Патент ссср 427535

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик >427535 (61) Зависимый от патента— (22) Заявлено 30.12.69 (21) 1392258 i18-24 (32) Приоритет 30.12.68 (31) 182302 (33) Франция

Опубликовано 05.05.74. Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 02.02.74 (51) М. Кл. G 05b 15(02

Государственный комите

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК Л65.011.56 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Жан Клод Гайяр, Жак Кретэи (Франция) (71) Заявитель Иностранная фирма

«Энститю Франсе дю Петроль, дэ Карбюран э Любрифьян» (Франция) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ

РЕГУЛИРУЮЩИМИ ОРГАНАМИ

Изобретение относится к области автоматического управления и предназначено для аварийного управления в системах непосредственного цифрового управления.

Предложенное аварийное устройство управления может поддерживать работу автоматического управления в случае выхода вычислителя из строя, по крайней мере, некоторыми из наиболее важных для работы агрегата регулирующих органов.

Пульт контроля и управления, согласованный с этой системой, позволяет оператору контролировать работу агрегата и изменять заданные величины отклонений его регулирующих органов как в условиях нормального режима работы, так и в условиях аварийного режима.

Известны устройства для автоматического контроля и управления регулирующими орга. нами. Однако такие устройства недостаточно надежны.

Устройство может быть использовано в автоматизированных промышленных агрегатах, в которых один вычислитель, заменяющий все управляющие устройства классического типа, получает комплекс поступающей с измерительных приборов или датчиков информации о величинах, соответствующих различны. параметрам производственного процесса (да": лению, температуре, уровшо, расходу. концептрации и т. д.), определяет величины рассогласований между необходимыми и действительными значениями каждого параметра и в зависимости от величины этих рассогласований вырабатывает сигналы управления регулирующими органами агрегата.

В таком промышленном агрегате оператор должен иметь возможность при помощи пульта контроля и управления получать всю ин10 формацию, выдаваемую датчиками, и изменять заданные значения различных параметров.

Целью изобретения является повышение надежности аварийной системы управления, которая, в случае отказа вычислителя, вступала бы в работу автоматически, без создания скачков в управлении регулирующимп органами, и снижение ее стоимости.

Эта цель достигается в предложенном уст_#_ ройстве аварийного управления регулирующими органами, автоматически управляемыми в дискретной форме, при нормальном режиме работы, непосредственно вычислителем, вырабатывающим сигналы управления, тем, что оно содержит резервные регуляторы, имеющие каждый один выход, соед|шенный с устройством, осуществляющим, в случае отказа вычислителя, автоматическую коммутацию этого выхода с соответствующим регулирующим органом, принимающие по первому входу за427535 данный сигнал и по второму входу — сигнал измерения, снимаемый с датчика, характеризующего поло кение этого регулирующего органа, а также тем, что выход резервного регулятора соединен с вычислителем, и вычислитель в нормальном режиме работы выдает на резервный регулятор такой заданный сигнал, при котором сигнал, появляющийся на выходе этого регулятора, имеет величину, равную величине сигнала, который при нормальной работе поступает с вычислителя на регулирующий орган. Этот заданный сигнал передается на резервный регулятор через ЗУ.

На фиг. 1 дана упрощенная схема полностью автоматизированного промышленного агрегата; аха фиг. 2 в упрощенном виде изображены средства, используемые для аварийного управления регулирующими органами агрегата; на фиг. 3 — блок-схема устройства.

Информация, выдаваемая измерительны- 20 ми приборами (или датчиками), замеряющими различные параметры режима работы агрегата, передается по линии связи 1 в виде электрических сигналов на вычислитель 2, который, исходя из этих данных, при нормаль- 25 ной работе вырабатывает сигналы управления различными регулирующими органами, например вентилями.

Сигналы управления передаются на агрегат 8 по линии связи 4. 30

Пульт контроля и управления 5 дает возможность оператору считывать значения различных параметров, выдаваемые датчиками и передаваемые по линии связи б, а также по линии связи 7 производить опрос датчиков и З5 различных регулирующих органов агрегата и подавать команды па эти органы. С этого пульта оператор может изменять заданные величины отклонений регулирующих органов агрегата 8.

