Система управления Советский патент 1980 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к автоматике и можетбыть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Известна система управления, содержащая регулятор, датчик, исполнительный механизм, задатчик, выполнен ный в виде интегратора с памятью, и блок управления lj. Однако такая система управления не позволяет производить изменение задания регулятору от внешнего источника, например от вычислителя, или. реализовать режим непосредственного управления от вычислительного устрой ства. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система управления, содержащая вычислитель , к первому входу которого подключен блок ручного ввода, ко вто рому входу - первый выход блока управления, к третьему входу - выход первого блока интегрирования и первый вход релейного регулятора, к четвертому входу - второй вход релей ного регулятора и выход датчика, к первому выходу через блок аварийного переключения - вход блока управления, ко второму и третьему выходам соответственно - первые входы первого и второго блоков интегрирования, к четвертому выходу - вход первого индикатора, второй и третий входы второго блока интегрирования соединены соответственно со вторым выходом блока управления и выходом релейного .регулятора, а выход - со входа- . ми исполнительного механизма и второго индикатора f2j . Однако такая система не позволяет реализовать многофункциональное управление, т.е. работу системы управления в режимах: регулирование релейным регулятором, регулирование непосредственно от вычислителя, регулирование релейным регулятором с выдачей задания от вычислителя, ручное управление, что ограничивает область применения данной системы. Кроме того, система не позволяет осуществлять контроль правильности отработки управляющих сигналов, что снижает.ее надежность. Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности системы.

Эта цель достигается тем, что в системе управления выход второго блока интегрирования соединен с пятым входом вычислителя, пятый выход которого подключен ко второму входу первого блока интегрирования, а третий, четвертый и пятый выходгл блока управления соединены соответственно с третьим входом первого блока интегрирования, с четвертым входом вторфго блока интегрирования и шестьм входфм вычислителя.

Н4 чертеже представлена функцио.налырая схема системы управления.

Система управления содержит датчик i, релейный регулятор 2, первый блок;3 интегрирования, второй блок 4 интегрирования, исполнительный механизм, 5, блок 6 управления, блок 7 аварийного переключения, вычислитель 8, блок 9 ручного вводд, первый индикатор 10, второй индикатор 11, положения 12,13 и 14 переключателя блока управления, контакты 12 и 12 .13. и ISg , 14 и 142, переключателя, соответствующие этим положениям, кнопки 15 Больше, кнопки 16 Меньше и кнопку 17 переключения параметров контура управления,

К первому входу вычислителя 8 подключен блок 9 ручного ввода, ко второму входу - первый выход блока 6 управления, к третьему входу - выхо первого блока 3 интегрирования и первый ;вход релейного регулятора 2, а к четвертому входу - второй вход релейнего регулятора 2 и выход датчика 1, Первый выход вычислителя 8 через бло 7 аварийного переключения соединен со входом блока 6 управления, второй и третий выходы - с первыми входами первого 3 и второго 4 блоков интегрирования соответственно, а четвертый выход -,со входом первого индикатора 10, .Второй и третий входы второго блока интегрирования 4 соединены соответственно со вторым выходом блока .$ управления и выходом релейного регулятора 2, а выход -со входами исполнительного механизма 5, второго индикатора 11 и пятым входом вьачислителя 8, Пятый йыход вычислителя 8 подключен ко второму входу первого блока 3 интегрирования, а третий, чевер ый и пятый выхода блока б управлния соединены соответственно с третьим -входом первого блока 3 интегрирования, с четвертым входом второго блока-4 интегрирования и шестым входом вычислителя 8.

