Пневматическое устройство управления Советский патент 1984 года по МПК G05B19/44 

111 Изобретение относится к пневматическим управляющим устройствам дискретного типа и может быть использовано для управления объектами, характеризующимися дискретными техноло гическими операциями, например установками с группами параллельно соеди ненных нефтяных скважин. Известен пневматический блотс программного управления, в котором . программоносителем является стандарт ная перфолента. Блок содержит узел считывания,усилители и узел управления Cl 3« Однако такой блок позволяет реали зовать одну фиксированную программу управления. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство управления, содержащее входные и выходные каналы, элементы ИЛИ, ЗАПРЕТ и ПАМЯТЬ и коммутатор 2 Известное устройство имеет ограниченную область применения, так как не обеспечивает формирование управляющих воздействий, учитьшаиицее последовательность подачи входных сигналов. Цель изобретения - расширение области применения устройства. Указанная цель достигается тем, что в пневматическом устройстве управления , содержащем входные и выход ные каналы, элементы ИЛИ, ЗАПРЕТ и ПАМЯТЬ и коммутатор, введены блок задержки, селектор и счетчик импульсов, причем входные каналы соединены через блок задержки с входами коммутатора и через последовательно включенные три группы элементов ЗАПРЕТ с входами селрктора, вькоды которого связаны через элементы ПАЩТЬ первой группы с управляющими входами элемен тов ЗАПРЕТ третьей группы и через элементы ПАМЯТЬ второй группы с управляющими входами коммутатора и с входами многовходового элемента ИЛИ, соединенного выходом через блокирующий элемент ПАМЯТЬ с управляющими входами элементов ЗАПРЕТ второй груп выходы первой секции коммутатора подключены к выходным каналам управления исполнительными механизмами слива продукта и к управлякмдим входам элементов ЗАПРЕТ первой группы, выходы второй секции коммутатора соединены с выходными каналами управ ления исполнительными механизмами узла измерения расхода продукта и с входами счетчика импульсов, связанного первым выходом с управляющими входами элементов .ПАМЯТЬ второй группы и блокирующего элемента ПАМЯТЬ, а вторым выходом - с управляющими входами элементов ПАМЯТЬ первой группы. Селектор устройства содержит ячейки по числу выходов, каждая из которых состоит из элементов ЗАПРЕТ, ИЛИ и импульсатора, причем каждый вход селектора соединен через элемент ЗАПРЕТ с первым входом элемента ИЛИ следующей ячейки и через импульсатор данной ячейки с соответствующим выходом селектора, выход элемента ИЛИ связан с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ и с вторым входом элемента ИЛИ следующей ячейки, причем вход первой ячейки соединен непосредственно с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ второй ячейки и с входом импульсатора первой ячейки. На фиг. 1 представлена блочная схема устройства; на фиг. 2 - схема селектора; на фиг. 3 - схема счетчика импульсов; на фиг. 4 - схема коммутатора; на фиг. 5 и 6 - схема технологического узла и циклограмма его работы. . , Входные каналы 1 соединены (фиг.1) через блок 2 задержки с входами коммутатора 3 и через последовательно включенные тритруппы элементов ЗАПРЕТ А - 6 с входами селектора 7, выходы которого связаны через элементы ПАМЯТЬ 8 первой группы с управляющими входами элементов ЗАПРЕТ 6 третьей группы и через элементы ПАМЯТЬ 9 второй группы с управляющими входами многовходоеого элемента ИЛИ 10, сообщенного своим выходом через блокирующий элемент ПАМЯТЬ 11 с управляющими входами элементов ЗАПРЕТ 5 второй группы. первой секции 12 коммутатора 3 подключены к выходным каналам 13 управления исполнительными механизмами слива продукта и к управлякищ1м входам элементов ЗАПРЕТ 4 первой группы. Выходы второй секции 14 коммутатора 3 соединены с выходными каналами 15 управления исполнительными механизмами узла измерения расхода продукта и с входами счетчика 16 импульсов, связанного своим первым выходом с управляющими входами элементов ПАМЯТЬ 9 второй группы и блокирующего элемента ПАМЯТЬ 16, а вторым выходом - с .