Устройство для управления распределенным объектом Советский патент 1985 года по МПК G05B19/18 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП),

Цель изобретения - упрощение устройства и повьшение его надежности.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 и 3 - структурные электрические схемы программного блока и блока управления соответственно; на фиг.4 - структурные схемы имитаторов срабатывания объекта и конт- рольного блока с их внешними электрическими связями.

Структурная схема устройства составлена для случая, когда входны сопротивления каждого из имитаторов в несколько раз превышают омическое сопротивление обмоток исполнительных механизмов. Например, если в качестве последних использованы электропневмоклапаны (сопротивление их обмоток равно 25-50 Ом), то имитаторы могут быть построены на электромагнитных реле, у которых сопротивление обмоток составляет 500 Ом и более. Это условие являетс достаточным для исключения срабатывания исполнительных механизмов при выполнении контрольных операций.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 ввода программ , дешифратор блоки (3-1)-(3-п) управления, пульт 4 управления, включающий источник питания исполнительных механизмов (5-1)-(5-п), имитаторы (6-1)-(6-п) срабатывания объекта, контрольный блок 7, элементы развязки (8-1)-(8элемент ИЛИ 9 и блок 10 выбора режима работы. Точки, обозначенные на cxerte (ll-l)-(ll-n) и (12-1)(12-п), являются входами и выходами устройства соответственно. Элементы (13-1)-(13-п) являются рабочими органами объекта управления, они приводятся в действие исполнительными механизмами (5-1)-(5-п),

Блок 10 выбора режима работы в простейшем варианте состоит из переключателя .14, посредством которого, например,минусовая клемма источника питания подключается к вторым клеммам исполнительных механизмов либо имитаторов. Этот блок может быть построен и на других коммутационных

элементах, иметь дистанционное управление и т.п.

Блок 1 содержит (фиг.2) генератор 15 импульсов, счетчик 16, элемент И 17, элементы (18-1)-(18-т) совпадения, шифраторы (1 9-1) - (19-/) и коммутирующий элемент 20.

В состав каждого из блоков 3 (фиг.З) управления входят, например триггер 21 управления и элемент И 2

Основу имитаторов 6 срабатывания объекта составляют электромагнитные реле,К1-Кп, обмотки которых соединены с их первыми и вторыми клеммами соответственно. Если они имитируют сигналы обратной связи дискретной формы, формируемые, например, концевыми выключателями рабочих органов (13-1)-(13-п) объекта управления, сигнализаторами давления и т,п., то замыкающиеся контакты этих реле через элементы 23-1, 23-2 и т.д. задержки соединяются с выходами имитаторов непосредственно (фиг,4), а если они имитируют аналоговые сигналы, снимаемые в рабочем объекте с первичных пре- . образователей давления, температуры и пр., то в состав имитаторов включают настроечные элементы, выполненные, например, на резисторах R (имитатор 6-п) и т.д.

Контрольный блок 7 содержит первый 24-1 и второй 24-2 счетчики, элементы И (25-1)-(25-т), инвертор 26, пороговый элемент 27, дифференцирующий элемент 28 и регистратор 29. Емкость первого счетчика 24-1 определяется количеством управляющих команд, формируемых программным блоком 1 в процессе вьтолнения технологических работ. Счетчик 24-2 трехпозиционный,причем с выходом блока соединен его инверсный второй выход.

Инверторы 26 предназначены для контроля снятия дискретных сигналов, т.е. для контроля исполнения команд на выключение рабочих органов (13-1)-(13-п). Пороговые элементы 27 преобразуют аналоговые сигналы в логические, как более удобные для дальнейшей обработки.

Устройство работает следующим образом.

В блок 1 вводят программу управления объектом, предусматривающую включение и выключение исполнительных механизмов (5-1)-(5-л) в последовательности, необходимой для обеспечения заданных режимов технологического процесса. При этом каждая очередная управляющая команда формируется блоком 1 только лишь после подтверждения исполнения предыдущей. Поэтому исходя из заданной последовательности срабатывания исполнительных механизмов (5-1)-(5-ч) определяют очередность цоступления сигналов обратной связи с рабочих органов (13-1)-(13-п) на входы контрольного блока 7 и коммутируют их на входы элементов И (25-1)-(25-iTi) таким образом, чтобы калдцый вновь сформированный сигнал обратной связ был адресован на открытый в данньш момент времени элемент И. Прием аналоговых сигналов организуют чере пороговые элементы 27, настраивая их на определенные уровни срабатывания, соответствующие заданным режимам работы объекта управления. Контроль включения исполнительных механизмов осуществляют- по тем лее цепям обратной связи, что и на их включение, но .входы блока 7 соединяют с соответствующими элементами И 25 через инверторы 26. Перед включением устройства в работу проверяют правильность функционирования блока 1 и исправность всех других схемных элементов (дешифратора, блоков управления, контрольного блока и т.д). Проверку осуществляют без срабатывания испол нительных механизмов. Для этого пер ключатель 14 блока 10 устанавливают в положение Контроль, в котором вторые клеммы имитаторов (6-1)(6-п) соединяются с минусовой шиной источника питания. Затем включают в работу блок 1j например, замыкани ем коммутирующего элемента 20, вследствие чего импульсы напряжения с выхода генератора 15 через открыт элемент И 17 начинают поступать на вход счетчика 16. Каждый из элементов (18-1)-(18-т) совпадения настро ен на определенную временную уставку, по истечении которой на его выходе формируется импульс напряжения, поступающий на вход соответствующего шифратора (19-1)-(19-т). Здесь импульс напряжения раскладывается в кодовую команду, обозначаю щую ее адрес, например порядковый номер блока 3 управления, состояние которого необходимо изменить, и признак исполнения. Для двоичного или двоично-десятичного кода признак исполнения обозначается содержанием старшего, разряда Командного слова. Зта команда с выхода блока 1 транслируется в два адреса; на входы дешифратора 2, где она преобразуется в импульсный сигнал, возбуждаемый на одном из его выходов, и через элемент ИЛИ 9 - на входы счетчиков 24-1,24-2 блока 7, следующим образом видоизменяя состояние схемы устройства: -на первом выходе счетчика 24-1 появляется потенциальный сигнал,который открывает элемент И 25-1 в счетчик 24-2 записывается 1-если первая кодовая команДа предназначена для включения, например, исполнительного механизма 5-1, то управляющий импульс напряжения возбудится на выходе деишфратора 2 и поступит на первый вход триггера 21 блока 3-1, переключая его в единичное состояние, при этом откроется элемент И 22 и на выходе блока 3-1 появится напряжение источника питания, под действием которого сработает реле К1 имитатора 6-1 и замкнется его заьш1каюпр{йся контакт 1К1; -через ,интервал времени, равньй настройке элемента задержки 23-1, посредством которого 11митируется инерционность срабатывания рабочего органа 13-1, на его выходе появляется электрический сигнал, поступающий на первьш вход контрольного блока 7 и далее через открытый элемент И и дифферени;ир тощий элемент 28 - на вход обнуления счетчика 24-2, приводя его в исходное состояние. Вторая управляющая команда,предназначенная, напри1-{ер, для включения исполнительного механизма 5-2 и формируе -1ая элементом 18-2 совпадения, вновь поступает на входы счетчиков 24-1 , 24-2 и в блок 3-2 управления, переключая его в рабочее состояние. При этом становится под напряжение реле К2 имитатора срабатывания объекта 6-2, замыкающийся контакт которого совместно с элементом 23-2 задержки имитирует сигнал обратной связи агрегата 13-2,