Блоки 3 и 4 интегрирования пред.назначены для преобразования входных сигналов от вычислителя 8, блока 7 управления и релейного регулятора 2 в сигнал постоянного.тока. Первый блок 3 интегрирования не соединен с релейнЕлм регулятором, так как этот блок предназначен для установки задания регулятору. Кроме того, блоки 3

и 4 интегрирования имеют входы (вторые) , которые предназначены для переключения других входов. То есть, в зависимости от сигнала на втором входе происходит запрет двух входов, и преобразование осуществляется только по одному из них. Установлено следующее соответствие между сигналами на втором входе и другими входами первого и второго- блоков интегрирования: сигнал 0,0 на втором входе - открыт первый вход Г сигнал 0,1 - открыт третий вход блока 3 интегрирования и четвертый вход второго блока интегрирования; сигнал 1,0 - открыт третий вход во втором блоке интегрирования, (при сигнале 1 молсет быть принято напряжение отрицательной полярности,

Блок 6 управления содержит переключатель режимов работы, который может находиться в одном из трех положений: 12 - ручное управление, 13 - автоматическое управление от релейного регулятора .2, 14 - автоматическое управление от вычислителя 8 элементы дистанционного управления типа кнопок 15 Больше - 16 Меньше и кнопку 17 переключения параметров контура управления. -Кнопки 15 используются для установки задания релейному регулятору 2 и соединены с первым блоком 3 интегрирования, а кнопки 16 используются для изменения сигнала на исполнительный механизм 5 и соединены .со вторым блоком 4 интегрирования ,

Индикатор 11 предназначен для контроля сигнала на исполнительный механизм 5, Блок 7 аварийного переключения предназначен для безударного перехода с режима автоматического управления от вычислителя 8 на режим автоматического управления от релейного регулятора 2 при отказах вычислителя 8 и может содержать, например, реле и размыкающийся контакт этого реле.

Блок 9 ручного ввода может бытьреализован, например, в виде набора кнопок.

Развитие автоматизированных систем управления технологи ескими процессами (АСУТП) с использованием управляющих вычислительных машин (УВМ), большое количество и разнообразие решаемых ими задач, например таких, как оптимальное управление с выдачей задания регулятору, непосредственное управление от УВМ без решения задач оптимизации и с их решением и др. приводят к необходимости :реализовать,. многофункциональные системы правления. Кроме того в настоящее время УВМ не позволяют полностью исключить из системы управления средства локальной автоматики, что еще более усложняет их техническую реализацию. Предлагаемая система управления реализует следующие режимы работы: ручное управление, автоматическое управление от рел йного регулятора с выдачей задания оператором, автоматическое управление от рел йного регулятора с вьадачей задания вычислителя (решение задач взаимосвязанного и/или оптимального упр вления J; автоматическое управление от вычислителя (замена релейного регулятора ;автоматическое управление от вычислителя с одновременным решением задач взаимосвязанного и/или оптима льного управления с автоматическим безударным переходом с режимов упра ления от вычислителя на режим автоматического управления от релейного регулятора). Рассмотрим работу системы в различных режимах управления. Ручное управлениеПереключатель блока б управления находится в положении 12. Через кон такты 12 и 13 на второй вход второго блока 4 интегрирования поступа ет сигнал 0,1, что обеспечивает откр тие его четвертого входа. При помощи кнопок 16 оператор может изменять положение исполнительного механизма ,5. Кнопки 16, с целью исключения одн временного их включения, выполнены, например, по схеме с электрической блокировкой. Значение сигнала на исполнительный механизм 5 поступает также на индикатор 11, что необходи мо при пусковых и аварийных ситуациях технологического процесса, когда требуется быстрая реакция оператора на изменение технологического режима В этом случае, как правило, оператор обслуживает большое количество систем управления, поэтому использование для целей контроля сигнала на исполнительный механизм индикатора 10 при помощи кнопки 17 неприемлемо так как это требует дополнительного времени. Выход первого блока 3 интегриров ния соединен с вычислителем 8, ко торый, получив информацию о состоянии системы управления (на вход вычислителя 8 поступает сигнал 0,0 от контактов 13 и 142 ) видает на второй вход первого блока 3 интегрирования сигнал 0,1, что обеспечивает открытие его третьего входа, т.е. имеется возможность установки задания релейному регулятору 2 с помощью кнопок 1 Это необходимо при переходе с ручного управления на режим управления от релейного регулятора, для чего произ водится вьгзов параметров контура управления на индикатор 10, который может содержать несколько цифровых и аналоговых приборов или электроннолучевую трубку, нажатием кнопки 17. Далее при помощи кнопок 15 производится сравнение сигналов Задание и , которые поступают на входы релейного регулятора 2. При достижении равенства сигналов Задание и Параметр осуществляется переключение на рел(им управления от релейного регулятора. Автоматическое управление от релейного регулятора. Переключатель блока 6 управления находится в положении 13. Через контакты 12 и 13 на второй вход второго блока 4 интегрирования поступает сигнал 1,0, что обеспечивает открытие его третьего входа, т.е. выходкой сигнал релейного регулятора 2 через блок 4 ннтегрирован1 я поступает на вход исполнительного механизма 5. Вычислитель 8, получив информацию о состоянии системы fсигнал 1,О от контактов 132 ) изменяет сигнал на втором входе первого блока 3 интегрирования, т.е. имеется возможность установки задания релейному регулятору 2 с помощью кнопок 15. В случае необходимости оператор может контролировать пара-метры контура управления на индикаторе 10 при помощи кнопки 17. Все параметры контура управления также поступают на вход вычислителя 8, чем обеспечивается безударный переход на рёжкм автоматического управления от вычислителя. Автоматическое управление.от релейного регулятора с выдачей задания от вычислителя. Данный режим управления реализуется при том ке положении переключателя, т.е. пepeкЛлJчaтsль находится в положении 13. Сигнал на вход вычислителя 8 о необходимости решения задач многосвязанного и/или оптимального управленияпоступает от блока 9 ручного ввода нажатием соответствующей клавиши. Такое техническое решение обусловлено следующим. При большом количестве систем управления для различного рода задач может быть использовано различное сочетание систем. Например, имеется 30 систем управлений, которые могут быть использованы при решении 10 задач взаимосвязанного и оптимального управления. При этом первая задача охватывает 1,2,3,4,5 системы, вторая - 3,4,6,12,25,30 системы, третья - 1,17,25,26,27,28,30 системы и т.д. Размещение соответствующих переключателей режимов На подключение выдачи задания от вычислителя 8 на каждом блоке 6 управления является нецелесообразным, так как оператору необходимо помнить информацию о соответствии задач и cиcaeгv1 и самому производить подключение.

