Устройство для сигнализации состояния исполнительных механизмов Советский патент 1989 года по МПК G08B23/00 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и предназначено для применения в качестве средства отображения информации на динамических мнемосхемах, позволяющего осуществлять сигнализацию не только о статических конечных .и динамического промежуточного положений двухпозиционных исполнительных to механизмов, но и обеспечивать цосто- верность и гГаг лядность отображения состояния в них интенсивности технологического процесса при последовательном соединении последних с дру- 15 гими исполнительными механизмами, обладающих, как и первые, органами контроля своих конечных положений, и может быть использовано в системах управления в газовой, химической, 20 энергетической и других отраслях промышленности, когда для сигнализа- ции технологического процесса достаточна не количественная, а лишь наглядная качественная характеристика 25 состояния.

Цель изобретения - повышение информативности устройства путем сигнализации интенсивности прохождения технологического процесса в тракте 30 из двух последовательно соединенных исполнительных механизмов.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, на фиг.2 - схема одного из возможных вариантов выполнения преобразователя аналогового сигнала в частоту, на фиг.З и 4 - схемы узла формирования сигналов промежуточного положения исполнительного механизма с гидроприво- .Q дом и электроприводом соответственно.

Устройство содержит ишны 1 и 2 информации о положении первого исполнительного механизма, соответственно Закрыто и Открыто, световой индикатор 3 положения Закрыто первого исполнительного механизма, световые индикаторы 4 и 5 положения Открыто первого исполнительного механизма, элементы ИЛИ 6-11, элементы И 12-22, шину Сброс 23, шины 24 и 25 информации о положении второго исполнительного механизма, соответственно Закрыто и Открыто, формирователь 26 короткого импульса, генератор 27 импульсов,триггеры 28 и 29, элемент ИЛИ-НЕ 30, распределитель 31 импульсов, элемент НЕ 32, , элемент ИЛИ 33, световой индикатор 34

50

55

to 15 2025

30

.Q

0

5

состояния линии связи между исполнительными механизмами, световой индикатор 35 положения Закрыто второго исполнительного механизма, световые индикаторы 36 и 37 положения Открыто второго исполнительного механизма, элемент 38 запрета, датчик 39 положения второго исполнительного механизма, преобразователь 40 аналогового сигнала в частоту., узел 41 формирования сигналов промежуточного положения второго исполнительного механизма, элемент ИЛИ 42, шину Возврат 43, элемент ИЛИ 44., элементы И 45-47, элементы ИЛИ 48 и 49. Стрелкой указано направление движения материального потока в тракте содержащем последовательно соединенные первый и второй исполнительные механизмы.

Преобразователь 40 аналогового сигнала в частоту выполнен на резисторах 50-62, триггере 63, операционном усилителе 64, диоде 65, конденсаторе 66, транзисторах 67-70, переключателе 71, который обеспечи- вает подключение к входу преобразователя 40 как аналоговых токовых сигналов (резистор 57), так и аналоговых сигналов напряжения (резистор 55), в зависимости от того, каким является выходной сигнал датчика 39 положения.

Узел 41 формирования сигналов промежуточного положения исполнительного механизма с гидроприводом (фиг.З) выполнен из элементов И 72-74, элементов ИЛИ-НЕ 75 и 76, шин 77 и 78 управления. Узел 41 формирования сигналов промежуточного положения регулирующего исполнительного механизма с электроприводом (фиг.4) выполнен из трех элементов ИЛИ 79-81, элемента ИЛИ-НЕ 82, триггеров 83 и 84, элементов И 85-87, шин 88 и 89 управления и шины Стоп 90.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние элементов устройства зависит от исходного состояния обоих исполнительных механизмов, а также от того, подавались или не подавались сигналы по шинам Сброс 23 и Возврат 43. В случае подачи сигнала логической единицы по шине Сброс 23 триггер 29 формирует на своем прямом выходе единичный логический сигнал, а на инверсном - нулевой, и наоборот, если сигнал логической единицы подавался по шине Возврат 43.

