Устройство для программного управления Советский патент 1981 года по МПК G05B19/418 

Изобретение относится к автомати ке и может быть использовано в устройствах для программного управления хроматографическим анализом. Известно устройство для программного управления хроматографическим анализом, содержащее блок управлени блок задания скорости изменения тем пературы, блок установок температур и блок выдержки времени, причем блок управления подключен ко входу блока задания скорости изменения температуры, блока выдержки времени и блока установок температуры, другой вход которого сёязан с выходом блока задания скорости изменения температуры, а выход подсоединен к другому входу блока выдержки, подкл ченного выходом ко входу блока зада ния скорости изменения температуры ClJ, Недостатком этого устройства является то, что оно обеспечивает только одну функцию программного управления хроматографическим анали зом - программирование по временному графику температуры колонок хроматографа. По основному авт.св. №742876:изаастио устройство, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, счетчик и блок задания программ, выходы которого через основные элементы И подключены к триггерам, другие входы основных элементов И срединены с выходом делителя частоты, последовательно .соединенные элементы ИЛИ, преобразователь и блок памяти, а также.по числу триггеров - дополнительные элементы И, первые входы которых соединены с другими выходами делителя частоты, вторые входы - с выходами триггеров, а выходы - со входами элемента ИЛИ 2j . Недостатком устройства является низкая точность управления. Это объясняется тем, что выдача команд на включение и выключение узлов хроматографа, например переключателя пределов измерения, колонок и вычислительного устройства осуществляется только по временному графику, без учета изменения времени выхода хроматОграфических пиков. Время выхода их нестабильно и зависит от относительной концентрации компонентов, изменения температуры, расхода га;.аносителя и некоторых других дестабилизирующих факторов.

Устройство для программного.управения обеспечивает подачу команд а включение и выключение исполниельных устройств в соответствии с становленной-программой, при котоой подача команд во времени остаетя неизменной.

Цель изобретения - повышение точости устройства.

Эта цель достигается тем, что в стройство для программного управления введены последовательно соединенные блок определения экстремума, компаратор и два триггера, а также тре- тьи четвертые дополнительные-триггеры и по их числу - вторые и третьи дополнительные элементы И, первые входы вторых дополнительных элементов И соединены с другими выходами блока задания программы,.вторые входы - с выходом первого дополнительного триггера, а выходами - со входами третьих и четвертых дополнительных триггеров, выходы третьих дополнительных триггеров соединены с первыми входами третьих дополнительных элементов И, вторые, йходы которых соединены с выходом второго дополнительного триггера, а выходы - со вторыми входами четвертых дополнительных триггеров;

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для программного управления, на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Оно содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3, блок 4 задания программы, содержащего временные шины (единиц секунд, десятков .секунд, единиц минут, десятков минут), основные элементы И 5-8, первые дополнительные элементы И 9, 10, элемент ИЛИ 11, преобразователь 12, блок 13 памяти, основные триггеры 14 и 15, вторые дополнительные элементы И 16 и 17, третьи дополнительные элементы И 18 и 19, блок 20 определения экстремума, компаратор 21, .первый 22 и второй 23 дополнительные триг.геры, тре.тьи 24, 25 и четвертые 26, 27 дополнительные триггеры и генератор 28 одиночных импульсов . Д1ругие выходы делителя 2 частоты соединены со входами дополнительных элементов И 9, 10, выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ.

На фиг. изображен непрерывной линией сигнал U(t) представляющий хроматографические пики, а пунктирной линией изображен тот же сигнал, но задержанный блоком запаздывания на время , т.е. сигнал U(t-). Зависимость и значение производной

ii

определ1яется-как разность между

d-t

исходной функцией U(t) и задержанной

U(t-. На фиг. 2 показано изменение

аи

производной

в соответствии с изdt

менением функции U(t),Ha фиг.2& изменение выходного (управляющего) сигнала компоратора в соответствии с изменением производной.

Устройство работает следующим образом.

При включении начинает работать генератор 1 импульсов, а делитель 2 .частоты и счетчик 3 находятся в запретном состоянии. При нажатии кнопки Пуск импульс с генератора 28 ОДИНОЧНЫХ импульсов поступает на делитель 2 частоты и счетчик 3, снимается запрет и начинается отсче времени. Уровни напряжений со счетчика 3 поступают на блок 4 задания программ и, в зависимости от того, какие его цепи будут скоммутированы со входами основных элементо1в И 5 и 7, включают триггеры 14 и 15.

В процессе хроматографического анализа от детектора (на чертеже не показан) на вход блока 20 определения экстремума поступает сигнал U(t), отражающий концентрации компонентов анализируемой смеси в виде пиков (представлены непрерывной линией на фиг.2са), появляющихся в различное время. При этом на выходе блока 20 появляется сигнал, отражающий изменение производной -гг- (фиг. 2

При переходе функцией U(t)экстремального значения по максимуму/ т.е от возрастания к убыванию, производная переходит через нуль - от положительного к отрицательному значению При этом срабатывает компаратор 21 и скачком выдает отрицательный сигнал (фиг.2Ь) - команды управления (например, команды для запоминания амплитудного значения нужного пика из хроматографического спектрй).