Лварийные линии связи, например 8 и 9, (на фиг. 1 показаны пунктиром), осуществляюгцие непосредственную связь между агрегатом и пультом, позволяют оператору получить информацию о работе этого агрегата и управ- 45 лять его регулирующими органами, минуя вычислитель в случае его отказа.

Коммутация линий связи 1 и 4 с промышленным агрегатом осуществляется реле 10 и

11. Каждое из этих реле (при нормальном режиме работы находятся в положении 12) периодически замыкается возвратным устройством классического типа (whautch dogs), работающим от сигналов, периодически поступающих с вычислителя по линиям связи 8 и 9.

При неисправности вычислителя эти устройства не возвращаются в исходное положение, и агрегат 8 через реле 10 и 11 подсоединяется к аварийным линйям связи 8 и 9 (реле в

«аварийном» положении 18).

Лварийная система управления, показанная упрощенно на фиг. 2, позволяет в «аварийном положении» продолжать работу автоматического управления всеми регулирующи.ми органами агрегата или тем из них, который необходим для его работы.

В этой системе управления использованы простые и относительно недорогие управляющие устройства, поскольку они не принимают участия в нормальной работе автоматического управления агрегатом, когда вычислитель обеспечивает предельно точное программное у»равление всеми регулирующими органами.

Система обеспечивает переход от нормального режима работы к «аварийному» положению без скачков в управлении регулирующими ор.ганами.

Лварийная система управления (фиг. 2) содержит однотипные регуляторы классического образца, каждый из которых имеет блок сравнения пропорционального действия, выявляющий рассогласование между величиной сигнала, снимаемого с подключенного датчика, и заданной величиной сигнала.

В аварийном режиме вентилем 14 автоматически управляет один из регуляторов 15.

На первый вход 16 это-о регулятора по линии связи 17 поступает сигнал, соответствующий значению параметра, замеряемого датчиком.

Этот сигнал по линии связи 1 передается на вычислитель 2, который при нормальной работе обеспечивает управление вентилем 14 при помощи управляющего сигнала 18, передаваемого через реле 10, линию связи 4 блок памяти (ЗУ 19), который в случае неисправности элементов, вырабатывающих этот сигнал, сохраняет последнее полученное значение управляющего сигнала.

С выхода 20 регулятора 15 снимается сигнал 21, обеспечивающий управление вентилем при «аварийном положении» реле 10. Сигнал

21 поступает по линии связи 22 в вычислитель 2, который выдает на блок сравнения заданный сигнал 28, поступающий на второй вход 24 блока сравнения 15 по кабелю 25, один конец которого соединен с линией связи

4 через реле 2б и ЗУ 19. Вычислитель вырабатывает заданный сигнал 28 такой величины, при которой величина сигнала 21, поступающего на него по линии связи 22, равна величине сигнала 18, который он при нормальной работе выдает на вентиль 8 по линии связи 4.

При этих условиях, в случае неисправности вычислителя сигнал, поступающий на вход 24, не изменяющийся при той же величине сигпаля с датчика 27, сохраняет свою величину такой, какой опа была в момент отказа вычислителя, и, следовательно, величина сигнала 21 остается прежней, Поскольку эта последняя величина сигнала равна величине сигнала 18 в момент отказа вычислителя, переход от нормального режима работы к аварийному происходит без скачков в управлении вентилем 14 (в более общем случае любым регулирующим органом), В аварийном режиме реле 2б, которое не управляется больше от вычислителя, соединяет линией связи 9 пульт 5 с ЗУ 19, что позво427535 ляет оператору изменять заданную настройку вентиля 14, регулируя величину сигнала, заложенного в ЗУ 19. При нормальной работе этот сигнал поступает с вычислителя по линии связи 25, и его величина определяется заданными условиями, передаваемыми с пульта по линии связи 7.

Совокупность цепей аварийной системы управления может быть размещена, например, в распределительном шкафу (на фиг, 2 обозначен в виде квадрата из пунктирных линий).

Уравнивание сигналов 18 и 21 осуществляется вычислителем при помощи ряда запрограммированных операций.

