Устройство для управления технологическим процессом Советский патент 1985 года по МПК G05B23/02 G06F17/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию технологических процессов и может быть использовано для управления процессами изготовления радиозлектронно аппаратуры.,

Известно устройство для управлени технологическим процессом прессовани содержащее датчики параметров, коммутатор, блок управления, блок индикации и исполнительные механизмы lj .

Однако это устройство не обеспечивает регулирование всех режимов техпроцесса, необходимые точность регулирования и качество изделий, так как имеет ограниченное количество контролируемых и регулируемых параметров и требует участия оператора в регулировании режимов и контроля параметров.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления технологическим процессом прессования, содержащее датчик проводимости связующего материала, подключенный через согласующий усилитель к преобразователю напряжение-код, соединенному со входами блока памяти и блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, блок индикации, подключенный к выходу согласующего усилителя, блок управления, вход которого соединен с выходом-ПНК, а выход - с вторым входом блока памяти и третьим входом блока сравнения, таймер, вход которого соединен с выходами ПНК и блока управления, а выход - с ис полнительными механизмами pQ .

Однако для известного устройства характерны ограниченные функциональные возможности, недостаточная точность регулирования режимов и высокая трудоемкость процесса. Контроль процесса полимеризации связующего устройством не. производится. Используемое в качестве управляющего параметра время полимеризации рассчитывается по различным эмпирическим формулам S зависимости от толщины прессуемого пакета без учета характеристик склеивающих прокладок и задается при помощи таймера, что снижает точность и повышает трудоемкость процесса. В устройстве также отсутствуют контроль и регулирование температуры нагревательных плит пресса

и прикладываемого давления, от ста билизации которых зависит характер изменения проводимости связующего, возможность анализа зтого изменения и автоматического регулирования режимов процесса и качество изделий.

