СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ Российский патент 2002 года по МПК H03K19/01 G05B1/00 G05B11/01 G05D23/19 

Изобретение относится к области использования микроэлектронных устройств, а именно логических микросхем, предпочтительно цифровых, и может быть использовано во всех областях техники, связанных с использованием логических микросхем при управлении технологическими процессами посредством регистрации и обработки аналоговых сигналов, характеризующих технологические процессы.

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТТ) в классическом варианте представляет собой совокупность организационных методов и технических средств вычислительной техники, оргтехники и средств связи, взаимосогласованных в процессе своего функционирования в единую систему "человек - машина" для принятия управляющих решений. АСУТТ традиционно включает обеспечивающие и функциональные подсистемы. Во всех случаях применения автоматизированные системы управления производством содержат и логические микросхемы.

В связи с тем, что цифровые микросхемы предназначены для работы с импульсными сигналами всего лишь двух уровней -"1" (близкое к напряжению питания) и "0" (близкое к потенциалу "земли"), то для согласования входных сигналов с входами цифровых микросхем используются дополнительные устройства - усилители и компараторы.

В действительности у реальных логических элементов разница между переключающими напряжениями "1" и "0" составляет от сотых до десятых долей напряжения питания, т. е. от примерно 0,2 до 1,5 В. По этой причине их использование в качестве пороговых элементов нежелательно, поскольку в большинстве случаев необходима точность срабатывания не хуже десятка милливольт.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в обеспечении возможности автоматического регулирования технологических процессов в реальном режиме времени при упрощении схемотехнического решения.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в повышении точности реализации технологических процессов.

Для достижения указанного технического результата предложено, по меньшей мере, на один из входов логической микросхемы подавать аналоговый сигнал, характеризующий состояние одного из параметров технологических процессов, также, по меньшей мере, на один из оставшихся входов логической микросхемы подают сигнал от импульсного генератора, период колебаний которого должен быть, по меньшей мере, в 1000 раз меньше характерного времени изменения указанного аналогового сигнала. При этом, если величина аналогового сигнала, поступающего на вход, превысит порог переключения, то на выходе появятся перевернутые по фазе сигналы от импульсного генератора. Указанные перевернутые по фазе сигналы включают исполнительное средство, регулирующее состояние технологического процесса, характеризуемого указанным аналоговым сигналом. Указанное средство изменяет состояние технологического процесса таким образом, что аналоговый сигнал, характеризующий состояние технологического процесса, становится меньше величины порога переключения указанной логической микросхемы. Аналоговый сигнал может характеризовать любой параметр технологического процесса при требуемой точности не менее 1 мВ по входу, а именно: температуру, и/или давление, и/или скорость, и/или объемный расход реагента, участвующего в технологическом процессе, и/или расход электроэнергии, и/или выход готового продукта и др.

Для реализации способа может быть использовано устройство, содержащее импульсный генератор и логическую микросхему, при этом импульсный генератор подключен, по меньшей мере, к одному входу указанной логической микросхемы, по меньшей мере, один из оставшихся входов логической микросхемы предназначен для поступления аналогового сигнала, и, по меньшей мере, один из оставшихся выводов логической микросхемы предназначен для поступления блокирующего сигнала.

На фиг.1 приведено схематическое решение вышеприведенного устройства. На фиг.1 приняты следующие обозначения: импульсный генератор 1, логическая микросхема 2, входы 3-6 логической микросхемы, выход 7 логической микросхемы, исполнительный механизм 7. В качестве логической микросхемы может быть использована, в частности, серия К561 или аналогичная.

При реализации способа, по меньшей мере, на один вход (например, 3) поступает аналоговый сигнал, и, по меньшей мере, на один из оставшихся входов (например, 4) поступает сигнал от импульсного генератора, причем период колебаний, создаваемых импульсным генератором, должен быть, по меньшей мере, в 1000 раз меньше характерного времени изменения аналогового сигнала, а напряжение подаваемых импульсов не должно превышать напряжение питания микросхемы, при этом скорость изменения аналогового сигнала, поступающего на логическую микросхему, определяется периодом импульсного генератора и для данной схемы должна составлять не менее 0,1 с^-1, а на вход 5 поступает блокирующий сигнал.

В дальнейшем изобретение будет раскрыто с использованием следующих примеров реализации.

1. При контроле расхода электроэнергии предварительно была установлена зависимость аналогового сигнала от расхода электроэнергии, а также скорость изменения аналогового сигнала. На один из входов микросхемы К561ЛА7 был подан блокирующий сигнал, соответствующий расходу 160 кВт/час. На другой вход указанной микросхемы подали сигнал от тактового генератора, частота которого превышала в 1100 раз частоту изменения аналогового сигнала. Выход микросхемы был соединен с пультом подключения устройств, потребляющих электрическую энергию. При превышении величины аналогового сигнала величины порога сигнал, сформированный на выходе микросхемы, отключил часть потребителей электроэнергии.

2. При контроле расхода технологической воды предварительно была установлена зависимость аналогового сигнала от расхода технологической воды, а также скорость изменения аналогового сигнала. Порог срабатывания микросхемы по аналоговому входу был установлен на уровне, соответствующем расходу 1,7 м³/час.

На другой вход указанной микросхемы подали сигнал от тактового генератора, частота которого превышала в 1100 раз частоту изменения аналогового сигнала. Выход микросхемы был соединен с пультом подключения электрических насосов, подающих технологическую воду на потребление. При превышении величины аналогового сигнала величины порогового сигнала сигнал, сформированный на выходе микросхемы, отключил часть потребителей электроэнергии.

Указанные примеры не ограничивают возможности применения изобретения.

В результате реализации изобретение гистерезис логической микросхемы уменьшается не менее чем в 150-200 раз, что позволяет подавать входной сигнал непосредственно на вход цифровой микросхемы, используя ее как пороговый элемент.

Изобретение относится к области использования микроэлектронных устройств, а именно логических микросхем, предпочтительно цифровых, и может быть использовано во всех областях техники при управлении технологическими процессами посредством регистрации и обработки аналоговых сигналов, характеризующих технологические процессы. Технический результат - повышение точности реализации технологических процессов. Результат достигается за счет использования микросхемы К562ЛА7 для формирования управляющего технологическим процессом сигнала при подаче на один из ее входов аналогового сигнала, характеризующего состояние одного из параметров технологического процесса, и подаче на один из оставшихся ее входов сигнала от импульсного генератора, период колебаний которого, по меньшей мере, в 1000 раз меньше времени изменения аналогового сигнала. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления технологическим процессом, характеризующийся подачей на один из входов микросхемы К561ЛА7 аналогового сигнала, характеризующего состояние одного из параметров технологического процесса, подачей на один из оставшихся входов микросхемы К561ЛА7 сигнала от импульсного генератора, период колебаний которого, по меньшей мере, в 1000 раз меньше времени изменения аналогового сигнала, появлением на выходе микросхемы К561ЛА7 перевернутого по фазе сигнала от импульсного генератора, который включает исполнительное средство, регулирующее состояние технологического процесса. 2. Устройство управления технологическим процессом, содержащее импульсный генератор, исполнительное средство, регулирующее состояние технологического процесса, и микросхему К561ЛА7, причем один из входов микросхемы К561ЛА7 предназначен для подачи аналогового сигнала, характеризующего состояние одного из параметров технологического процесса, на один из оставшихся входов микросхемы К561ЛА7 подключен импульсный генератор, период колебаний сигнала которого, по меньшей мере, в 1000 раз меньше времени изменения указанного аналогового сигнала, а сигнал на выходе микросхемы К561ЛА7 включает упомянутое исполнительное средство.