Система связи электронно-вычислительной машины с пневматическими регуляторами Советский патент 1982 года по МПК G05B15/00 G05B7/04 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к системам связи электрон но-вычислительной машины с пневматичес кими регуляторами, работающими в автом тизированных системах централизованного контроля и управления непрерывными технологическими процессами. Известна система связи электронновычислительной машины (ЭВМ) с пневматическими регуляторами, содержащая пневмоэлектро- и электропневмопреобразо тели, пневмореле, трехпозиционные переключатели режимов работы, задатчики автоматического и ручного управления и нормально замкнутые пневмоклапаны Однако такая система требует для своей реализации использования индивидуальных пневмоэлектро- и электропнев- мопреобразователей для каждого из пневматических регуляторов, входящих в состав системы. В результате резко возрастают затраты на реализацию системы 2 связи и снижается быстродействие си15 темы в целом.. . Известна также .система связи ЭВМ с пневматическими регуляторами, соде{ жащая кнопки управления больше и меньше, кнопки .задания режима, кнопки вызова, кнопку контроля, каналы параметров и управляющтк сигналов к испепнительным механизмам, преобразователь аналоговый пневмосигнал - ток, коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами параметров, номиналов и давления на исполнительном механизме, показывающий прибор и преобразователь ток - аналоговый пневмосигнал, вход которого соединен с ЭВМ 2. Недостатком этой системы является то, что она обладает ограниченными возможностями в отношении повышения быстродействия, так как задание регулятору может изменяться в ней постепенно, небольшими приращениями.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности к достигаемому ре зупьтату является система связи ЭВМ с пнеи 1атическими регуляторами, содержащая кногаш управления Больше или Меньше, кнопки задания режима, кнопки вызова, кнопку контроля, каналы парамет ров и управляющих сигналов к исполнительным механизмам, коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами параметров, номиналов и давления на испол- нительном механизме, показывающий прибор, преобразователь ток аналоговый пневмосигнал, вход которого соединен с ЗВМ, первый, второй, третий й.Гчетвертые электропневмопреобразователи, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой И седьмой пневмоэлектропреобразователи, первое, второе и третье пневмореле, блок групповых задатчиков номиналов, элементы ИЛИ, узел блокировки кнопок вызова и триггеры, входы которых соединены с выходами кнопок задания режима и элементов ИЛИ, а выходы - с управляющими входами регуляторов, входы блока груп- повых задатчиков номиналов соединены через элементы ИЛИ с к1-юпками вызова, а выходы - .с камерами задания регуляторов, -выходы, элементов ИЛИ соединены с входами показывающего прибора и коммутатора, выходы и управляющие входы кнопок вызова связаны с узлом блокировки кнопок вызова, выходы кнопок задания режима соединены через пятый, шестой И седьмой пневмоэлектропреобразователя с ЭВМ, входы четвертых электропневмо преобразователей связаны с ЭВМ, а вы-ходы с входами элементов ИЛИ з. Недостатком, известной системы явля™ ется то, что суммарная ее погрешность по каналу корректировки задания пненма тическому регулятору от ЭВМ может доотигать 2% (в основном за счет погрешности пнену1атических элементов сравнени и необходимости введения в низ зоны нечувствительности) .. такой ггогрешности в ряде случаев с учетом незначительной величины корректирующего СИР« нала существенно искажает величину оптимального задания, поступающего от ЭВМ к пневматическому регулятору.

Цель изобретния повышение точности системы.

Поставленная цель достигается тем, что система, содержащая кнопки управления Больше и Меньше, кнопки задания кнопки вызова, кнопку контроля, кйналы параметров и управляющих сигналов к исполнительнь м механизмам.

коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами параметров, номиналов и давления на исполнительные механизмы, показывающий прибор, преобразователь

ток -- аналоговый пневмосигнал, вход которого соединен с ЭВМ, первый, второй, третий и четвертые электропневмопреобразователи, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователи, первое, второе И третье пневмореле, блок групповых за- датчиков номиналов, элемент ИЛИ, узел j блокировки кнопок вызова и триггеры, входы которых соединены с выходами кно5 пок задания режимов и элементов ИЛИ, а выходы - с управляющими входами регуляторов, входы блока групповых задатчиков номиналов соединены через элементы ИЛИ с кнопками вызова, а выходы с камерами задания регуляторов, выходы .элементов ИЛИ соединены с входами показывающего прибора и коммутатора, выходы и управляющие входы кнопок вызова связаны с узлом блокировки кнопок вы5 зова, выходы кнопок задания режима соединены через пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователи с ЭВМ, входы четвертых электропневмопреобразователей связаны с ЭВМ, а выходы 0 с входами элементов ИЛИ, содержит двухмембранные пневмореле и преобразователь аналоговый пневмосигнал - ток, при этом выходы ЭВМ через последовательно включенные первый и второй электропнев