За исходное принимаем положение, при котором исполнительные механизмы находятся в закрытом состоянии. В этом случае по шинам f и 24 информации о положении соответственно первого и второго исполнительных механизмов в устройство подаются единичные логические сигналы, первьй из которых через элемент ИЛИ 6 вызывает ровное свечение светового индикатора 3 положения Закрыто первого исполнительного механизма, а второй - через элемент ИЛИ 33 вызывает ровное свечение светового индикатора 35 положения Закрыто второго исполнительного механизма. При этом единичный сигнал, поступаю- т(ий по шине 24 информации о поло- . жении второго исполнительного механизма, инвертируясь элементом НЕ 32, запрещает свечение светового индикатора ЗД состояния линии связи между механизмами и через элемент ИЛИ 10 подготавливает к работе элементы И 14 и 19 в тот момент, когда первый исполнительньй механизм достигнет своего конечного открытого положения. ,В этом же исходном состоянии по шинам 2 и 25 информации об открытых положениях первого и второго исполнительных механизмов в устройство поступают нулевые логические сигналы, в результате чего световые индикаторы 4, 5 и 36, 37 открытого состояния соответственно первого и второго

исполнительных механизмов включены.. , I .

При подаче на привод первого ис- .

полнительного механизма команды на открытие по цепям (не показаны) последний начинает открываться. Как только сигнал на шине 1 информации о положении первого исполнительного механизма Закрыто станет равным логическому нулю, световой индикатор 3 положения Закрыто первого исполнительного механизма погаснет, а товые индикаторы 4 и 5 положения ..Открыто первого исполнительного механизма высветятся мигающим светом, г сигнализируя о перемещении первого исполнительного механизма в сторону открытия. Если последний достигнет своего конечного открытого положения, то на шине 2 информации о положении первого исполнительного механизма ну-.

10

левой логический сигнал изменится на . единичньш и мигающее свечение индикаторов 4 и 5 положения Открыто первого исполнительного механизма будет переведено в ровное, несмотря на переключение триггера 29 в инверсное состояние выходным сигналом формирователя 26 короткого импульса. Инверсное состояние триггера 29 сохраняется до момента прихода единичного сигнала с выхода элемента 38 запрета или по шине Сброс 23. Такое состояние сохраняется до тех пор, 15 пока второй исполнительньй механизм

находится в закрытом состоянии. I

Открытие второго исполнительного механизма осуществляется путем подачи по шине 78 или 89 управления

20 команды в виде единичного логического сигнала, и как только второй исполнительньй механизм начнет открываться, т.е. отойдет от своего конечного закрытого положения, в уст25 ройство по шине 24 информации о положении второго исполнительного механизма поступит нулевой логический сигнал, с помощью которого ранее светившиеся ровным светом световые

30 индикаторы 4 и 5 положения Открыто первого исполнительного механизма, а также погашенньй световой индикатор 34 состояния линии связи между исполнительными механизмами высве35 чиваются бегущим светом, интенсивность скорости которого минимальна и определяется положением движка ре- зистора 53 преобразователя 40 аналогового сигнала в частоту, так как

40 нулевой логический сигнал, поступающий по шине 24 информации о положении второго исполнительного механизма через элемент ИЛИ 10, запирает элементы И 14 и 19, а через эле45 мент НЕ 32 открывает элемент И 21. Этим разрешается прохождение сигналов от распределителя 31 импульсов на световые индикаторы 4 и 5 положения Открыто первого исполнитель- све- 50 ного механизма и индикатор 34 состояния линии связи, последовательность высвечивания которых определяется направленностью движения материального потока в тракте. Одновре55 менно с бегущим светом мигающим , светом светятся световые индикаторы 36 и 37 положения Открыто второго исполнительного механизма, что свидетельствует о динамическом, переходном режиме в сторону увеличения своего проходного сечения второго исполнительного механизма. По мере увеличения этого сечения интенсивность бегущего света возрастает. Таким образом, бегущее свечение световьк индикаторов 4 и 5 положения Открыто первого исполнительного механизма и индикатора 34 состояния линии связи между механизмами с возрастающей интенсивностью и мигающее свечение световых индикаторов 36 и 37 положения Открыто второго исполнительного механизма свидетельствуют о движении материального потока в тракте расход которого через открывающийся второй исполнительный механизм увеличивается..

Открытие второго исполнительного механизма происходит до тех пор, пока на шине 78 или 89 присутствует единичный логический сигнал или пок на шину Стоп 90 не будет подан еди ничньш логический сигнал. В этом случае второй исполнительный механизм остановится, мигающее свечение световых индикаторов 36 и 37 положения Открыто второго исполнительного механизма прекратится, а на втором выходе узла 41 формирования сигнала промежуточного положения второго исполнительного механизма сформируется единичный логический сигнал, который через элемент ИЛИ 44 открывает элементы И 46 и 47 и разрешает прохождение на те же световые индикаторы 36 и 37 сигналов от распределителя 31 импульсов. Следовательно, все световые индикаторы 4, 5, 34 36 и 37 тракта светятся в режиме бегущего света, интенсивность которого определяется степенью полуоткрытого статического положения второго исполнительного механизма и характеризует собой расход материального потока в тракте на данный момент времени. При этом направленност

бегущего света тракта не изменяется.