Цель изобретения - повьппение точности регулирования параметров технологических процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления технологическим процессом, содержащее датчики параметров, подключенные через согласующие усилители к первому входу первого коммутатора, . соединенного первым выходом и вторым входом с первыми входом и выходом преобразователя напряжение-код, второй выход которого подключен к первым входам блока сравнения, первого блока памяти и блока управления, соединенного выходом с первым входом таймера, с вторыми входами блока сравнения и первого блока памяти и с третьим входом первого коммутатора, второй выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, которого соединен с входами исполнительных механизмов и. первым входом блока индикации, вьгход.первого блока памяти подключен к третьему входу блока сравнения, введены второй блок памяти, блок ввода информации, формирователь адреса канала, формирователь адреса памяти, блок , формирования режимов, выход которого подключен к вторым входам таймера, блока индикации и второго коммутатора, первый вход - к второму выходу первого коммутатора, второй вход к выходу таймера и первому входу формирователя адреса канала, третий вход - к выходу блока-сравнения, к третьему входу второго коммутатора, к вторым входам блока управления и формирователя адреса канала и к первому входу формирователя адрера памяти, второй вход которого соединен с вторым входом преобразователя напряжение-код, третьим входом блока управления и четвертыми входами первого и второго коммутаторов, третий вход - с первым выходом преобразователя напряжение-код, а вы-ход - с первым входом второго блока памяти с третьим входом первого блока памяти и с четвертыми входами блока сравнения и блока управле31ния, пятый вход которого соединен с выходом блока ввода информации и вторым входом второго блока памяти, выход которого подключен к третьему входу блока сравнения, а третий вход второго блока памяти соединен с тре тьим входом формирователя адреса кан ла, с четвер1ым входом блока формиро .вания режимов и входом блока ввода информации. С вводом в устройство блока ввода характеристик техпроцесса, второго блока памяти для их хранения и испол зования в процессе регулирования, фо мирователей адресов канала и памяти блока формирования режимов и с расши рением функциональных возможностей известных блоков повьппается точность регулирования параметров, сокращаетс трудоемкость процесса за счет исключения расчетов и уменьшения доли участия оператора в процессе контрол и регулирования параметров и режимов и обеспечивается возможность расшире ния номенклатуры и количества параметров, что расширяет область приме- нения предлагаемого устройства для управления различными технологически ми процессами. На чертеже изображена схема предла гаемого устройства для управления тех нологическим процессом. Устройство содержит датчики 1 параметров, подключенные через согласующие усилители 2 к первому входу первого коммутатора 3, соединенно го первым выходом и вторым входом с первыми входом и выходом преобразователя напряжение-код 4, второй выход которого подключен к первым входам блока 5 сравнения, первого блока 6 памяти и блока 7 управления, соединенного выходом с первым вхо- . дом таймера 8, с вторыми входами блока 5 сравнения и первого блока 6 памяти и с третьим входом первого коммутатора 3, второй выход которого подключен к первому входу второ: го коммутатора- 9, выход которого соединен в входами исполнительных механизмов 10 и первым входом блока 11 индикации, выход первого блока 6 памяти подключен к третьему входу блока 5 сравнения, второй . блок 12 памяти, блок 13 ввода информации, формирователь 14 адреса канала, формирователь 15 адреса памяти , 8.4 блок 16 формирования режимов, выход которого подключен к вторым входам таймера 8, блока 11 индикации и второго коммутатора 9, первый вход - к второму выходу первого коммутатора 3, второй вход - к выходу таймера 8 и первому входу формирователя 14 адреса канала, третий вход к выходу блока 5 сравнения, к третьему входу второго коммутатора 9, к вторым входам блока 7 управления и формирователя 14 адреса канала и к первому входу формирователя 15 адреса памяти, второй вход которого соединен с вторым входом преобразователя напряжение-код 4, третьим входом блока 7 управления и четвертыми входами первого 3 и второго 9 коммутаторов, третий вход - с первым выходом преобразователя напряжение-код 4, а выход - с первым входом второго блока 12 памяти и с четвертыми входами блока 5 сравнения и блока 7 управления, пятый вход которого соединен с выходом блока 13 ввода информации и вторым входом второго блока 12 памяти, выход которого подключен к третьему входу блока 5 сравнения, третий вход второго блока 12 памяти соединен с третьим входом формирователя 14 адреса канала, с четвертым входом блока 16 формирования режимов, входом блока 13 ввода информации. Устройство работает следующим образом. Перед началом техпроцесса при помощи клавиатуры блока 7 управления оператор дает команду на включение устройства, по которой вьщается разешение на выход блока 7 на ввод инормации, и формуется сигнал на сброс блока 5 сравнения и блока 16 формиования режимов, поступающий с перого выхода блока 7 на четвертые ходы указанных блоков. В блоке 5 устанавливаются в исходое состояние преобразователь двоичого кода в обратный и регистр сравения, в блоке 16 - счетчик режимов, четчик установившихся значений параетра и регистр точек контроля, при том счетчик режимов формирует ноер первого (исходного) режима техроцесса, который выдается на первый ыход блока 16. При помощи клавиатуры блока 13 вода информации оператор задает вид и номер технологических параметров граничные значения диапазонов их ре гулирования, преобразуемые шиф1«тором в двоичный код. По сигналу разрешения, поступающему из блока 7, оператор дает команду на ввод, по которой схема вывода блока 13 передает на первые входы второго блока 12 памяти значение параметра и адре ячейки памяти и на втор1ой вход блок 7 сигнал о вводе информации. По сигналу о вводе информации с блока 13 в блок 7 при наличии разрешения формируется команда на запись информации, поступающая на третий вход блока 12. По данной команде в блоке 12 пос ледователбно сбрасываются регистр адреса и регистр информации, в регистр адреса заносится, адрес ячейки памяти, в регистр информации зап сывается значение параметра, которо заносится в накопитель по адресу, определенному дешифратором. При необходимости изменения хара теристик техпроцесса оператор при помощи клавиатуры блока 13 задает вид и номер параметра и дает команду, поступающую на первый вход блока 12, на сброс ячейки накопителя, в которой быпо записано значение па раметра, подлежащее изменению, после чего осуществляется ввод нового значения параметра. При помощи схемы задания времени и временных интервалов таймера 8 оператор вводит начальное время и задает длительность временных интер валов, а с помощью схемы задания шк лы измерения формирователя 14 адре.са канала задает шкалу для каждого входного канала. По окончании ввода характеристик техпроцесса оператор при помощи кла виатуры. блока 7 дает команду на запуск устройства в работу, по которо формируются последовательно сигналы на сброс коммутатора 3 (третий вход и таймера 8 (первый вход), на запус таймера 8 и снимается разрешение на ввод информации с входа блока 13. По сигналу на сброс в таймере 8 блокируется поступление импульсов промьшшенной частоты на делитель и устанавливается в исходное состояни счетчик времени, по сигналу на запуск блокировка снимается. С выхода делителя на вход счетчика времен подаются импульсы с интервалом следования 1 с.На выход таймера В вьщается последовательность тактовых импульсов с заданным при помощи соответствующей схемы интервалом. По сигналу на запуск устройства из блока 7 на третий вход формирователя 14 дается разрешение на вьщачу тактовых импульсов с выхода тай. мера 8 на первый вход и на выход формирователя 14. При поступлении j тактового импульса в формирователь 14 формируются адрес входного канала и команды разрешения на вьщачу адреса входного канала и преобразования входного сигнала датчика. Адрес входного канала, преобразо-. ванный дешифратором в позиционный код, подается на схему, задания шкалы измерения формирователя 14. Коды адреса входного канала и шкалы измерения вьздаются на выход формирователя 14. По номеру входного канала, вьщаваемому дешифратором, определяется вид параметра и режим работы устройства - регулирование (регулирование параметров) или управление (регулирование режимов) , признаки которых вьщаются на вькод формирователя.. Коды адреса входного канала и шкалы измерения подаются через четвертый вход коммутатора 3 в регистр адреса и преобразуются дешифратором в позиционный. Сигналом с выхода дешифратора, соответствующим адресу входного канала, обеспечивается подключение к преобразователю напряжение-код 4 согласующих усилителей 2 датчиков 1 через первые вход и выход коммутатора 3 и первый вход преобразователя 4. Измеряемое напряжение и напряжение обратной связи поступают на входы усилителя постоянного тока преобразователя 4 . Усиленный сигнал ошибки подается на вход управляющего генератора, соединенного с элементами обратной связи, число которых равно числу шкап измерения. Частотный сигнал .с управляющего генератора через делитель частоты поступает на вход преобразователя частоты в код. По команде преобразования, поступающей с формирователя 14 на второй вход преобразователя 14, форируются сигналы на сброс счетчиков кспозиции и параметра с задержкой