На фиг. 3 представлена блок-схема комплекса, образованного регулирующими органами вентилей 14,, 14 ... 14„и датчиками 27ь

27 ... 27„промышленного агрегата, вычислителем, обеспечивающим автоматическое управление этими ортанами, аварийной управляющей системой и пультом управления.

Цифрами 28 и 29 обозначены соответственно аналого-цифровой и цифро-аналоговый преоб р азов ател и.

Схема, показанная на фиг. 3, выполняет различные операции при «аварийном» режиме (реле находятся в положении 13).

Адресация к датчику. Для отыскания одного из датчиков промышленного агре гата устанавливают на группе переключателей на п положений 80 (n, например, равно

10) буквы или цифры, представляющие собой кодовое обозначение датчика. Затем устанавливают условное обозначение, при котором этот код пересылается по линии связи 3l„соединенной через коммутатор 82 со входами датчиков, а не по линии связи 81, соединенной через устройство уплотнения связи со входами вентилей, и другое условное обозначение, при котором устанавливается определенный коэффициент усиления усилителя, через который пройдет сигнал измерения, выдаваемый датчиком,,При этом коммутатор, получающий закодированный сигнал, выбирает датчик, кодовое обозначение которого соответствует кодовому обозначению, установленному на группе переключателей.

Отсчет сигнала, поступающего с д а т ч и к а. Когда датчик, например 27», найден, аналоговый сигнал, выдаваемый этим датчиком и передаваемый по линии связи 83, проходит через усилитель 34, коэффициент усиления которого заранее установлен, и напряжение этого сигнала может быть определено

»а пульте, например, цифровым вольтметром

85, а индикация этого напряжения осуществляется нажатием кнопки №

Адресация к вентилю. Вентили промышленного агрегата могут быть двух типов. Вентили 14, и 14 (фиг. 3) в случае неисправпости вычислителя пе управляются от аварийного управляющего устройства, а вентиль 14„подсоединяется к этому устройству.

60

65 сравнения 15.

Управление раскрытием и зак р ы т и е и в е нт ил я. В аварийном режиме оператор имеет возможность изменять степень раскрытия вентиля 14, или вентиля 14..

Если вентиль, например 14ь не имеет аварийПри нормальной работе вычислителя управление вентилями 14,— 14„осуществляется через ЗУ (соответственно 87 †„), сохраняющее в случае отказа органов, выдающих сигнал управления, последнее полученное значение этого сигнала, от цифро-аналогового преобразователя 29, величина выходного сигнала которого определяется степенью раскрытия вентиля.

Вентили типа вентиля 14„, подсоединенные к аварийному управляющему устройству, имеют параллельно со своим ЗУ, например 37„, второе ЗУ, например 19, выдающее на аварийное устройство управления клапаном заданный сигнал, поступающий на вход 24 блока сравнения 15. Выходной сигнал блока 15 при положении 18 реле, соответствующем аварийному режиму, служит для управления вентилем 14„.

При адресации к любому вентилю, т. е. его поиске с пульта, устанавливают на группе переключателей кодовое обозначение, характеризующее этот вентиль и осуществляемую над ним операцию (считывание или управление), и дополняют его условным обозначением, при котором этот код пересылается по линии связи

31, соединенной через устройство уплотнения связи со входами вентилей, которое выбирает одно или несколько ЗУ, соединенных с выбранным вентилем.

Определение степени раскрыт и я в е н т и л я. При отыскании устройством уплотнения 88 вентиля, соответствующего ко.довому обозначению, установленному на группе переключателей 29, замыкается реле, соединенное с этим вентилем (реле 89, вентиля

14ь реле 39„, вентиля 14„, соединенное с ЗУ

87,), и устройство индикации 40 (группа визуальных цифровых индикаторов) по линии связи 41 позволяет производить отсчет показаний на пульте контроля и управления.

При выполнении указанной операции отсчет осуществляется нажатием кнопки 42.

