Устройство экстремального управления технологическим процессом Советский патент 1987 года по МПК G05B13/02 

JO

11305632

Изобретение относится к системам управления режимами процессов по экстремальному значению управляющих параметров и поддержания экстремальных режимов и может быть использовано для автоматизации технологических процессов.

Цель изобретения - повышение надежности устройства экстремального управления.

На фиг. 1 приведена схема устройства экстремального управления технологическим процессом; на фиг. 2-4 - схемы коммутатора, блока определения экстремумов и блока контроля обрыва соответственно.

Устройство содержит датчики 1 параметра, преобразователь 2, дифференциатор 3, усилитель 4 производной, блок 5 определения экстремумов, исполнительные механизмы 6, блок 7 запуска, блок 8 индикации, коммутатор 9, блок 10 контроля короткого замыкания, блок 11 контроля обрыва.

Устройство работает следующим образом.

С помощью блока 7 запуска на вход переключателя режимов блока 5 опре- 5 деления экстремумов (вход 2) задается режим работы - регулирование или управление. По сигналу Сброс из блока 7 запуска на входы коммутатора 9 (вход 2) и блока 5 определения экстремумов (вход 3) сбрасываются соответственно триггеры 15 и 20 коммутатора и триггеры блока определения экстремумов. Устройство приводится в исходное состояние.

В режиме управления сигнал с датчика параметра, соответствующий его изменению и пропорциональный значению параметра, по основной цепи через вход 1.1 и элементы И 22 и 23 коммутатора 9 поступает на вход преобразователя 2, с выхода которого подается на входы дифференциатора 3 и блока 10 контроля короткого замыкания. Производная входного сигнала.

15

20

J -b-i - . у -««л- -. ---.- f-- i- - ;iТ «rj.i iJ.j-./Vj jri j i. 4.С1Л JU .J i X tldJid f

первый элемент ИЛИ 12 (фиг. 2), пер- полученная с дифференциатора 3 и уси- вый. 13 и второй 14 элементы И, первьй ленная усилит 5лем 4, поступает на триггер 15, первьй 16 и второй 17 элементы НЕ, третий 18 и четвертый 19 элементы И, второй триггер 20,

30

третий элемент НЕ 21, пятый 22 и шестой 23 элементы И, четвертый эле- ,мент НЕ 24, седьмой 25 и восьмой 26 элементы И, девятый элемент И 27 (фиг. 3), второй элемент ИЛИ 28, третий 29 и четвертый 30 триггеры, десятый 31 и одиннадцатый 32 элементы И, анализатор 33, переключатель 34, пятый триггер 35, двенадцатый элемент И 36, шестой триггер 37, третий элемент ИЛИ 38, седьмой триггер 39, четвертьй элемент ИЛИ 40, пятый элемент НЕ 4, а также (фиг. 4) тринадцатый 42, четьфнадцатый 43 и пятнадцатый 44 элементы И и пятый элемент ШШ 45.

В блоке 5 определения экстремумов использовано устройство для определения моментов экстремума, в котором дополнительно задействованы выходы с триггера 37 (триггера роста), который свидетельствует о том, что рост пара-вход анализатора блока 5 бпределе- ния экстремумов (вход 1). При этом полярность ее положительна при увеличении параметра и отрицательна при его уменьшении. Если параметр принял установившееся значение, сигнал на входе анализатора равен нулю.

Если производная положительна,

35 срабатывает пороговый элемент анализатора с отрицательной проводимостью, выдается сигнал о том, что параметр возрастает (выход 3.1 Рост блока 5 .определения экстремумов). При отри40 цательной производной работает канал анализатора с прямой проводимостью, вьщавая сигнал о том, что параметр уменьшается (выход 3.2, Спад). Факт наличия сигналов об изменении пара45 метра фиксируется соответствующими элементами памяти блока определения экстремумов - триггерами роста и спада.

50

Сигнал о наступлении максимума на выходе блока 5 определения экстремумов (выход Максимум) будет тогда, когда сигналы об изменении параметра на выходе анализатора отсутствуют

Сигнал о наступлении максимума на выходе блока 5 определения экстремумов (выход Максимум) будет тогда, когда сигналы об изменении параметра на выходе анализатора отсутствуют

метра был зафиксирован, в отличие от выхода с анализатора с аналогичным (выходы 3.1 и 3.2 блока), но сигнал назначением (Рост), свидетельствую- об увеличении параметра был зафикси- щего об изменении параметра в данный рован ранее триггером роста (выход момент, и инверсньш выход с тригге- 4.2 блока). При наличии сигналов с ра 35 (триггера спада; фиг .З) триггера роста и инверсного выхода

O

Устройство работает следующим образом.