При подключении между выходом компаратора 21 и входом триггера.22 переключателя и инвертора обеспечивается вьщача команд управления, со- ответствующих экстремсшьным точкам по максимуму.

При этом представляется возможным фиксирование амплитудных значений сигналов пиков анализируемой смеси, запоминания их с помощью отдельного блока памяти/ аналогичного блоку 13 памяти, и использовать запомненные сигналы для управления. Вспомогательные цепи (остановка, сброс и др.) и упомянутые блоки J переключатель, инвертор, дополнительный блок памяти), а также связи между ними на .чертеже не показаны.

При переходе функцией экстремального значения по Минимуму от убывания к возрастанию производная переходит через нуль от отрицательного к положительному значению и компаратор 21 скачком вьвдает положительный сигнал управления (фиг.2Ь), используемый для команд на переключени« колонок, переключение пределов измерения и других операций. Триггер 22 запускается положительными импульсами, полученными с выходного сигнала компаратора 21. Выходной сигнал (импульс) триггера 22 поступает на элементы И 16 и 17. На другие входы элемента И 16 посту пают сигналы по цепям десятков минут, единиц минут и десятков секУНд Цепи для передачи сигналов единиц секунд с делителя 2 частоты к элементу И 16 не подключаются. При этом т.е. при наличии уровней напря жения на остальных входах элемента И 16) срабатывание элемента И 16 про исходит за счёт поступающего импульса с триггера 22 всегда в момент времени прохождения экстремума. Временные команды, поступающие на элемент И 16 с шин десятков минут, единиц минут и десятков секунд блока 4 Задания программ обеспечивают выбор из спектра хроматографических пиков, только тех пиков, которые необходимы для регулирования, управления, переключения диапазонов, запоминания, обсчета и передачи информации на ЭВМ задействованных в АСУ. Установка в блоке 4 задания .программ численного значения десятков секунд определяетс пределом возможного диапазона перемещения времени выхода хроматографических пиков. При срабатывании элемента И.16 его выходной сигнгш поступает на вхо триггера 26 и происходит включение (в других случаях переключение) исполнительного устройства. Одновремен но выходной сигнал элемента И 1б поступает на вход триггера 24, выходной сигнал (уровень) которого поступает на вход элемента И 18, а.на вто рой его ВХОД поступает сигнал (импульс) с выхода второго дополнительного триггера 23. Выходной сигнал триггера 23 появляется при прохождении второго экстремума, т.е. очередного экстремума по минимуму. При это происходит срабатывание элемента И Г8, и триггер 24 возвращается в исходное состояние, отключения (или переключения исполнительного устрой ства. . Таким образом от сигнала очередно го экстремума по минимуму происходит одновременное точное отключение (так как в этой точке ЁЫХОД компонента окончен) и своевременное включение исполнительного устройства для измерений пика очередного компонента. Так как выходы части основных триггеров 14 и 15 соединены с первым входами элементов И 9, 10, а вторые их входы, соединены с соответствуют щими выходами делителя 2 частоты, то в зависимости от установленной программы, на элемент ИЛИ 11 поступают импульсы соответствукадей частоты, что определяет скорость подъема температуры. Выходные сигналы элемента ИЛИ 11 поступают на преобразователь 12, подключенный ко вход блока 13 памяти. Выходной сигнат блока 13 памяти растет пропорционально числу импульсов, поступающих на преобразователь 12 числа импульсов, в электрическом напряжении. Возрастанлдее выходное напряжение с блока 13 памяти используется как сигнал управления, поступающий на вход усилителя терморегулятора (на схеме-не показан). Таким образом, при управлении хроматографическим анализом с помощью предлагаемого устройства обеспечивается повышение точности измерения состава анализируемых веществ, а следовательно и более точное значение управляющих сигналов регулирования технологических процессов на производственных линиях. Это позволяет повысить качество продукции, выпускаемой в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, химической. и других отраслях промышленности, где применяются- прогуьиштенные хроматографы. , Формула изобретения Устройство для программного управления по авт.св. №742876, отличающееся тем, что, с цеЛью повьлиения точности устройства, в него введены последовательно соединенные блок определения экстремума, компаратор, первый дополнительный триг-, гер и второй дополнительный триггер, а Также третьи и четвертые дополнительные триггеры и по их числу - вторые и третьи дополнительные, элементы И, первые входы вторых дополнительных элемс нтов И соединены с другими выходами блока задания программы, вторые входы - с выходом первого дополнительного триггера, а выходами - со входами третьих и четвертых дополнительных триггеров, выходы третьих дополнительных триггеров соединены с первыми входами третьих дополнительных элементов И, вторые входы которых соединены с выходом второго дополнительного триггера, а выходы - со вторыми входами четвертых ополнительных триггеров. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 498608, кл.2С 05 D 23/19, 1974. . 2i Авторское свидетельство СССР 742876, кл. G 05.0 23/13, 12.08.77 (прототип).