Длительное присутствие на мнемосхеме бегущего света может превратиться для оператора в раздражающий фактор. Для того, чтобы этого избежать, на шину Сброс 23 подается единичный логический сигнал, который переводит триггер 29 из инверсного в прямое состояние и прекраща534306

ет тем самым передачу сигналов от распределителя 31 импульсов. Но при этом через элементы И 14, 19 и 20 g на световые индикаторы 4, 5 и 34 поступают длительные потенциальные сигналы, переводя их в режим ровного свечения светом. Ровным светом через элемент И 45 высвечивается

10 также световой индикатор 37 положения Открыто второго исполнительного механизма, а световой индикатор 36 положения Открыто второго исполнительного механизма отключа15 ется. Это свидетельсвует о том, что второй исполнительный механизм находится в промежуточном полуоткрытом статическом положении, а в трак те имеет место стационарньй техно20 логический процесс.

При необходимости изменения проходного сечения второго исполнительного механизма в сторону его умень- 25 или увеличения командный еди- ничньш логический сигнал подается соответственно на шину 77 или 88 управления Меньше, Закрыть или ши- ну 78 или 89 управления Больше, Открыть. При подаче команды на ши- 30 ну 77 или 88 управления световой индикатор 37 положения Открыто второго исполнительного механизма выключается, а мигающим светом высвечивается световой индикатор 35 положе- 35 ния Закрыто второго исполнительного механизма, что свидетельствует о том, что второй исполнительный механизм находится в динамическом переходном состоянии в сторону умень- 40 шения своего проходного сечения. При этом световые индикаторы 4 и 5 положения открыто первого .исполнительного механизма и индикатор 34 состояния линии связи между испол- 5 нительными механизмами своего состояния, т.е. ровного свечения, не изменяют. Как только второй исполнительный механизм остановится путем снятия командного сигнала с шины 77 0 или 88 управления или подачи сигнала по щнне Стоп 90, мигающее свечение светового индикатора 35 положения Закрыто второго исполнительного механизма прекратится, а световой 5 индикатор 37 положения Открыто второго исполнительного механизма вновь высветится ровным светом. При подаче команды на шину 78 или 89 управления мигающим светом высвечиваются световые индикаторы 36 и 37 положения Открыто второго исполнительного механизма, что свидетельствует о том что второй исполнительный механизм находится в динамическом переходном режиме в сторону увеличения своего проходного сечения. При этом световые индикаторы 4 и 5 положения Открыто первого исполнительного ме- ханизма и индикатор 34 состояния линии связи между исполнительными механизмами также не изменяют своего состояния и продолжают высвечиваться ровным светом.

Такие локальные изменения проходного сечения второго исполнительного механизма не прекращают движения материального потока в тракте, а лишь переводят его с одного уровня расхода на другой. Если оператору потребуется информация о расходе материального потока в тракте при стационарном режиме, на шину Возврат 43 вручную от какой-либо кноп- ки мгновенного действия подается еди ничньш логический сигнал, который возвращает триггер 29 в инверсное состояние и вызывает бегущее свечение световых индикаторов 4 и 5 по- ложения открыто первого исполнительного механизма и индикатора 34 состояния линии связи между исполнительными механизмами, интенсивность которого определяется проходным сечением находящегося в промежуточном статическом полуоткрытом положении второго исполнительного механизма. При съеме информации единичным логическим сигналом по шине Сброс 23 сигнализация технологи- ческого процесса в тракте возвращается в предыдущее состояние. I

Если под действием командного

сигнала, поступающего по шине 78 или 89 управления, второй исполнительны механизм полностью откроется, то световые индикаторы 36 и 37 положения Открыто второго исполнительного механизма высветятся ровным све- том. Таким образом весь технологический тракт, содержащий два последовательно соединенные исполнительных механизма, будет светиться ровным светом, свидетельствуя о полном открытии обоих исполнительных механизмов и максимальном расходе ма- териального потока, качественную характеристику которого можно предста

Q 5

0 5 О

5 Q

5

вить, подав единичный логический сигнал по шине Возврат 43. При зтом возобновится бегущее свечение,интенсивность которого будет максимальной. В тех случаях, когда второй исполнительный механизм обеспечивает защиту объекта от опасных аварийных ситуаций, например, помпажных, возобновление бегущего свечения может быть осуществлено автоматически по дискретному сигналу включения в режим регулирования соответствующего регулятора, -который подается на шину Возврат 43 при подходе.регулирующего исполнительного механизма к границам критических проходных сечений.