В дампсм слу-:ае зычиспитель 8 , попуч.п, инфор -1ацию от блока 9 ручного ввода о необходиг-юсти решанил ог-ределенкок задачн к ;мея т :кформацию о cociORHHVi систем управления ( контак гы 13fj и 14„ ), прор1зводят изменение сигнала на втором входе первого 3 интегрирования с 0,1 на 0,0 и:ооуществляет выдачу задания релейHtte-i регуляторам соответстзующих систем путем подачи сигналов на вход а G jiOKa 3 интегрирОЕания. Если одна-ифи несколько кул;ных систем находз;ятcg на ручном управлении то вычислит0ль делает оператору соответствующе с|эобщёние. Кроме того, решение задач|1 может произзодиться к в том олу4eie, если- чг).сть из необходкь-ых скстем н.ходится в режиме управления от зы 4 слителя, а различие в выдаче эадан|ия регуляторам компенсируетск прогр н ым путем. Автоматическое ; управление от вычислителя : Переключатель блока б управления Находится в положении 14. Через конуакты 12.1 и 13 на второй вход в-торого блока 4 интегрирования доступа4т сигнал 0,0, что обеспечивает Открытие входа, т.е. выходной сигнал вычислителя 8 через блок интегриро ания поступает на вход исполнительного механизма 5. Вычислитель, полупив информацию о состоянии системы управления ( сихнал О , 1 от контактов 13 и Устанавливает сигнал ОД навтором входе первого блока 3 интегрирования. Это приводит к открытию входа 3 первом блоке интегриро-)3с1ния. В данном случае задание регулятору, реализованному программным путем в вычислителе 8, устана вливается при помощи кнопок 15 блока управления через первый блок 3 интегрирования. На входы релейного регуля-тора 2 поступают сигналы от датчика и первого блокс 3 интегрирования, т . е .релейный регул ггор находится в режиме слежения, что обеспечивает безударный переход режима упрггвлення от вычислителя на режим управления, от релейного регулятора..