5 мопреобразователи, первое И второе пне&мореле и первый и второй пневмоэлектропреобразователи связаны с входами блока групповых задатчиков номиналов., выходы кнопок управления Больше и МеньQ ше связаны с входами первого и второ- |

го пневмореле, выходы элементов ИЛИ соеГ

динены через четвертые пневмоэлектропреобразователи с ЭВМ, управляющие входы третьего пневмореле и первого, 5 второго, третьего и четвертого двухмембранных пневмореле соединены с выходом кнопки контроля, входы третьего т-1евмореле связаны с выходом преобразователя ток - аналоговый пнев- мосигнал и коллектором номиналов кга гмутатора, а выход через первое двухмембранное пневмореле с показывающим прибором, входы второго и третьего двухмембранных пневмореле соединены с коллекторами управляющих сигналов и параметров коммутатора, а выходы с показывающим прибором, другие упра&ляющиё входы первого, второго, третьего и четвертого двухмембранных пневмореле связаны через третий электропреобразова тель с ЭВМ, выход четвертого двухмембранного пневмореле .соединен с третьим пневмоэлектропреобразователем, вход преобразователя аналоговый пнев- мосигнал - ток соединен с коллектором номиналов, а выход с ЭВМ. На чертеже показана принципиальная схема предлагаемой системы связи. Система содержит ЭВМ 1, первый электропневмопреобразователь (ЭПП) 2, второй ЭПП 3, первое 4 и второе 5 пне. мореле, кнопку 6 управления Больше и кнопку 7 управления Меньше , первый пневмоэлектропреобразователь (ПЭП) 8, второй ПЭП 9, блок 10 групповых задатчиков номиналов, элементы ИЛИ 11, кнопки. 12 вызова параметров, узел 13 блокировки кнопок 12 вызова, регуляторы 14, каналы 15 параметров, коммутатор 16, коллектор 17 номиналов, коллектор 18 управляющих сигналов, коллек тор 1% параметров, третье пневмореле 20, внопку 21 контроля, первое 22, второе 23, третье 24 и четвертое 25 двухмембранные .пневмореле, третий ПЭП 26, показывающий прибор 27, третий ЭПП 28, преобразователь 29 ток аналоговый пневмосигнал, преобразовател 30 аналоговый пневмосигнал - ток, четвертые ЭПП 31, четвертые 32, пятый 3 шестой 34 и седьмой ПЭП 35 триггеры 36, кнопки 37 - 39 задания режима и к налы 40 управляющих сигналов давлением исполнительным механизмом. Система работает следующим образом Для контроля того или иного контура автоматического регулирования оператор нажимает на соответствующую кнопку 12 Гвызова параметров. Выходной сигнал кно ки 12, пройдя элемент ИЛИ 11, поступает на соответствуюпшй командный вход коммутатора 16, обеспечивая срабатывание последнего и коммутацию в коллек- тор 17 номиналов, коллектор 18 упра&ляющих сигналов и коллектор 19 параметров входных и выходных сигналов соо ветствующего регулятора 14; последние через верхние контакты третьего пневмореле 2О и первого 22, второго 23 и третьего 24 двухмембранных пневморепе поступают на измерительные входы nt казывающего прибора 27 Поступление вы ходного сигнала кнопки 12 вызова па- раметров на соответствующий управляющий вход показывающего прибора 27 обеспечивает появление в его лицевой прорези (не показана) соответствующей контролируемо му параметру абсолютной шкалы. При необходимости перевода контура , регулирования с ручного режима в режим автоматической стабтшизашги параметра оператор тшжимает на кнопку 38 задания режима; при эток соответствующий данно- . му контуру тртптер 36 сбрасывается на О (сбрасывание на О триггера контролируемого контура обеспечивается за счет наличия в нем сборки И по сигналам от соответствующей кнопки 12 и кнопки 38) и обеспечивается включение соответствующего регулятора 14, выходной сигнал которого по каналу 40 пает на исполнительный механизм. При необходимости изменения задания регулятору 14 оператор нажимает на кнопку 6 управления Больще (или кнопку 7 управления Меньше), выходной сигнал которой проходит первое пневмореле 4 (или второе пневмореле 5), первый ПЭП 8 (или второй ПЭП 9) и поступает на вход блока 10 групповых задатчиков номиналов, обеспечивая вращение в ту или иную сторону реверсивного электродвигателя (не показан) блока 10, При этом обеспечивается одновременное вращение в ту -или иную -сторону щтока соответствующего задатчика (не показан) блока 10 групш вых задатчиков номиналов. Взаимодействие электродвнгателя.