С помощью блока 7 запуска на вход переключателя режимов блока 5 опре- деления экстремумов (вход 2) задается режим работы - регулирование или управление. По сигналу Сброс из блока 7 запуска на входы коммутатора 9 (вход 2) и блока 5 определения экстремумов (вход 3) сбрасываются соответственно триггеры 15 и 20 коммутатора и триггеры блока определения экстремумов. Устройство приводится в исходное состояние.

В режиме управления сигнал с датчика параметра, соответствующий его изменению и пропорциональный значению параметра, по основной цепи через вход 1.1 и элементы И 22 и 23 коммутатора 9 поступает на вход преобразователя 2, с выхода которого подается на входы дифференциатора 3 и блока 10 контроля короткого замыкания. Производная входного сигнала.

5

0

«rj.i iJ.j-./Vj jri j i. 4.С1Л JU .J i X tldJid f

полученная с дифференциатора 3 и уси- ленная усилит 5лем 4, поступает на

полученная с дифференциатора 3 и уси- ленная усилит 5лем 4, поступает на

вход анализатора блока 5 бпределе- ния экстремумов (вход 1). При этом полярность ее положительна при увеличении параметра и отрицательна при его уменьшении. Если параметр принял установившееся значение, сигнал на входе анализатора равен нулю.

Если производная положительна,

5 срабатывает пороговый элемент анализатора с отрицательной проводимостью, выдается сигнал о том, что параметр возрастает (выход 3.1 Рост блока 5 .определения экстремумов). При отри0 цательной производной работает канал анализатора с прямой проводимостью, вьщавая сигнал о том, что параметр уменьшается (выход 3.2, Спад). Факт наличия сигналов об изменении пара5 метра фиксируется соответствующими элементами памяти блока определения экстремумов - триггерами роста и спада.

50

Сигнал о наступлении максимума на выходе блока 5 определения экстремумов (выход Максимум) будет тогда, когда сигналы об изменении параметра на выходе анализатора отсутствуют

(выходы 3.1 и 3.2 блока), но сигнал об увеличении параметра был зафикси- рован ранее триггером роста (выход 4.2 блока). При наличии сигналов с триггера роста и инверсного выхода

триггера спада взводится триггер максимума , выдавая соответствующий сигнал на выход 1 блока определения экстремумов .

Сигнал о наступлении минимума будет при отсутствии сигналов с анализатора об изменении параметра и взведенных триггерах роста и спада, зафиксировавших их ранее. Выходными

сигналами с указанных триггеров сбра-JO коммутатора), которым с помощью эле

сывается триггер максимума и взводит ся триггер минимума, выдавая на выход 2.1 (Минимум) блока определения экстремумов соответствующий сигнал.

Сигналы РОСТ и Спад с анализатора (выходы 3.1 и 3.2) Максимум и Минимум с соответствующих триггеров (выходы 1 и 2.1) поступают в блок индикации для контроля за хо- дом процесса, а сигналы Максимум и Минимум - на соответствующие исполнительные механизмы для управления процессом.

В режиме регулирования по команде из блока 7 запуска переключатель режимов блока 5 определения экстремумов устанавливается в такое положение, при котором сигналы с выхода анализатора поступают на соответст- вующие входы триггера реверса. При отклонении параметра от экстремума вьщается команда Реверс (выход 2.2 блока определения экстремумов) на соответствующий исполнительный меха- низм 6 для изменения направления движения процесса к экстремуму в зависимости от знака производной входного сигнала.

В случае короткого замыкания или обрыве входной цепи устройства экстремального управления отсутствие изменения сигнала воспринимается анализатором как момент экстремума. Это возможно в любой момент в ходе процесса, а при медленно меняющемся параметре ложный экстремум может сформироваться в самом начале процесса. Для исключения вьщачи сигнала, соответствующего ложному экстремуму, в данном случае необходима задержка на контроль неисправности, что обеспечивается подачей команды Контроль из блока 7 запуска (выход 3) на вход 3 коммутатора 9.

При коротком замыкании в блоке контроля 10 срабатывает пороговая схема, которая вьщает сигнал на вход

4 (КЗ) коммутатора 9. При наличии команды Контроль (вход 3) на входе элемента И 13 коммутатора, сброшенном триггере 15, о чем cBi-щетельствует сигнал с элемента НЕ 16 на вход элемента И 14, через элементы ИЛИ 12, И 13 и 14 взводится триггер 15, с выхода которого вьщается сигнал о наличии короткого замыкания (выход 2.1

15

0

5 0 5

0 1 5

ментов НЕ 21 и И 22 от входа 1.1 коммутатора отключается основная цепь и через элементы И 23 и 25 подключается резервная (вход 1.2).

