СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА КОМАНД УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ Российский патент 1996 года по МПК G08C15/06 

Изобретение относится к технике телемеханики и телеметрии и может быть использовано для управления технологическими процессами (например, управление работой подъемных кранов и т.д.).

Известны способы управления непрерывными технологическими процессами путем передачи нескольких непрерывных команд управления и данных телеметрии по каналам связи [1]
Недостаток их в том, что для передачи команд управления больше двух требуется несколько каналов связи.

Известны способы передачи и приема команд управления с контролем занятости канала связи, в которых формируют множество команд управления, которые могут быть переданы по каналу связи в случае, если он занят передачей других сообщений. При этом предусмотрено формирование сигнала занятости канала связи, запрещающего передачу команд по каналу [2, 3]
Предложенные способы могут быть реализованы сложным аппаратным образом, требующих использования устройств контроля каналов как на передающей, так и на приемной сторонах аппаратуры.

Наиболее близким способом к заявленному является способ, описанный в [4] и заключающийся в передаче по одному каналу связи сигналов управления соответствующим заданным управляемым объектом на приемную сторону.

Недостатком данного способа является ограниченное число передаваемых команд и отсутствие контроля подтверждения правильности принятых сигналов, что снижает достоверность передаваемой информации.

Целью изобретения является повышение информативности передачи команд управления нескольким объектам управления при заданной достоверности.

Предложенный способ передачи и приема команд управления непрерывным технологическим процессом основанный на передаче по одному каналу связи сигналов управления соответствующим заданным управляемым объектам на приемную сторону. Причем для каждого управляемого объекта сигнал передают с заданной периодичностью, на приемной стороне по принятому сигналу управления формируют команду управления исполнительным органом управляемого объекта, непрерывность которой поддерживают путем временной задержки на период передачи и приема по каналу связи последующего сигнала управления для заданного управляемого объекта.

Сигнал управления формируют в виде цифровых сигналов кодоимпульсной модуляции.

В случае изменения команды управления исполнительным органом управляемого объекта на передающей стороне формируют сигнал управления "стоп", передают его по каналу связи, по которому на приемной стороне формируют команду "стоп" для исполнительного органа заданного управляемого объекта.

Управление технологическим процессом осуществляет оператор (человек или ЭВМ) подачей на исполнительный орган объекта управления ряда команд, число которых конечно и единовременно может быть задействовано до двух-трех команд. Быстродействие исполнения команд определяется скоростью реакции оператора и инерционностью управляемого объекта. Поэтому управление непрерывным технологическим процессом необязательно вести непрерывно (то же касается и контроля за исполнением), а можно проводить дискретно, подачей на передатчик периодически повторяющих (регенерация), кратковременных (импульсных) команд управления. В предельном случае достаточно подачи команды "старт" в начале и "стоп" в конце управления, но это частный случай и может быть рекомендован для второстепенных, неответственных процессов (например, включить/выключить освещение, закрыть/открыть ворота и пр.).

Для нормального непрерывного осуществления технологического процесса на приемной стороне в объект управления вводя элемент памяти (емкость, регистр, ЭВМ) принятой команды, который и осуществляет непрерывность исполнения принятых команд на время действия памяти, до принятия очередной посылки. Введенные элементы позволяют работать даже в случае неустойчивой (ненадежной) работы канала связи. Временная диаграмма передачи одной непрерывной команды управления (кнопка управления) дискретным (импульсным) способом показана на фиг.1.

Для повышения надежности и быстродействия работы системы при смене или завершении исполняемой команды, передатчик передает единую команду "стоп", которая на приемной стороне выключает ранее исполняемую команду. Если же приемник не принимает никаких команд, выполняется ранее принятая команда только на время действия кратковременной памяти, после чего команда выключается.

Если время передачи команды (данных τ определяется техническими параметрами канала и объемом передаваемой информации), а время между командами "T" (выбирается из допустимого быстродействия смены команд управления, инерционностью управляемого оборудования и реакцией оператора), то отношение t/Τ=Q<1, есть коэффициент использования канала управления (связи), и он указывает на возможность передачи команд управления других устройств или данных телеметрии. Появляется возможность за время "Т" осуществить "n" передач τ (уплотнение канала связи), что может осуществляться синхронной или асинхронной работой канала связи.

При синхронной передаче период "Т" распределяется между "n" передатчиками, которые поочередно занимают канал по команде диспетчера или таймера.

В асинхронном режиме работы канал занимается "n" пользователями по мере обращения к нему. Чтобы исключить единовременное занятие канала, а значит предупредить сбои передач несколькими пользователями, канал перед его занятием передатчиком проверяется собственным приемником: занят он или свободен, и если он занят, передача задерживается до его освобождения, после чего передатчик включается по команде или генератора случайных чисел, или генератора временных задержек согласно своего приоритета.

