Устройство для управления отбором фракций газового хромотографа Советский патент 1977 года по МПК G05B19/418 

1

Изобретение относится к области автоматического управления и может применяться для управления процессами отбора фракций в трепаративной газовой хромотографии.

Известны автоматические устройства для управления отбором фракций в препаративной хромотографии 1, 2, 3, включающие хромотографический детектор, электронные самописцы, задатчик программ отбора фракций и систему реле, осуществляющих включение и выключение клапаиов отборника фракций. Все эти устройства содержат больщое число механических передач и электромеханических реле, а программные возможности, заложенные в их схемы невелики. Структура этих устройств не позволяет надежно управлять установкой уровня отбора фракций и не дает возможности отбирать чистые фракции.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является автоматический коммутатор отбора фракций 4, содержащий блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу детектора, второй вход -к выходу блока опорных напряжений, а выход - к первому входу распределителя импульсов, логический блок, первый вход которого подсоединен к выходу распределителя импульсов и первому входу блока индикаторов, первый выход логического блока - к второму входу распределителя импульсов, второй выход - -к входу блока опорных напряжений, третий выход через блок усилителей - к блоку исполнительных механизмов и второму входу блока индикаторов.

Однако этот коммутатор имеет некоторые недостатки, например отсутствие возможности комбинировать программы отбора фракций из различных подпрограмм, кроме того, наличие в приборе большого количества механических передач (реле направления движения, самописцы с реохордами, движки потенциометров, щаговый искатель и т. д.), обладающих люфтами, приводит к снижению точности устройства и смещиванию фракций отбираемых веществ; использование в качестве задатчика программ потенциометров не позволяет быстро и точно менять установку заданных потенциалов и также снижает алгоритмические возможности в управлении процессом отбора фракций. Все эти недостатки не позволяют достичь высокой частоты отбора фракций в газовом хромотографе.

Цель изобретения - улучщение чистоты отбора фракций.

Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены регистр подпрограм-м, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и четвертому выходам логического блока, а выход регистра подпрограмм соединен с вторым входом логического блока, и счетчик циклов, вход и первый выход которого подключены соответственно к пятому выходу и третьему входу логического бло-ка, а второй выход счетчика циклов - к третьему входу блока индикаторов.

На чертелсе представлена блок-схема устройства для автоматического управления отбором фракций газового хромотографа.

Она содержит детектор 1, подключенный к одному из входов блока 2 сравнения, распределитель 3, регистр 4 подпрограмм, логический блок 5 управления, блок 6 опорных напряжений, индикаторы 7, блок 8 усилителей, счетчик 9 циклов, блок 10 исполнительных механизмов. Выход блока 2 сравнения подключен к первому входу распределителя 3. Первая груяпа выходов И логического блока 5 управления соединена с входами распределителя и регистра 4 Подпрограмм, вторая группа выходов 12 - с блоком 6 опорных напряжений, третья груяпа выходов 13 - с блоком 8 усилителей и через них с индикаторами 7 и блоком 10 исполнительных механизмов, четвертая группа выходов 14 с регистром подпрограмм и, наконец, пятая группа выходов 15 - с входом счетчика 9 циклов. Выход блока 6 опорных напряжений связан с вторым входом блока 2 сравнения, выходы распределителя 3 - с индикаторами 7 и одновременно с первой группой входов 16 логического блока 5 управления. Выходы регистра 4 подпрограмм подключены к второй группе входов 17 логического блока управления, к третьей группе входов 18 которого подсоединены выходы счетчика 9 циклов. Вторая группа выходов 19 счетчика циклов соединена с индикаторами 7.

Перечисленные блоки имеют следующее функциональное назначение. Детектор 1 Предназначен для преобразования неэлектрического измеряемого Параметра в электрическое напрял ение. Блок 2 сравнивает это напряжение с сигналами, формируемыми блоком 6 опорных напряжений по вводимой программе. Распределитель 3 при каждо.м совпадении уровней сигналов на входах блока сравнения переключается на один шат и при этом переключает сигналами на своих выходах управляемые ключи в логическом блоке 5 управления. Тем самым распределитель и логический блок преобразуют параллельно введенную информацию о составе программы в последовательность операций, распределенную по шагаМ. Регистр 4 подпрограмм хранит информацию о подпрограммах и выдает ее по требованиям, поступающим из логического блока 5. Логический блок состоит из четырех задатчиков программ, содержащих логические ключи по количеству операций в максимальной по сложности подnporpaMivfe. Внешними входами логических ключей управляет оператор, записывая с их помощью последовательность работы хромотографа. Эта запись преобразуется в последовательность «оманд, управляющих остальными блоками при совпадении сигналов с распредеяителя, регистра подпрограмм и входной информации, введеННой в логический блОК. Логический блок управляет переключениями всех перечисленных блоков и элементов в соответствии с введенной программой, записанной в

5 регистре и распределителе, ин|формацией и логическими функциями, заложенными аппаратурно в структуре самого логического блока. В счетчик 9 циклов заносится число повторений подпрограмм, за которым он и следит.