В случае, если вентиль предусматривает аварийное управление, например вентиль 14„, который в аварийном режиме отсоединяется от регистра управляющего ЗУ 87„(реле 10 в положении 18), отсчет, производимый l1pll этих условиях, определяет последнюю перед отказом вычислителя величину раскрьпия вентиля, полученную ЗУ 87„. Для того чтобы узнать действительную величину раскрытия этого вентиля, т. е. величину сигнала 21, выдаваемого блоком сравнения 15 аварийного устройства управления, достаточно установить на группе переключателей 29 пульта кодовое обозначение, при котором через устройство уплотнения связи 31 и линии связи 43 и 33 подсоединяется вольтметр 40 к выходу 20 блока

427535

L т

У

Фиг 1 ного управления, его кодовое обозначение пересылается по линии связи 82. При этом устройство уплотнения связи 88 замыкает одновременно с реле 89, другое реле 44ь соединенное с вентилем 14, и подсоединяющее, по линии связи 45 ЗУ 87> этого вентиля к органам ручного управления 46, изменяющим степень раскрытия вентиля путем увеличения (кнопка «+») или уменьшения (кнопка « — ») величины, индицируемой вольтметром 40, до тех пор, пока не будет достигнута новая величина, соответствующая необходимой степени раскрытия вентиля.

Если вентиль, например 14„ имеет аварийное управляющее устройство, установка коового обозначения, характеризующего этот вентиль, позволяющая через устройство уплотнения связи 88 производить отсчет степени раскрытия этого вентиля, вызывает одновременное замыкание реле 47 и 48, что дает возможность по линии связи 41 отсчитывать на вольтметре 40 величину заданного сигнала блока сравнения 15 аварийного управляющего устройства и по линии связи 45 при помощи органов ручного управления увеличивать или уменьшать эту величину сигнала 28 до тех пор, пока величина раскрытия вентиля, отсчитываемая по вольтметру 85, не достигнет не,обходимого значения. При нормальном режиме работы, когда все реле находятся в положении 12, вычислитель 2 определенным образом по программе осуществляег периодический опрос датчиков 27I — 27„и через устройство уплотнения связи 88 и ЗУ 87I — 87.„периодически управляет вентилями 14,— 14„.

Линия связи б, соединяющая пульт с вычислителем 2, дает возможность оператору при нормальном режиме работы определить величины сигналов, выдаваемых датчиками, замеряющими степень раскрытия вентилей и регистрируемых ЗУ, а линия связи 7 позволяет оператору после установки адреса рассматриваемого вентиля на группе переключателей

29 изменять степень раскрытия этого вентиля. !

Предмет изобретения

Устройство для аварийного управления регулирующими органами, содержащее цифровой вычислитель, датчики, коммутатор датчиков, цифро-аналоговые преобразователи, подключенные к регулирующим органам, аналого-цифровой преобразователь, блоки памяти, резервные регуляторы, пульт управления с переключателем, цифровым индикатором и цифровым вольтметром, отличиющееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введены коммутатор, регулирующих органов, усилитель, реле коммутации цифровых индикаторов, переключателя, усилителя, аналого-цифрового преобразователя, коммутатора регулирующих органов; дополнительные блоки памяти и цифро-аналоговые преобразователи, кнопки управления и измерения; причем один из входов цифрового вычислителя соединен с переключателем, другой вход через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, его реле коммутации и усилитель — с коммутатором датчиков, а его выход через соответствующие реле коммутации подключен к цифровым индикаторам, усилителю, переключателю и коммутатору регулирующих органов; цифровой вольтметр подключен к реле коммутации ана лого-цифрового преобразователя; коммутатор регулирующих органов через свое реле коммутации, кнопки управления и измерения подключен к реле коммутации цифровых индикаторов; блоки памяти соединены с коммутатором регулирующих органов и цифро-аналоговыми преобразователями; дополнительные блоки памяти соединены с коммутатором регулирующих органов, дополнительными цифро-аналоговыми преобразователями, выходы которых подключены ко входам резервных регуляторов, другие входы которых подключены к датчикам, а выходы — к соответствующим реле коммутации регулирующих органов и коммутатору датчиков, который подключен к перекл очателю через его реле коммутации.

427535

Коррсктор И. Симкина

Рсдактор Л. Утехина

Заказ 1731/468 Изд. № 805 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Г1атент»

М 40 т шп

Составитель Г. Антонова

Техред Г. Дворина