При повторном замыкании во входной цепи по сигналу из блока 10 контроля через элементы-ИЛИ 12, И 13, И 18 (при-наличии сигнала с элемента НЕ 17 об исходном состоянии-триггера 20) и И 19 (при наличии сигнала с триггера 15 о том, что одно короткое замыкание уже имело место) взводится триггер 20, сигналом с которого с помощью элементов НЕ 24, И 23 и И 25 (при наличии сигнала с триггера 15) неисправная цепь отключается от входа 1.2 коммутатора, и элементом И 26 (при наличии выхода с триггера 20) подключается резервная цепь (вход 1.3).

Определение обрьша цепи зависит от предшествующего ему состояния процесса и устройства экстремального управления.

При обрьгое цепи в начале процесса и отсутствии сигналов об изменении параметра на входы 2.1 и 2.3 блока 11 контроля из блока определения экстремумов (выходы 4.1 и 4.3) поступают сигналы Спад и Рост соответственно, при наличии которых через элементы И 35 и ИЛИ 34 блока контроля на вход 5 коммутатора 9 (на второй вход элемента ИЛИ 12) вы- 5 дается команда, по которой к устройству подключается резервная цепь (вход 1.2 коммутатора) аналогично тому, как это осуществляется при первом коротком замыкании.

0

1

Обрыв цепи возможен и после того, как был получен сигнал об изменении (увеличении) параметра из блока 5 определения экстремумов (выход 4.2) на вход 1 (Рост) блока 11 контроля. В связи с отсутствием цепи и дальнейшего изменения параметра на входы 2.2 и 2.1 блока контроля подаются сигналы Максимум и Спад соответственно о наступлении ложного экстремума и отсутствии уменьшения параметра после этого. Через элементы И 32 (при наличии сигнала Рост на входе 1 блока контроля, поступающего с выхода 4,2 блока 5 определения экстремумов ), И 33 и ИЛИ 34 блока 1I контроля в коммутатор 9 (вход 5) выдается команда на подключение к устройству резервной цепи.

Сигналы о неисправности входных цепей с выходов 2.1 (первая неисправность) и 2.2 (повторная неисправность ) вьщаются в блок 8 индикации

для контроля, I

По сравнению с известным предлагаемое устройство экстремального управления имеет повышенную надежность при управлении технологическим процессом, так как обеспечивает контрол неисправности входных цепей, подключение в случае неисправности резервных цепей (дат гиков) и исключает выдачу ложных команд управления и нару- 25 соответственно преобразователя и бло- шение техпроцесса, способствуя повышению качества продукции.

Формула изобретения

Устройство экстремального управления технологическим процессом, со30

ка индикации, вход блока контроля короткого замыкания соединен с выходом преобразователя, а первый и вторые входы блока контроля обрыва соединены соответственно с первым и четвертыми выходами блока определения экстремумов .

держащее датчики параметров, последовательно соединенные преобразователь, дефференциатор, усилитель и блок определения экстремумов, исполнительные механизмы, соединенные первыми и вторыми входами с соответствующими выходами блока определения экстремумов, блока запуска, соединенный первым и вторым выходами соответственно

с вторым и третьим входами блока определения экстремумов, первый, второй и третий выходы которого соединены с соответствующими входами блока индикации, отличающееся

тем, что, с целью повьшгения надежности, в устройство введен коммутатор, первые входы которого соединены с выходами датчиков параметров, второй и третий входы - с соответствующими

выходами блока запуска, четвертый и пятый входы - с выходами соответственно блока контроля короткого замыкания и блока контроля обрыва, а первый и вторые выходы - с входами

соответственно преобразователя и бло-

ка индикации, вход блока контроля короткого замыкания соединен с выходом преобразователя, а первый и вторые входы блока контроля обрыва соединены соответственно с первым и четвертыми выходами блока определения экстремумов .

ff.3 OSpbiB ifoHmfKitii &6ioH индин. Впр-ль Фиб.г

Входные цепи Осноёныв peaepOHoie

Коитро/ib

Pus.d

Спад Рост

2.Z

| J

Редактор В. Петраш

Составитель В. Башкиров Техред Л.Сердюкова

Заказ 1426/44 Тирй 864Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ССГСР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг А

Корректор А, Обручар