На фиг. 2 дан пример управления по одному каналу связи четырьмя пользователями, которые могут управляться асинхронно и независимо каждым объектом, т.е. команда должна приходить к своему заданному объекту.

Из фиг. 2 видно, что пользователь А первым начал работу, его приемник начал регистрацию событий в канале, включаясь на время передачи, соответственно принимаемой команды. После пользователя А в работу включается пользователь С, но его приемник в данный момент принимает сигнал занятости канала связи, поэтому передатчик С занимает канал в случае его освобождения. Затем осуществляют прием команд пользователем В, т.к. канал свободен, он сразу начинает работу. Последним включается пользователь Д, но в этот момент канал занят передатчиком А, затем С (по приоритету) и после его освобождения канал занимается передатчиком Д.

Из фиг. 2 также видно, что когда передатчик А пропускает цикл регенерации команды, приемное устройство исполнительного органа пользователя А не прореагировало на данный сбой и его работа продолжалась. В работе передатчика С наблюдался нестабильный период регенерации команды, (т.к. менялись в процессе работы передатчики С и Д), тем не менее вся система передач команд работает с заданной периодичностью без сбоев.

В разветвленных телемеханических сетях, когда "n" пользователей обращаются к "m" объектам с набором "P" команд, оперативная связь и передача информации может осуществляться только при помощи цифрового кодирования адреса (номера) объекта "m_i", пользователя "n_i" и номера команды "P_i". Для защиты и выделения передаваемых команд от помех передача должна начинаться с формирования сигнала маркера (передача своя/чужая) по физическим параметрам, отличающая маркер и от помех в сети, и от передаваемого информационного слова (например, импульс маркера имеет сложную амплитуду или временную форму и т. д.).

Таким образом, в разветвленных телемеханических сетях передача команд управления и данных телеметрии должна вестись дискретно (кратковременно), последовательным (последовательный ряд тактовых интервалов D), цифровым (комбинации "0" и "1") словом, в котором закодированы маркерный импульс, адрес объекта управления, пользователя, номер команды и другая информация. Пример такого предлагаемого сигнала дан на фиг. 3.

В настоящее время способ был проверен при управлении по радиоканалу несколькими мостовыми кранами с двумя приемниками (пользователями) в цехе с повышенным уровнем промышленных радиопомех.

При реализации данного способа пользовались переносными радиостанциями, работающими на радиочастоте 160 МГц с кнопочными пультами управления. Каждый пульт управления связан через канал связи со своим управляемым объектом (кран без крановщика).

Аппаратурная реализация представляет собой кнопочные пульты управления с встроенными модемами, каждый из которых связан со своим краном. Модем имеет память, в которой хранятся номер крана, номер пользователя и все виды передаваемых команд.

На кране установлены приемник, выполненный на радиостанции, модем-дешифратор и исполнительный орган, представляющий собой контакторный на магнитных пускателях электропривод.

Модем-дешифратор преобразует принятые приемником адрес (номер крана и вид пользователя) и команду и формирует управляющий сигнал для включения контактора (исполнительного органа). В модеме предусмотрена память, необходимая для обеспечения непрерывности формирования команды управления на период передачи и приема по каналу связи последующего сигнала управления для заданного крана. Т.е. память обеспечивает задерживание сигнала на два периода регенерации команды.

Изобретение относится к области телемеханики и может быть использовано для управления различными технологическими процессами непрерывного действия. Целью изобретения является повышение информативности передачи команд управления нескольким объектам управления при заданной достоверности. Способ позволяет по одному каналу связи управлять многими технологическими процессами с одновременным повышением надежности исполнения команды. Это достигается периодической адресной передачей команд управления фиксированным, цифровым кодовым словом, смена или завершение которых производится единой специальной командой, а непрерывность исполнения дискретной команды поддерживается кратковременной памятью принятой команды в исполнительном органе. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ передачи и приема команд управления непрерывным технологическим процессом, основанный на передаче по одному каналу связи сигналов управления соответствующим заданным управляемым объектом на приемную сторону, отличающийся тем, что для каждого управляемого объекта сигнал передают с заданной периодичностью, на приемной стороне по принятому сигналу управления формируют команду управления исполнительным органом управляемого объекта, непрерывность которой поддерживают путем временной задержки на период передачи и приема по каналу связи последующего сигнала управления для заданного управляемого объекта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал управления формируют в виде бинарного кодо-импульсного сигнала. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в случае изменения команды управления исполнительным органом управляемого объекта на передающей стороне формируют сигнал управления "Стоп", передают его по каналу связи, по которому на приемной стороне формируют команду "Стоп" для исполнительного органа заданного управляемого объекта.