для исключения ошибки из-за переходных процессов и разрешение на подачу в указанные счетчики преобразуемого входного сигнала. Счетчик параметра преобразователя частоты в код j ПНК формирует результат преобразования в двоичном коде. Временный интервал измерения параметра формируется счетчиком экспозиции, на вход которого подается частота эталонного to генератора. После переполнения счетчика экспозиции формируется сигнал, блокируюортй прохождение частотных

сигнадуов, и вьадается команда об окончании операции преобразования, f5

В режиме регулирования, признак которого подается с формирователя 14 на второй вход формирователя 15 адреса памяти, при поступлении с выхода формирователя 14 на второй вход 20 формирователя 15 тактовых импульсов формируется адрес ячеек блока 12 с величинами граничных значений диапазона регулирования данного параметра и признаки верхней и нижней границ 25 диапазона.

По сигналу о конце преобразования, поступающему с второго выхода преобразователя 4 на первый вход блока 7, в блоке управления формируется коман- зо да на сравнение.

При наличии признака регулирования на третьем входе блока 7 в блок 12 (второй вход) вьщается команда на считывание информации, по которой ,, последовательно сбрасываются регист- . ры адреса и информации, в регистр адреса с формирователя 15 через третий вход блока 12 заносится адрес ячейки со значением нижней границы дд диапазона блока регулирования, по адресу, спредепенному дешифратором, в регистр информации заносятся данные из накопителя и затем вьщаются на третий вход блока 5 сравнения, 45

По команде сравнения, поступающей из блока 7 на второй вход блока 5, . в блоке сравнения формируются сиг- налы на сброс преобразователя двоич- . ного кода в овратньй и регистра срав-50 нения, на запись -в преобразователь текущего значения параметра, поступающего на первый вход блока 5 с второго выхода преобразователя 4, сигнал разрешения на вход в регистр 55 сравнения значения нижней границы диапазона регулирования, подаваемого из блока 12 на третий вход блока 5, сигнал на запись в регистр текущего значения параметра в обратном коде и осуществляется сравнение полученных значений.