0 Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в память логического блока 5 управления вводится информация о количестве исследуемых циклов, длине каждого цикла по количеству пиков иапряжения,

5 о номерах отбираемых Пиков напряжения в каждом цикле, потенциалы для каждого отбираемого пика - начало отбора и конец отбора, и номера соответствующих ловушек для каждого отбираемого вещества. После этого включается хромотограф и с детектора I на вход блока 2 сравнения начинают поступать входные потенциалы. На второй вход блока сравнения поступает потенциал начала отбора с блока 6 опорных напряжений. При уравнива5 НИИ входных Потенциалов на входах блока сравнения, последний выдает сигнал на выходе о начале первого пика напряжений И этим сигналом переключает распределитель 3 в первое состояние. Появляется сигнал на одном из

0 выходов распределителя. Включается соответствующий индикатор 7, сигнализирующий номер пика на входе, по первой группе входов 16 логического блока 5 управления опрашивается входная информация о номерах отбираемых пиков. Если первый пик должен быть отобран, то логический блок управления по второй группе выходов 14 выдает запрос «а программу отбора в регистр 4 подпрограмм. Регистр подпрограмм сигналами на своих выходах включает в логическом блоке управления (по входам 17) программу выбора ловушки для отбора заданного пика. Преобразовав полученную по входам 17 информацию и с учетом предварительной записи в памяти, логический блок 5 управления включает соответствующий выходной усилитель блока 8 и через него индикатор 7 и клапан заданной ловушки. Одновременно, ъ соответствии с заданной программой, передаются сигналы в блок опорных

0 напряжений по выходам 12 логического блока управления. Эти сигналы устанавливают новый опорный Потенциал, который подается на второй вход блока 2 сравнения. Это потенциал конца отбора. При достижении этого лотенци5 ала на выходе детекто.ра 1 блока 2 сравнения переключает распределитель 3 на следующий щаг. Это пауза между пиками воспринимаемых напряжений. Логический блок управления при этом отключает ловущки и переключает

0 регистр подпрограмм на один шаг. Регистр подпрограмм, переключаясь на один щаг, вводит В логический блок следующую по порядку информацию о номере отбираемого пигка и его начальном потенциале. Соответствующая ин5 формация передается логическим блоком управления по выходам 12 блоку опорных напряжений. Одновременно опрашивается заданная запись длины цикла. Если заданная длина |Цикла исчерпана, то логический блок управления оо выходам 11 переводит распределитель и регистр Подпрограмм в начальное состояние и одновременно переключает счетчик 9 циклов сигналом по выходам 15. Счетчик циклов включает соответствующий индикатор 7. Если заданный цикл не исчерпан, то устройство -продолжает выполнять заданную для него программу, при этом с каждым новым шагом работа устройства повторяется, начиная с переключения распределителя на один шаг, опроса заданных программ и т. д. Пусть теперь не задано, что отмеченный детектором на входе устройства пик напряжения должен включать какую-либо ловушку для отбора. Тогда логический блок управления пропустит этот лик и не выдаст сигнала на выходах к выходным усилителям. Регистр подпрограмм остается в прежнем положении. Ловушки не включатся, а устройство будет ожидать следующих пиков входных напряжений. После отработки заданного числа подпрограмм устройство отключается счетчиком циклов.

Логическое управление входами блока опорных напряжений позволяет сделать выходные потенциалы Независимыми от нагрузки. При этом развязываются выходы 12 логического блока управления от входа блока сравнения и повышаются точность и стабильность установки опорных напряжений.

Расчеты показывают, что нри емкости регистра 10 бит и емкости распределителя 20 бит количество различных вариантов программ по уровням и последовательностям отсчета равно 1,95-10°. Такое значительное число вариантов отсчета дает возможность более точно устанавливать заданную программу и легче реализовать более точные варианты отбора. Сравнительный анализ работы хромотографа с предложенным и известными блоками управления позволяет утверждать, что предложенный блок управления отбором фракций повышает точность установки и выполнения программ и тем самым улучшает чистоту отбираемых фракций. Экономическая эффективность одного прибора ло предварительным расчетам составляет 5464 руб.

Формула изобретения

10

Устройство для управления отбором фракций газового хромотографа, содержащее блок сравнения, первый вход которого .подключен к

выходу детектора, второй вход - к выходу блока опорных напряжений, а выход - к первому входу распределителя импульсов, логический блок, первый вход которого подключен к выходу распределителя импульсов и первову входу блока индикаторов, первый выход логического блока подключен к второму входу распределителя -импульсов, второй выход-к входу блока опорных напрял ений, третий выход через .блок усилителей - к блоку исполнительных механизмов и второму входу блока индикаторов, отличающееся тем, что, с целью .повыщения чистоты отбора фракций газа, оно содержит регистр подпрограмм, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и четвертому выходам логическото блока, а выход регистра подпрограмм соединен с вторым входом логического блока, и счетчик циклов, вход и первый выход которого подключены соответственно к пятому

выходу п третьему входу логического блока, а второй выход счетчика циклов подключен к третьему входу блока индикаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авт. св. № 288404, кл. G 01N 31/08, 1967.

2.Авт. св. № 363914, кл. G OIN 31/08, 1972.

3.Патент США N° 3533218, кл. 55-386, 1970.

4.Авт. св. № 177680, к-л. G 01N 31/08, 1963.