транслируемый через открытьй элемент И 25-2 и элемент 28 на вход обнуления счетчика 24-2, вновь устанавливая его в исходное состояние.

Аналогичным образом формируются все последующие команды управления и имитируются сигналы обратной связи рабочих органов (13-1 )-(13-ri) .

Если по каким-либо.причинам сигнал обратной связи не будет имитирован, например из-за неисправности схемных элементов устройства, то счетчик 24-2 не будет приведен в исходное состояние, а после формирования блоком 1 очередной управляющей команды в него будет записана вторая единица и сигнал с его инверсного выхода будет снят. Вследствие этого закроется элемент И 17 блока 1 и остановится счетчик 16. Работа этого блока будет продолжена после устранения неисправности.

По окончании проверки появляется потенциальный сигнал на последнем (tn+1)-M выходе счетчика 24-1 и сработает регистратор 29 - Норма. Устройство подготавливают к выполнению технологических операций.Для этого все его элементы приводят в исходное состояние (обнуляют счетчики 16, 24-1, 24-2, триггеры 21 блоков (3-1)-(3-п) управления и размыкают коммутирующий элемент 20) и устанавливают в положение Работа 5 переключатель 14 блока 10. При этом с минусовой шиной источника питания соединяются вторые клеммы исполнительных, механизмов (5-1)-(5-п) и размыкается цепь питания имитаторов (6-1)-(6-п) срабатывания

объекта, исключая их из дальнейшей работы.

Дпя выпоЛ11ения технологических операций замыканием коммутирующего

5 элемента 20 запускается в работу блок 1, который в заданной последовательности производит включение и выключение исполнительных механизмов (5-1)-(5-п), а следовательно,

0 и рабочих органов (13-1 )-(13-h) . После формирования очередной управляющей команды блок 7 контролирует ее исполнение по поступлению на один из своих входов сигнала обратной связи. Этот сигнал через открытый в данный момент времени элемент И 25 и дифференцирующий элемент 28 транслируется на вход обнуления счетчика 24-2, переключая его

0 в исходное состояние и тем самым

подготавливая схему к приему следующего сигнала обратной связи.

2

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЁННЫМ ОБЪЕКТОМ, содержащее блок ввода программ, выходами подключенный к входам дешифратора, контрольный блок, выход которого подключен к коммутирующему входу блока ввода программ, а первые входы соединены с выходами имитаторов срабатывания объекта и с выходами рабочих органов исполнительных механизмов, подключенных к входу имитаторов срабатывания обьекта, пульт управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в него введены блок выбора режима работы, элемент ИЛИ и блоки управления, содержащие триггер управления и элемент И, первый вход которого подключен к выходу триггера управления, второй вход - к первому выходу пульта управления, а выход - к исполнительному механизму, входы триггера управления соединены с выходами соответствующих разрядов дешифратора, входы элемента ИЛИ подключены к выходам блока ввода программ, а выход - к второму входу контрольного блока, вход блока выбора режима соединен с вторым выходом пульта управления, первый выход соединен с исполнительными механизмами соответственно, а второй выход - с вторым входом имитатора срабатьтания объекта. 2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что контрольный блок содержит первый и второй счетчики импульсов, инвертор, пороговый элемент, дифференцирующий эле(/) мент, регистратор и группу элементов И, первые входы которых подключены к выходам первого счетчика, выходы объединены через дифференцирующий элемент на первый вход второго счетчика импульсов, а вторые входы соединены с первыми входами 00 N9 контрольного блока непосредственно, через инвертор или пороговый эле4 00 мент, второй вход второго счетчика импульсов и вход первого счетчика vl импульсов подключены к второму входу контрольного блока, выход второго счетчика импульсов - к выходу контрольного блока, а выход регистратора соединен с соответствующим выходом первого счетчика.

Г

fu&.3

//-/

,. 4