Сигнализация перехода первого исполнительного механизма из открытого в закрытое положение при нахождении второго исполнител2.ного механизма в полностью открытом или полуоткрытом статическом состоянии осуществляется следующим образом. При подаче на его привод команды на закрытие по цепям (не показаны) последний начнет закрываться. Как только сигнал по шине 2 информации о положении первого исполнительного механизма станет равным логическому нулю, световые индикаторы 4 и 5 положения Открыто первого исполнительного механизма и индикатор 34 состояния линии связи между исполнительными механизмами независимо от того, каким светом они высвечивались (ровным или бегущим), погаснут, а первый световой индикатор 3 положения Закрыто первого исполнительного механизма высветится мигающим светом, свидетельствуя о движении первого исполнительного механизма в закрытое положение. При зтом сигнализация о конечном открытом или статическом полуоткрытом состоянии второго исполнительного механизма сохраняется, поскольку через злемент 38 запрета разрешается прохождение с прямого выхода триггера 28 единичного сигнала на вход триггера 29, которьй переключается в прямое состояние. Единичный сигнал с его прямого выхода поступает на входы элементов И 22 и 45, сохраняя тем самым сигнализацию ровным светом того положения второго исполнительного механизма, при котором начался переходной процесс, пё1453430

рехода в закрытое положение первого исполнительного механизма.

При достижении первым исполнительным механизмом закрытого положения на шине 1 информации о положе- НИИ первого исполнительного механизма появляется единичньш логический сигнал, который переводит мигающее свечение первого светового индикато- pa 3 положения Закрыто первого исполнительного механизма в ровное свечение, свидетельствуя об окончании процесса закрытия первого исполнительного механизма. При этом триг- гер 28 переключается в инверсное состояние, но сигнализация положения второго исполнительного механизма сохраняется, так как на входы элементов И 22 и 45 через элемент ИЛИ 9 поступает единичный сигнал с шины 1 информации о положении первого исполнительного механизма. Наличие этого сигнала при закрытом положении первого исполнительного механизма позво ляет автономно управлять и сигнализировать положение второго исполнительного механизма в тех случаях, когда возникает необходимость в проверке его работоспособности, напри- мер, в период подготовки проведения технологического процесса.

Формула

изобретения

Устройство для сигнализации состояния исполнительных механизмов, содержащее первую шину информации о положении первого исполнительного механизма, которая соединена с первы ми входами первого триггера и элемента ИЛИ-НЕ и с первьм входом первого элемента ИЛИ, выход которого : подключен к световому индикатору положения Закрыто первого испол- нительного механизма, вторую шину информации о положении первого исполнительного механизма, которая соединена с вторыми входами первого триггера и элемента ИЛИ-НЕ и с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов Икс входом формирователя короткого импульса, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым све- овым индикатором положения Открыло первого исполнительного механиз

10

IQ152025ЗО

35

до..

50

5

ма, выход второго элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым световым индикатором положения Открыто первого исполнительного механизма, выход третьего элемента И подключен к первому входу восьмого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к световому индикатору состояния линии связи между исполнительными механизмами, генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И, выход девятого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход десятого элемента И соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, пер- вьй и второй выходы первого триггера соединены с вторыми входами соответственно девятого и десятого элементов И, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к третьим входам девятого и десятого элементов И, шину Сброс, которая соединена с первым входом второго триггера, первый выход которого подключен к первым входам пятого и шестого элементов ИЛИ и к второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ подключен к вторым входам пятого и шестого элементов И, выходы которых соединены с третьими входами соответственно второго и третьего элементов ИЛИ, второй выход второго триггера подклю- чен к вторым входам первого, второго, третьего и седьмого элементов И, распределитель импульсов, первьй, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с третьими входами соответственно первого, второго, третьего и седьмого элементов И, выход шестого элемента ИЛИ подключен к первому входу одиннадцатого элемента И, первую шину информации о положении второго исполнительного механизма, которая соединена с вторым входом пятого элемента ИЛИ и через элемент НЕ подключена к второму входу восьмого элемента И, вторую шину информации о положении второго исполнительного механизма, которая соединена с вторым входом одиннадцатого элемента И, первый световой