управ3112ляющими входами элементов ПАМЯТЬ 8 первой группы. .Селектор (фиг. 2) содержит ячейки по числу выходов, каждая из кото рых состоит из элементов ЗАПРЕТ 17, ШШ 18 и импульсатора 19. Входы , соединены соответственно чере элемент ЗАПРЕТ 17 с первым входом элемента ИЛИ 18 следующей ячейки и через импульсатир 19 данной ячейки с выходом селектора (Pj-Pn). Выход элемента ИЛИ 18 связан с управляющи входом элемента ЗАПРЕТ 17 и с вторы входом элемента ИЛИ 18 следующей ячейки. Вход Р первой ячейки соеди нен непосредственно с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ 17 второй ячейки и с входом импульсатора 19 первой ячейки. Счетчик импульсов (фиг. 3) состо ит из четырех узлов: многовходовых элементов ИЛИ 20 и 21, импульсаторэ 22 и обегакицего устройства 23. Выходы секции 14 коммутатора 3 соединены с входами многовходового ИЛИ 20, выход которого соединен с входом им пульсатора 22, состоящего из реле 24 и 25 и переменного сопротивления 26. Выходной канал 27 импульсато ра соединен с глухими камерами реле 28 обегающего устройства 23, число каналов которого равно числу групп нефтяных скважин. Каждый канал обегающего устройства состоит из трех реле 28 - 30. Выходные каналы 31 обегающего уст ройства, кроме последнего 32, подключены к входам многовходового ШШ 21 а его выход - к элементам ПАМЯТЬ 9 и 11. Последний канал 32 обегающего устройства подключен к элементам ПАМЯТЬ 8. , На фиг. 4 изображен один канал коммутатора 3 и блока 2 задержки. В последнем установлены элементы 33 временной задержки. В секциях 12 и 14 коммутатора 3 установлены реле 34 и 35, соответствующие управляющие камеры которых подключены к выходам элементов ПАМЯТЬ 9. Для пояснения работы устройства рассмотрим схему технологического узла (фиг. 5). Он содержит группы 36 параллельно соединенных скважин, кол лекторы 37 которых подключены через исполнительные kexaнизмы 38 и 39 к линии 40 -Лива и к узлу 41 измерения расхода продукта. Особенностью технологического процесса добычи нефти шахтным способом является периодический характер работы групп скважин. Время функцион1фования (время слива) и время останова (время накопления) каждой группы скважин зависит от ряда факторов и может колебаться в широком диапазоне. Изменение периодичности работы группы скважин может производиться 1-2 раза в сут. Количество групп скважин колеблется от 5 до 20 и более. Таким образом, создается ситуация, при которой необходимо формировать командные сигналы дискретного типа по 5-20 каналам, периодичность и порядок следования которых практически, невозможно прогнозировать на достаточно большой промежуток времени. Кроме управления периодичностью работы групп скважин, необходимо осуществлять также замер расхода каждой группы скважин, работающих периодически. Узел измерения устанавливается один на несколько групп скважин и является устройством циклического типа.. На фиг. 6 показан пример циклограм№1 подачи командных сигналов Р , которые поступают по каналам 1. Исполнительные механизмы 38 подключены к каналам 13, исполнительные механизмы 39 - к, каналам- 15. Пневматическое устройство управления работает следующим образом. Комавдные сигналы Р, с различной длительностью и периодичностью поступают на входы коммутатора 3 и через блок 2 задержки к селектору 7. Селектор пропускает или первой по времени прихода сигнал Р , или один из нескольких, пришедших одновременно сигналов Р,. Сигнал, пропущенный селектором 7, взводит соответствующий элемент ПАМЯТЬ 8, выходной сигнал которого поступает на з.апрещающий вход соответствующего элемента ЗАПРЕТ 6 и запирает его. Сигнал от селектора 7 поступает также напервый вход соответствующего элемента ПАМЯТЬ 9 и взводит его, выходной сигнал которого поступает на вход коммутатора 3 и на вход многовходового ИЛИ 10, выход которого взводит элемент ПАМЯТЬ 11. Сигнал с последнего элемента поступает на управляющие входы элементов ЗАПРЕТ 5, тем самым блокируя все

