7, correspondant, cd a lieu la mise en mémoire de la valeur de grandeur de réglage, jusqu'au Traient du branchement suivant du dispositif de réglage 4 à la mêrrut paire de capteurs 1 et 2. Les signaux provenant des accumulateurs 7 des grandeurs de réglage attaquent les dispositifs 9 de correction et les dispositifs asservis 6. Ceux-ci agissent sur l'objectif de réglage (non représenté) de telle manière que la valeur réelle du paramètre technologique devienne égale à la valeur assignée L'installation de réglage à plusieurs canaux, dans laquelle le bloc de mesure et de conversion est réalisé sous la forme d'un appareil enregistreur inulticourbe, fonctionne de la façon suivante. La tension provenant des capteurs 1 (Fig. 2) des valeurs réelles des paramètres technologiques sont envoyés à l'aide des oommutateurs 17 des canaux à 1 'entrée du montage de mesure en pont 10 et du dispositif d'asservissement 11 de l'enregistreur iiulticourbe 12. L'arbre du moteur 14 du dispositif i'asservissement 11 modifie simultanément la position des curseurs du fil calibré 15 du montage de mesure en pont 10 et du fil 16 des capteurs 2 des valeurs assignées des paramètres technologi ques, selon la valeur réelle des grandeurs à régler. Ainsi a lieu le pexC#gsus de de mesure. Dès que le processus de mesure est termi- né, le bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage est attaque, à partir de la sortie de l'amplificateur 13 du dispositif d'asser vissaient 11, par le signal de permission, qui est amplifie par l'amplificateur à étage unique 19, et provoque le relâchement des contacts 21 du relais électro mécanique 20 à la sortie de l'amplificateur 19 du bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage. Les contacts 21 du relais électromécanique 20 laissent passer le signal différentiel résultant vers l'entrée du dispositif de réglage 4. Ce signal est formé de la façon suivante : Las tensions constituant le signal d'écart provenant de la sortie des mon- tages en pont 10 des capteurs 2 des valeurs assignées des paramètres technc- logiques sont comparées à tour de rôle aux tensions à la sortie des dispositifs de correction 9 correspondants, et les tensions résultantes attaquent à travers le dispositif d'exploration 3 et les contacts 21 du relais 20 du bloc 8 de répartition dans le temps des processus de mesure et de réglage l'entrée du dispositif de réglage 4 commun pour tous les canaux. A partir de la sortie du dispositif de réglage 4, la tension est appliquée aux accumulateurs 7 de grandeurs de réglage. L'accumulateur 7 de grandeur de réglage de chaque canal met en nfimDire, pour la durée d'exploration, le signal provenant de la sortie du dispositif de réglage 4, c'est-à-dire pour le temps pendant lequel le dispositif d'exploration 3 branche à tour de rôle tous les canaux consécutifs aux autres dispositifs asservis 6 et revient en position initiale.Le signal mis en mimoire attaque 1 'entrée du dispositif asservi 6, qui agit sur la grandeur du paramètre technologique en la faisant approcher de la valeur assignée. Simul- tanément, le signal mis en mémoire dans l'accumulateur 7 de grandeur de réglage est transmis à l'entrée du dispositif de correction 9 correspondant au canal donné, et, gracie à ceci, chaque dispositif de correction forme la loi proportionnel le-intégrale de réglage dans chaque canal. L'ajustage des paramètres des dispositifs de correction 9 est effectué selon les caractéristiques de l'objectif à régler. L'invention possède des possibilités fonctionnelles très étendus et permet d'assurer le réglage par divers dispositifs asservis. Elle peut être réalisée soit pour des enregistreurs multicourbes décrits plus haut, soit pour des convertisseurs de mesure à signal unifié, soit pour des installations de contrôle centralisé, etc. Les avantages qu'offre l'utilisation de l'installation proposée à plusieurs canaux pour le réglage de plusieurs paramètres technologiques différents, sont particulièreset evidents lors de l'automatisation d'objectifs de faible volume avec plusieurs zones de réglage, lorsqu'on présente des exigences élevées en ce qui concerne la qualité du produit obtenu, lors de l'auto'a- tisation d'objectifs mobiles, ainsi que lors de l'automatisation de n'importe quels autres objectifs, lorsqu'il faut régler simultanément moins de 10Q paramètres technologiques. L'invention permet de remplacer un grand nombre d'installationsà un seul canal de réglage de plusieurs objectifs de mime type ou sur un objectif à zones multiples, par une installation de réglage à plusieurs canaux, ce qui diminue sensiblement les frais d'équipement. Par e"eiple, les frais d'qui pement diminuent d'environ cinq fois lors du remplacement de six installations à un seul canal de réglage par une installation de réglage à six canaux, en réduisant simultanément les frais d'exploitation et permet également de réduire sensiblement la surface utile du pupitre, qui diminue en proportion directe avec l'accroissement du nombre de canaux. L'invention permet d'amener la précision à un niveau déterminé par la loi de réglage à réaliser et d'augmenter la fiabilité des dispositifs de réglage à plusieurs canaux dans lesquels elle est utilisée. - REVENDICATIONS 1. Installation de réglage à plusieurs canaux pour le réglage de plusieurs paramètres techbologiques différents, dans laquelle des capteurs de valeurs réelles des paramètres technologiques, dont le nombre correspond au nombre de canaux de réglage, sont raccordés à un dispositif d'exploration à travers un bloc de mesure et de conversion, tandis que des capteurs de valeurs assignées des paramètres technologiques, dont le nombre correspond également au nombre de canaux de réglage, sont raccordés directement au dispositif d'exploration qui raccorde sélectivement une paire de capteurs de valeur réelle et de valeur assignée des paramètres technologiques, à l'entrée d'un dispositif de réglage dont la sortie est raccordée à un dispositif asservi de chaque canal à travers le dispositif d'exploration et un accumulateur correspondant de grandeur de réglage, c a r a c t é r i s é e en ce que qu'elle comporte un bloc 8 de repar- tition dans le temps des processus de mesure et de réglage, dont l'entrée est raccordée à l'entrée du dispositif d'exploration (3), sa sortie étant raccordée au dispositif de réglage (4) et des dispositifs de correction (9) qui sont insérés dans le circuit de réaction de charlue canai de réglage, l'entrée de chaque dispositif de correction (9) étant raccordée à la sortie de l'accumu- lateur (7) de grandeur de réglage de ce même canai, une borne étant raccordée au capteur (2) de la valeur assignée de ce canal, et l'autre, à l'entrée du dispositif d'exploration (3). 2. Installation de réglage à plusieurs canaux selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é e en ce que le bloc (8) de rQpartition dans le temps des processus de mesure et de réglage colporte un amplificateur (13) et un relais électrcnique (20) qui est raccordé à la sortie de cet amplificateur et dont les contacts (21) sont raccordés à l'entrée du dispositif de réglage (4).