индикатор положения Открыто второго исполнительного механизма, о.т- личающееся тем, что, с целью .повышения информативности устройства путем обеспечения сигнализации интенсивности процесса в тракте из двух последовательно соединенных исполнительных механизмов, в него введены датчик положения второ- То исполнительного механизма, преоб разователь аналогового сигнала в частоту, узел формирования сигналов промежуточного положения второго ис- полнительного механизма, двенадца- тьй, тринадцатый и четырнадцатый элементы И, седьмой, восьмой, девятый, десятьш и одиннадцатьй элементы ИЛИ, элемент запрета, шина Возврат,световой индикатор положения Закрыто второго исполнительного механизма и второй световой индикатор положения Открыто второго исполнительного механизма, первьй выход первого триггера соединен С первым входом элемента запрета, выход которого подключен к первому входу второго триггера, вторая шина информации о положении первого исполнительного механизма, соединена с вторым входом элемента запрета, датчик положения второго исполнительного механизма через преобразователь аналогового сигнала в частоту подключен к входу распределителя импульсов, выход формирователя короткого импульса соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго триггера, шина Возврат соединена с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, первая шина информации о положении второго исполнительного механизма подключена к первому входу восьмого элемента ИЛИ и к первому входу узла формирования сигналов промежуточного положения второго исполнительно

10

20

5

го механизма, первый выход которого соединен с вторым входом восьмого элемента ШШ, выход которого подключен к световому индикатору положения Закрыто второго исполнительного механизма, вторая шина информации о положении второго исполнительного механизма подключена к первому входу девятого элемента ИЛИ и к второму входу узла формирования сигналов промежуточного положения второго исполнительного механизма, второй выход которого соединен с первым .входом двенадцатого элемента И и с вторым вх.одом девятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам тринадцатого и четырнадцатого элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно десятого и одиннадцатого элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому и второму световым индикаторам положения

25 Открыто.второго исполнительного механизма, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом тринадцатого элемента И, выход первого элемента И подключен к второму входу четырнадцатого элемента И, выход генератора импульсов соединен с третьим входом узла формирования сигналов промежуточного положения второго исполнительного механизма, третий выход которого подключен к вторым входам десятого и одиннадцатого элементов ИЛИ, выход одиннадцатого элемента И соединен с третьими входами десятого и одиннадцатого элементов ИЛИ,

-п первая шина информации о положении первого исполнительного механизма подключена к второму входу шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом двенадцатого элемента И, выход которого подключен к четвертому входу одиннадцатого элемента ИЛИ.

30

5

Фиг

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и предназначено для применения в качестве средства отображения на динамических мнемосхемах, позволяющего осуществлять сигнализацию не только о статических конечных и динамического промежуточного положений двух- позиционных исполнительных механизмов, но и обеспечивать достоверность и наглядность отображения состояния в них интенсивности технологического процесса при последовательном соединении последних с другими исполнительными механизмами, обладающих, как и первые, органами контроля своих конечных положений, и может быть использовано в системах управления в газовой, химической,энергетической и др. отраслях промышленности, когда для сигнализации технологического процесса достаточна не количественная характеристика состояния. Целью изобретения является повышение информативности устройства путем сигнализации интенсивности прохождения технологического процесса в тракте из двух последовательно соединенных исполнительных механизмов. Дли этого в устройство, содержащее первую и вторую шины информации о положении первого исполнительного механизма, первую и вторую шину информации о положении второго исполнительного механизма, шину Сброс, первый и второй световые индикаторы положения Открыто первого исполнительного механизма, световой индикатор положения Закрыто первого исполнительного механизма, световой индикатор состояния линии связи между исполнительными механизмами, первый индикатор положения Открыто второго исполнительного механизма, генератор импульсов, распределитель импульсов, два триггера, формирователь короткого импульса, элемент НЕ, распределитель импульсов, одиннадцать элементов И и шесть элементов ИШ1, введены датчик положения второго исполнительного механизма, преобразователь аналогового сигнала в частоту, узел формирования сигналов промежу- - точного состояния второго исполнительного механизма, три элемента И, пять элементов ИЛИ, -элемент запрета, шина Возврат, световой индикатор положения Закрыто второго исполнительного механизма и второй индикатор положения Открыто второго исполнительного механизма. С помощью световых индикаторов формируется информация о положении исполнительных механизмов, как в крайних, так и в промежуточном, о движении исполнительных механизмов и направлении движения, а также об интенсивности прохождения технологического проиесса . 4 ил (О (Л 4 сл оэ. 4 Од

Фиг. 2

Составитель Е.Бударина Редактор Н.Тупица Техред И.Ходанич Корректор Э.Лончакова

Заказ 7287/47

Тираж 518

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг.З

Фиг.

Подписное