Если текущее значение параметра меньше нижней границы диапазона регулирования, признак которой подается с выхода формирователя 15 на четвертый вход блока 5, с регистра сравнения вьдается сигнал на выходы блока сравнения, поступающий на третий вход коммутатора 9 выходов. При наличии на первом входе коммутатора 9 номера входного канала, получаемого с второго выхода коммутатора 3, и признака регулирования на четвертом входе, поступающего с выхода формирователя 14, коммутатор 9 выходов фop tиpyeт команду на включение исполнительного механизма 10 регулирования данного параметра.

При получении одного из результатов с регистра сравнения блока 5 формируются сигналы на сброс регистра и окончания сравнения, пЬступающие на первьШ вход формирователя . 15, который формирует адрес ячейки блока 12 со значением верхней границы диапазона регулирования и вьдает сигнал на считывание информации. При наличии команды на сравнение и признака регулирования сигнал на считывание через четвертый вход и выход блока 7 подается на второй вход блока 12, После сброса регистров адреса и информации в регистр адреса заносится адрес ячейки со значением верхней границы диапазона регулирования, которое из накоцителя через регистр информации выдается на выход блока 12,

При наличии команды на сравнение на втором входе блока 5 производитс ввод в регистр сравнения текущего значения параметра и значения верхней границы диапазона регулирования

Если в результате сравнения оказалось, что сравниваемые величины равны для верхней границы диапазона регулирования, признак., которой подается из формирователя 15 на четвертый вход блока 5, или текущее значение параметра больше верхней границы, на выход блока вьщается сигнал с регистра сравнения, поступающий на третий вход коммутатора 9 выходов, который при наличии на

91

первом входе номера входного канала, поступающего из коммутатора 3, на четвертом входе - признака регулирования, выдаваемого формирователем 14, и на втором входе - номера режима, выдает команду на выключение исполнительного механизма 10 регулирования данного параметра и сигнал в блок- 16. .

,При наличии на первом входе блока 16 номера входного канала и на третьем входе результата сравнения в регистре точек контроля фиксируется количество точек контроля параметров одного вида, значения которых достигли заданного. По достижении всех точек заданного значения-с регистра выдается .сигнал в счетчик режимов на изменение номера режима. На выход БФР выдаются номер нового режима и сигнал о том, что параметр принял установившееся значение.

В режиме управления при фбрмиро.вании по тактовому импульсу адреса входного канала в формирователе 14 формируется признак управления, который подается на вторые входы преобразователя 4 и формирователя 15. При этом результат преобразования преобразователя 4 поступает в блок 6 (второй вход), и блок 5 (первый вход) а в формирователе 15 формируется адрес ячейки блока б с предыдущим значением параметра и по сигналу о конце преобразования из преобразо ва.теля 4 выдается на выход формирователя.

По сигналу о конце преобразования поступающему на первьй вход блока 7, в блоке управления одновременно с командой на сравнение формируется команда на считывание информации из блока 65 которая подается на второй вход блока памяти параметров. При этом в блоке 6 формируются сигналы на запись адреса ячейки памяти в регистр адреса и на вьщачу информации из накопителя через регистр информации в блок 5.

В режиме управления осуществляются контроль и анализ изменения управляющегопараметра путем сравнения текущего и предыдущего (третий вход) его значений. Команда на изменение режима техпроцесса формируется, когда параметр принимает установившееся значение (результат сравнения равен нулю) или проходит через точ3810

ку экстремума (изменяется знак результат сравнения).

Если результат сравнения равен нулю, сигнал из блока 5 поступает в блок 16 (третий вход), в счетчик установившихся значений при наличии соответствующего выхода со счетчика режимов и номера канала, который подается из коммутатора 3 на первый вход блока. При достижении счетчиком установившихся значений заданного числа для исключения случайности в определении экстремума выдается сигнал на выход блока, что параметр принял установившееся значение, и в счетчик режимов на изменение режима техпроцесса.

При переходе через экстремум результат сравнения поступает на третий вход блока 16 и фиксируется в регистре точек контроля , с которого вьщается сигнал на изменение режима в счетчик режимов и на выход блока.

По .сигналу на изменение режима из блока 16 на второй вход коммутатора 9 при наличии номера входного канала (первый вход), признака управления (четвертый вход) и номера режима (второй вход) коммутатор выходов формирует команду на исполнительный механизм 10 изменения режима техпроцесса.