- и щтока задатчика обеспечивается за счет прижатия маховика штока к валу электродвигателя под aeftc;TBVieM выходного сигнала элемент ь ИЛИ 11. Выходной сигнал задатчика бло-. ка 10 контролируемого контура поступает в камеру задания соответствующего регулятора 14 и через коммутатор 16, коллектор 17 номинала и преобразователь 30 в ЭВМ 1. Одновременно в ЭВМ 1 поступает сигнал контролируемого в данный момент контура регулирования. Выходной сигнал кнопки 12 вызова параметров проходит через элемент ИЛИ 11 и соответствующий один из четырех пнеы лоэлектро- преобразователей 32 в ЭВМ 1 . При необходимости перевода контроируемого оператором контура с автоматического в супервизорный режим операгор нажимает на кнопку 37 задания режиia, выходной сигнал которой через пятый ПЭП 33 поступает в ЭВМ 1 и зано- Ьится в соответствующую ячейку памяти. В дальнейшем ЭВМ 1 : производит в цикическом режиме выдачу оптимальных аданий регуляторам 14, переведенным ператором в супервизорный режим. Для того.ЭВМ выдает сначала через соответтвующий один из четвертых ЭПП 31 г игнал условной If, который, проходя соответствующий элемент ИЛИ 11, прижимает шток соответствующего задатчика к валу peBepcHiiHoro электродвигателя бло ка 10 гругто.вых. задатчиков номиналов. Одновременно Ъ ЭВМ 1 пpovIaвoдитcя сравнение оптимального задания номинала с тем заданием, которое Изграбатьшает в данный момент времени блок 10 грутг повых задатчиков номИ шлов регулягоФУ 14 (информация об этом задании посTjnnaeT в ЭВМ 1 через преобразователь 3Q. В зависимости от величины и зназса рйзности сравниваемых задания ЭВМ 1 рассчитывает необходтгмую длительность и знак импульса на включение реверсивного электродвигателя блока 10 .групповых задатчиков и выдает затем соо ветствующий импульс через ЭПП 2 {шш второй ЭГП1 З), первое пневмореле 4 (или второе пневмореле 5) и первый ПЗП 8 (ш1и второй ПЭП 9) на включе НИе электродвигателя блока 10 групповых задатчиз ов номиналов. Кома (ада на пере- ключегше первого 4 и второго 5 пневмо реле в момент выдачи ЭВМ 1 оптималь ного задан1ш вырабатывается ею и поступает к Ш1М через третий ЭПП 28. После обработки электродвигателем данной кома ды в следующем цикле опроса ЭВМ 1 вноЁь рассч1гть вает необходимую длительность и знак импульса на его включе1ш в зависимости от велггчины и знака раз.ности сравн тваемых сигналов и т. д. до момента, когда выходной сигнал задатчика ноьгинала блока 10 групповых задатЧ1ЖОВ номиналов станет равкым с приемле мой точностью значению опт1-смального задания, сформированного ЭВМ 1 (как пра вило, в реальных условиях работы для этого оказывается достаточным трех включеш электродвга ателя. Выходные сигналы задатчшсов блока 10, оптимальным задантшм сфо мировантим ЭВМ 1, поступают в регуляторы 14, которые обеспечивают стабшшзашпо соответствующее : параметров технологического процесса на задагп-гых. ЭВМ 1 оптимальных значеЕпшх путем вЫдачи управляющих сш налов к гюполнтггепь libiM меха шзмам по каналам 40. В момент выдачи сигнала оптимально™ го задатш от ЭВМ 1 TpeTvni ЭПП 28 вы дает сигнал, обеспечи.вающ-ий закрытие первого 22, второго 23 и третьего 24 двухмембранных пневмореле и открытие четвертого пневмореле 25, В результате этого сигналы параметра, номинала и управляющий сигнал не поступают на измерительные входы показываюпдего при бора 27, а третий ПЭП 26 размыкает цепь его электропитания, т. е. при выДаче оптимальных заданий регуляторам 14 в циклическом режиме показывающий прибор 27 полностью отключается, что обеопечивает сохранение алгоритма его функ- цирюфования - контроль сигналов по вызову оператора. Выходной сигнал третьего ЭПП 28 постуттет в узел 13 блокировки кнопок вызова, последний обеспечивает при этом возвращение кнопки 12 вызова параметров,, нажатой оператором в предыДУ5-ЦИЙ момент времени, в исходное поломке шле. При необходил-юсти осуществления оператором контроля оптимального задания в автоматическом или в супервизорном реmtiMe функционирования оператор нажимает, на кнопку 12 контролируемого контура и кношсу 21 и держит их в нажатом со - стоянии. При этом на измерительные входы показывающэго прибора 27 поступают через третье иневмореле 20 и первое двухмембранное пневмореле 22 сигнал оптимального задания, через второе двухмембранное пневмореле 23 - управляющий сигнал и через третье двухмембранное пневмореле 24 - сигнал параметра. . . Для переключения контролируемого контура регулирования в ручной режкм оператор нажимает на кнопку 39 задания режvIмa. При этом данная команда через седьмой ПЭП 35 поступает в ЭВМ 1, обеспечивая прекращение выдачи оптимальных заданий по данному контуру, и на соответствующий триггер 36, обеспечивая формирование на его выходе сигнала услов ной 1 (срабатывание триггера контролируемого контура