|каналы,идущие через элемент ЗАПРЕТ 5 на селектор 7.

Командные сигналы Р , пришедшие от блока 2 с задержкой на некоторое время, достаточное для прохождения этих сигналов через селектор 7, поступают, в ко№ утатор 3, где направляются через репе ЗА на выходные каналы 13 исполнительных механизмов, управ1тя 1Яф1х сливом скважин, кроме сигнала, который пришел по каналу, соответствуницему взведенному элемеитэг ШМЯТЪ 9. Сигнал от последнего элеменч-а перекпючает реле 34 и 35 коммутатора 3 и направляет соответствую ций командн сигнал в выходной канал 15 исполнительных механизмов, управляю цих замером расхода скважин. Таким образом, одна из групп скважин переключается на узел 41 измерения. Все остальные группы скважин рабо тают на слив в общий коллектор 40. Выходной сигнал секции 14 поступагет также на вход счетчика 16 импульсов, Счетчик импульсов устроен таким образом, что срабатывает и вьщает вы ходной импульс по первому выходному каналу только от заднего фронта вход ного дискретного сигнала. Все команд ные сигналы, прошедщие на выход секции 12 коммутатора 3, поступают, кро ме исполнительных механизмов 38, на запрещающие входы соответствукицих эл,ементов ЗАПРЕТ 4, тем самым блокируя прохождение командных сийгалов сливакяцихся скважин на селектор 7. Такое состояние устройства, когда командные сигналы направляются таким образом, что одна из групп скважин находится на замере, а жидкость из остальных сливается в общий коллектор, сохраняется до тех пор, пока присутствует сигнал на входе в счетчик 16 импульсов. В момент окончания этого сигнала (что соответствует кон цу замера) счетчик 16 импульсов ерабатывает и вьдает на первый свой выход импульсный сигнал, который стирает память элементов 9 и 11. Элемен ты ЗАПРЕТ 5 деблокируют каналы, идущие через элементы ЗАПРЕТ 6 на селек тор 7, а канал входного командного сигнала до этого элемента, соединенный с соответствующим выходным каналом секции 14 коммутатора, вновь

соединяется с соответствующем выходным каналом секции 12.

Канал, соответствующий номеру замеренной группы скважин, остается блокированным элементом ЗАПРЕТ 6 от сигнала соответствующего элемента ПАМЯТЬ 8, и, следовательно, в следующем цикле работы селектора этот канал( участия не принимает. Не принимают в нем участие и те каналы, которые соответствуют группам скважин, находящимся в этот момент времени на сливе. Последнее достигается путем блокирования этих каналов соответствующими элементами ЗАПРЕТ 4 от управляющих сигналов секции 12 коммутатора 3. Командные сигналы, которые продолжают поступать по входным каналам, проходят по свободным каналам через элементы ЗАПРЕТ 4-6 на входы селек,тора 7. Последний, пропускает на один из выходов один из пришедших на его входы сигналов ч взводит соответствуюйцие элементы ПАМЯТЬ 8 и 9. Выходной сигнал взведенного элемента ПАМЯТЬ В поступает на запрещающий вход соответствующего элемента ЗАПРЕТ 6 и запирает его. Выходной сигнал взведенного элемента ПАМЯТЬ 9 поступает на вход многовходового ИЛИ 10, выход которого через элемент ПАМЯТЬ 11 блокирует все каналы, идупре через элементы ЗАПРЕТ 5 и 6 на селектор 7. Выходной сигнал взведенного элемента ПАМЯТЬ 9 поступает также на вход коммутатора 3, переключает соответствующие реле 34 и 35, тем самым переключает соответствующий входной командный сигнал Р на выходной канал секции 14 исполнительных механизмов. Таким образом, следующая группа скважин переключается на замер расхода. . Выходной.сигнал секции Н поступает, кроме исполнительного механизма, на вход счетчика 16 импульсов. В момент прекращения сигнала в канале секции 14 счетчик 16 импульсов вьдает на первый выход импульсный сигнал, который стирает память у элементов ПАМЯТЬ 9 и 11, тем самым деблокируя каналы, перекрытые элементами ЗАПРЕТ 5 и переключая входной канал коммутатора на выходной канал секции 12. Такой порядок работы сохраняется до тех пор, пока все группы скважин будут переключены по одному разу на узел измерения. После этого счетчик 16 импульсов имеющий число разрядов, равное числу групп скважин, сигналом последнего разряда по второму своему выходному каналу 32 сотрет память у всех, к этому моменту взведенных, элементов ПАМЯТЬ 8, тем самым отпирая все элементы ЗАПРЕТ 6. Таким образом, заканчивается первый и начинается следующий цикл ра-тботы узла измерения расхода. Селектор работает следующим образом. Рассмотрим два случая в работе се лектора (фиг. 2). На селектор подан один сигнал, например, по входному каналу Р. Входной канал проходит че рез соответствующий элемент ЗАПРЕТ 17 и поступает на один вход элемента ИЛИ 18 следующего канала и на вход соответствукяцего импульсатора 19. Последний задерживает входной сигнал и через время задержки на вькоде Р |селектора: появляется выходной сигнал. Во втором случае на селектор поданы два Сигнала, например, по вход ным каналам Pj и Р. Оба входных сигнала проходят через соответствую щие элементы ЗАПРЕТ 17 и поступают на входы соответствующих импуЛьсаторов 19, где задерживаются на .заданное время., Выходные сигналы элементов ЗАПРЕТ 17 поступают также на входы ИЛИ 18 следующих каналов и через время,, необходимое для прохождения сигнала через все элементы ИЛИ 18 следующих каналов, запирают элементы ЗАПРЕТ 17 Следовательно, оказываются запертыми все каналы от Рд и дальше, и на выход селектора проходит только один сигнал по выходному каналу Р. Счетчик импульсов работает следующим образом (фиг. 3). Выходной сигнал от секции 14 поступает на соответствующий вход многовходового ИЛИ 20, выходной сигнал которого поступает на вход импульсатора 22. Последний работает от заднего фронта входного дискретного сигнала, т.е. сигнал на выходе импульсатора появляется только тогда, когда сигнал на входе его исчезает. Выходной сигнал импульсатора поступает на вход обегающего устройства 23. Если на вход обегающего устройства поступает первый импульс, то он поступает в управляющие камеры реле 28. Выходной сигнал появляется лишь на выходе реле 28 первого канала. При этом взводится триггер первого канала (реле 29). После того, как на входе обегающего устройства сигнал пропадает, срабатывает реле 30, блокируя своим выходным сигналом реле 28, и подает питание на триггер 29 и реле 28 второго канала. При иодаче второго импульса на «ход обегающего устройства появляется сигнал на выходе реле 28 второго канала и взводится триггер 29 второго .канала и т.д. )и появлении последнего импульса на эходе обегающего устройства срабатидаает реле .28, появляется сигнал на вщрде последнего канала 32 и срабатывает триггер 29 последнего канала. При ч;рабатывании реле 29 последнего канала происходит переброс триггера 29 первого канала, и схема устаг навливается в исходное состояние. Выходной сигнал обегающего устройства поступает на вход многовходового ИЛИ 21, а его выход поступает к элементам ПАМЯТЬ 9 и 11. Последний канал обегающего устройства подключен к элементам ПАМЯТЬ 8.

1. ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, например, установкой с группами параллельно соединенных нефтяных скважин, содержащее входные и выходные каналы, элементы ИЛИ, ЗАПРЕТ и ПАМЯТЬ и коммутатор, о т л ич а юще ее я тем, что, с целью расширения области его применения, в него введены блок задержки, селектор и счетчик импульсов, причем входные какс1лы соединены через блок задержки с входами коммутатора и через последовательно включенные три группы элементов ЗАПРЕТ с входами селектора, ; выходы которого связаны через элементы ПАМЯТЬ первой группы с управляю- : щнми входами элементов ЗАПРЕТ.третьей . группы и через элементы ПАМЯТЬ второй группы с управляющими входами коммутатора и с входами многовходового элемента ИЖ, соединенного выходом через блокирующий элемент ПАМЯТЬ с управляющими входами элементов ЗАПРЕТ второй группы, выходы первой секции коммутатора подключены к выходным каналам управления исполнительными механизмами слива продукта и к управляющим входам элементов ЗАПРЕТ первой группы, выходы второй секции коммутатора соединены с выходными каналами управления исполнительными механизмами узла измерения расхода продукта и с входами счетчика импульсов, связанного первым выходом с управляющими входами элементов ПАМЯТЬ второй группы и блокирующего элемента ПАМЯТЬ, а вторым выходом (Л с управляющими входами элементов ПАМЯТЬ первой ГРУППЫ. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что селектор содержит ячейки по числу выходов, каждая из которых состоит из элементов ЗАПРЕТ, ИЛИ и импульсатора, причем каждый вход селектора соединен через элемент ЗАПРЕТ с первым входом элемента ИЛИ следующей ячейки и через импульсатор данной ячейки с соответствующим выходом селектора, выход элемента Ш1И связан с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ и с вторым входом элемента ИЛИ следующей ячейки, причем вход первой ячейки соединен непосредственно с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ второй ячейки и с входом импульсатора первой ячейки.

Фиг. 1

/7

17

П

17

P2

17

PI

Рп

19

Jl..«

Pi

19

Pi

19

Pi

19

PL

19

Фиг2

J

Т

TT

JO

30

Ha efiCttmbf Ha 3/refie m6t

8

9 uff

Фиг.5

фиг.б

ti

I Г I Г

n

tf - c/ruBa

ti - Ta/ffn накоплений

t время

0tfg.S