При наличии признака управления на тр.етьем входе блока 7, полученного с выхода формирователя 14, и сигнала о конце сравнения (второй вход) из блока 5 блок 7 управления последовательно формирует команды на сброс ячейки блока 6, в которой хранилось предыдущее значение параметра, и на запись нового значения.

По команде на сброс блока 6 (второй вход) сбрасывается ячейка накопителя, определенная регистром адреса и дешифратором. По команде на запись, поступающей также через второй вход блока 6, формируются сигналы на запись в регистр адреса нового адреса, полученного из формирователя 15, и нового значения параметра, вьздаваемого преобразователем 4 на первый вход блока 6, в регистр информации, затем в накопитель.

. Для исключения вьщачи ложного сигнала на изменение режима техпроцесса по нулевому результату сравнения для медленно меняющегося управляющего

параметра в начале данного режима предусмотрена возможность задания задержки начала контроля параметра при помощи соответствующей схемы тай мера 8.По сигналу о начале режима появлении номера режима на втором входе таймера формируются сигналы на сброс счетчика времени и на занесение в него со схемы задания через шифратор необходимой задержки.

В конце опроса всех датчиков 1 параметров пр сигналу о конце сравнения из блока 5 на второй вход формирователя 14 при наличии выхода с депифратора, соответствующего последнему номеру входного канала, формируется команда о конце опроса, которая подается в блок 7 (третий вход), формирующий сигналы на сброс коммутатора 3 входов (третий вход) , и таймера 8 (первый вход), после чего процесс опроса повторяется.

Номера режимов и сигналы на их изменение с выхода блока 16,а также команды на включение и выключение исполнительных механизмов 10 с выхода коммутатора 9 в процессе работы

661382

устройства поступают в блок 11 индикации для контроля оператору.

После окончания последнего режима техпроцесса при получении сигнала на его изменение из блока 16 коммутатор 9 выходов вьщает команду на исполнительный механизм 10 прекращения техпроцесса и сигнал на выключение устройства (при необходимости)..

По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности

15 за счет введения контроля и регулирования температуры плит и давления, контроля процесса полимеризации связующего материала и регулирования всех режимов техпроцесса, повысить

20 точность регулирования режимов второй ступени давления и охлаждения и качество изделий за счет своевременного определения моментов изменения режимов и снизить трудоемкость

25 процесса прессования за счет сокращения длительности режимов и исключения расчетов времени полимеризации.

УСТРОЙСТВО ,Щ1Я УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ, содержащее датчики параметров, подключенные через согласующие усилители к первому входу первого коммутатора, соединенного первым выходом и вторым входом с первыми входом и выходом преобразователя напряжение-код, второй выход которого подключен к первым входам блока сравнения, первого блока памяти и блока управления, соединенного выходом с первым входом таймера, с вторыми вх:одами блока сравнения и первого блока памяти и с третьим входом первого коммутатора, второй : выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, выход которого соединен с входами исполн11тельных механизмов и первым входом блока индикации,выход первого блока памяти поключен к третьему входу блока сравнения, о т л и ч аю. щ-е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования параметров процессов, в него введены второй блок памяти, блок ввода информации, формирователь адреса канала, формирователь адреса памяти, блок формирования режимов, выход которого подключен к вторым входам таймера, блока индикации и второго коммутатора, первьш вход к второму выходу первого коммутатора, второй вход - к выходу таймера и первому входу формирователя адреса канала, третий вход - к выходу .блока сравнения, к третьему входу второго коммутатора, к вторым входам блока управления и формирователя адреса канала и к первому (Л входу формирователя адреса памяти, второй вход которого соединен с вторым входом преобразователя напряжение-код, третьим входом блока управления и четвертыми входами первого и второго коммутаторов, третий вход - с первым выходом преобразователя напряжение-код, а выход о а с первым входом второго блока памяти, с третьим входом первого блока памяти и с четвертыми входами блока сравнения и блока управления, пятый 00 00 вход которого соединен с выходом блока ввода информации и вторым входом второго блока памяти, выход -которого подключен к третьему входу блока сравнения, а -третий вход второго блока памяти соединен с третьим входом формирователя адреса канала, с четвертым входом блока формирования режимов и входом блока ввода информации.