Автоматическое управление от вычислителя с одновременным решением задач взаимосвязанного и/или оптимального управления.

.В режиме управления переключатель блока б управления находится в положении 14. Для реализации рей(има автоматического управления от вычислителя с одновременны решением задач взаимосвязанного и/или оптимального управления необходимо подать на вход вычислителя В сигнал из блока 9 ручного ввода, нажав соответствующую клавишу. Вычислитель 8, получив сигнал о необходимости ре-шения определенной задачи, производит подачу c:nrHa.iia 0,0 i-:a второг, вход первого б:;ока 3 интегрирования, что приводит к открытию канала а этого блока. Вычис;гитель 8, решая поставленную задачу, определяет величину за.дания регулятору и осуществляет выдачу этого задания регулятору, реализованному програгччмным путем, и релейному регулятору 2 через первый блок 3 интегрирования, второй

f. вход которого открыт, т,е, релейный регулятор 2 и в этом случае находится в режиме слежения.

Автоматический безударный переход с режима, управления от вычислителя на режим управления от релейного

регулятора.

Переключатель 6 управления находится в положении 14. При работе вычислителя 8 реле блока 7 аварийноIo переключения находится под током

0 и размыкающийся контакт этого реле „ Следовательно сигнал, например, отрицательного напряжения не поступает на вход блока б управления, и при любых положениях переключателя

5 сигнал через контакты 14, и 122 на второй вход второго блока 4 интегрирования не поступает. При возникновении отказа вычислителя 8 (например исчезновение питания) реле обесточиQ Бается и контакт замыкается. В этом случае отрицательное напряжение (ойгнал 1 J через замкнут1-ле контаачгы 14ji и 12 постулаэт на второй вход второго блока 4 интегрирования, что

5 приведет к установлению на этом входе сигнала 1,0, Это соответствует открытию вхо,да с , т.е. выходной сигнал от релейного регулятора 2 через блок 4 интегрирования поступает на вход исполнительного механизма 5. Но так как при управлении от вычислителя релейный регулятор 2 постоянно находится в режиме слежения, то произойдет безударный переход на режим упра... )5ления от релейного регулятора. использование изобретения позволяет увеличить эффективность автоматизированных систем управлени за счет реализации рась-1иренного набора функииона.льнь;1Х задач и повышения надежности.

Формула изобретения

Система управления,, содержащая 55 вычислитель, к первому БХО..ЦУ которого подключен блок ручного ввода, ко второму входу - первый выход блока управления, к третьему входу - выход первого блока интегрирования и 60 первый вход релейного регулятора, к четвертому входу - второй вход релейного регулятора и выход датчика, к первому выходу через блок аварийного переключения - вход блока управлеi55 НИИ, ко второму и третьему выходам соответственно - первые входы первого и второго блоков интегрирования, к четвертому выходу - вход первого индикатора, второй и третий входы второго блока интегрирования соединены соответственно со вторым выходо блока управления и выходом релейного регулятора, а выход - со входами исполнительного механизма и второго ин дикатора, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности системы, в ней выход второго блока интегрирования соединен с пятым входом вычислителя, пятый выход которо0го подключен ко второму входу первого блока интегрирования, а третий, четвертый и пятый выходы блока управления соединены соответственно с третьим входом первого блока интегрирования, с четвертым входом второго блока интегрирования и шестым входом вычислителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл, G- 05 В 11/28, 1973. 2. Приборы и системы управления, 1974, № 5, с.29-36, рис.5 и 1ба {прототип).

V

LtL-JtLJ

J lir Tljr ГТАГТИ-г

|u t.. k

a

Щ г У г У jtob сфьh

h

t r