обеспечивается за счет наличия в нем сборки И по сигналам от соответствующей кнопки 12 и кнопки 39). Выходной сигнал триггера 36 отключает выход ре1улятора 14 от канала 4О, значенгие управляющего сигнала в котором определяется задатчиком дистанционного (py iHoro) управлен ш (не показан). Преш 1уществом предлагаемой системы по сравнению с известной является ее быстродействие, так как сее помощью можно формировать и выдавать пневматическим регуляторам любое оптималы-гое, задатш независик о от его значения в предшествующий выдаче момент времени плавгшсть перехода на новое задание обеспечиваетя плавностью вращения электрс-авигате/1я блока групповых задатчиков. Кроме того, изобретение позволяет снизить судпларную погрещность передачи ЭВМ к пневматическому резадания от 1%, что позволит получить. позволит гупятору до при автоматизации установок например, первичной переработки нефти увеличение отбора светлых нефтепродуктов и дает экономический эффект в размере 14О-тыс руб. в год. : Формула изобретения Система связи электронно-вычислитель ной машины с пневматическими регулятора ми, содержащая кнопки управления Больше и Меньше, кнопки задания режимов кнопки вызова, кнопку контроля, каналы параметров и управляющий сигналов к исполнительным механизмам, коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами параметров, номиналов и давления на исполнительные механизмы, показывающий прибор, преобразователь ток - аналоговый пневмосигвал, вход которого соединен с электронно-вычислительной машиной, первый, второй, третий и четвертые электропневмопреобразователи, первый, второй, третий, четвертые, пятый, шестой и седь мой пневмоэлектропреобразователи, первое второе и третье пневмореле, блок rpyit повых задатчиков номиналов, элемент ИЛИ узел блокировки кнопок вызова и триггеры, входы которых соединены с выходами кнопок задания режимов и элементов ИЛИ а выходы - с управляющими входами регуляторов, входы .бпока групповых задат чиков номиналов соединены через элементы ИЛИ ci кнопками вызова,, а выходы с камерамиза Дания регуляторов, выходы элементов ИЛИ соединены с входами показывающего прибора и коммутатора, выходы и управляющие входы кнопок вызова связаны с узлом блокировки кнопок вызо,ва, выходы кнопок задания режима соединены через пятый, щестой и седьмой пйевмоэлектропреобразователи с электро но-вычиспительной машиной, входы четвертых электропневмопреобразователей связаны с электронно-вычислительной ма шиной, а выходы - с входами элементов ИЛИ, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, в ней установлены двухмембранные пневмореле И преобразователь аналоговый mieBMOcw нал - ток, при этом выходы электронновычислительной машины через последова- : тельно включенные первый и второй электропневмопреобразователи, первое и второе пневмореле и первый и второй пневмоэлектропреобразователи связаны с входами блока групповых задатчиков номиналов, выходы кнопок управления Больше и Меньше связаны с входами первого и второго пневмореле, выходы элементов ИЛИ соединены через четвертые пневмоэлектропреобразователи с электронно вычислительной машиной, управляклцие входы третьего пневмореле и первого, второго, третьего и четвертого двухмембранных пневмореле соединены с выходом кнопки контроля, входы третьего пневмореле связаны с выходом преобразователя ток аналоговый пнеилосигнал и коллектором .номиналов , коммутатора, а выход через первое двухмембранное пневморале с показывающим прибором, входы второго и третьего двухмембранных пневмореле соединены с коллекторами управляющих сигналов и параметров коммутатора, а выходы - с показывающим прибором другие управляющие входы первого, рого, третьего и четвертого двухмембран ных пневмореле связаны через третий электропневмопреобразователь с электронii- но-вычислительной машиной, выход четвертого двухмембранного пневмореле соединен с третьим пневмоэлектропреобразователем,. вход преобразователя аналоговый пневмосигнал - ток соединен с коллектором номиналов, а выход - с электронновычислительной машиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Склярский Э.И, и др. Автоматк зированная система централизованного контроля и управления Нефть-, М., Химия, 1977, с. 106-107. 2.Макарьев С.В. и др. Структура комплекса технических средств АСУ ТП современных нефтеперерабатывающих установок. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1978, с. 40-43. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2996О89/18-24, кл. G 05 В 15/00, 1980 (прототип).