Система связи электронно-вычислительной машины с пневматическими регуляторами

 

1953625

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. санд-ву—

1 (22) Заявлено 04.11,80(21) 3001247/18-24 с присоединением заявки № (23)приоритет

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.08.82 (5! )М. Кл, G 05 B 15/00

G05В 704

Гасударственный комитет

СССР по делам изееретеиий и открытий (53) УДК 621-525 (088.8) Л.А. Барский, А. П. Бененсон, А.И. Бирман и Э И. Склярский г

Ф .

1

Государственный всесоюзный центральный орлеца Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт комплекснойавтоматизации (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СИСТЕМА СВЯЗИ ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

МАШИНЫ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ РЕГУЛЯТОРАМИ

Изобретение относится к приборостроению, а именно к системам связи электронно-вычислительной машины с пневматичеокими регуляторами, работающими в автоматизйрованных системах централизованного контроля и управления непрерывными тех« нологическими процессами.

Известна система связи электронновычислительной машины (ЭВМ) с пневма о тическими регуляторами, содержащая пневмоэлектро- и электропневмопреобразователи, пневмореле, трехпозиционные переключатели режимов работы, задатчики автоматического и ручного управления и нормально замкнутые пневмоклапаны (1) .

Однако такая система требует для своей реализации использования индивидуальных пневмоэлектро- и электропнев20 мопреобразователей для каждого из пневматических регуляторов, входящих в состав системы. В результате резко возрастают затраты на реализацию системы связи и снижается быстродействие сиг" темы в целом. э

Известна также .система связи ЭВМ с пневматическими регуляторами, содержащая кнопки управления больше" и меньше", кнопки .задания режима, кнопки вызова, кнопку контроля, каналы пара метров и управляющих сигналов к идол-! нительным механизмам, преобразователь аналоговый пневмосигнал - ток, коммутатор, выходы которого соединены с коллек торами 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 быст родействия, так как задание регулятору может изменяться в ней постепенно, небольшими приращениями. коммута1 ор, 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 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 регудяторов, входы блока групповых задатчиков номиналов соединены через элементы ИЛИ с кнопками вызова, а выходы1 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 сое( динены через пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователи с ЭВМ, входы четвертых электропневмопреобразователей связаны с ЭВМ, а выходыс входами элементов WIN, содержит двух мембранные пневмореле и преобразователь аналоговый пневмосигнал - ток, при этом выходы ЭВМ через последовательно включенные первый и второй электропневмопреобразователи, первое и второе пнеемореле и первый и второй пневмоэлектропреобразователи связаны с входами блока групповых задатчиков номиналов., выходы кнопок управления "Больше" и Мень ше" связаны с входами первого и второ- го пневмореле, выходы элементов ИЛИ соединены через четвертые пневмоэлектропреобразователи с ЭВМ, управляющие входы третьего пневмореле и первого, второго, третьего и четвертого двухмембранных пневмореле соединены с выходом кнопки контроля, входы третье» го пневмореле связаны с выходом преобразователя ток - аналоговый пнев мосигнад H коллектором номиналов коммутатора, а выход через первое двухмембранное пневмореле с показывающим прибором, входы второго и третьего двухмембранных пневмореле соединены с коллекторами управляющих сигналов и параметров коммутатора, а выходыс показывающим прибором, другие управ ляющие входы первого, второго, третьего и четвертого двухмембранных пневмореле

3. ЖМ25

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система связи ЭВМ с пневматическими регуляторами, содержащая кнопки управления "Больше" или...

Меньше", кнопки задания режима, кнопки вызова, кнопку контродя, каналы параметров и управляющих сигналов к исполнительным механизмам, коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами па- 10 раметров, номиналов и давления на исполнительном механизме, показывающий прибор, преобразователь ток - аналоговый

HHeBMocHrHan, вход которого соединен с

ЭВМ, первый, второй, третнй И 1 четвертые 15 электропневмопреобразователи, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователи, первое, второе и третье пневмореле, блок групповых задатчиков номиналов, элемен- 20 ты 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 бпока груп- . 2s повых задатчиков номиналов соединены

1 через элементы ИЙИ с кнопками вызова, а выходы - .с камерами задания регуляторов, .выходы. элементов ИЛИ соединены с входами доказывающего прибора и коммутатора, выходы и управляющие входы кнопок вызова связаны с узлом блокировки кнопок вызова, выходы кнопок задиния режима соединены через пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователя с ЭВМ, входы четвертых электроцневмо-. преобразователей связаны с ЭВМ, а выходы» »с входами элементов ИЛИ (3).

Недостатком, известной сист емы является то, что суммарная ее погрешность щ по каналу корректировки задания пневматическому регулятору от ЭВМ может дос тигать 2% (в основном за счет погрешности пневматических элементов сравнения и необходимости введения в низ зоны нечувствительности) ., Наличие такой погрешности в ряде случаев с учетом незначительной величины корректирующего сигнала существенно искажает величину оптимального задания, поступающего от ЭВМ к пневматическому регулятору.

Цель изобретния» повышение точноти системы.

Поставленная цель достигается тем, что система, содержащая кнопки управления Больше" и "Меньше, кнопки задания режимоц кнопки вызова, кнопку контроля, каналы параметров и управляющих сигналов к исполнительным механизмам, 20

S 9536 связаны через третий электропреобразователь с ЭВМ, выход четвертого двухмембранного пневмореле соединен с третьим пневмоэлектропреобразователем, вход преобразователя "аналоговый пневмосигнал — ток" соединен с коллектором номиналов, а выход с ЭВМ.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемой системы связи.

Система содержит ЭВМ 1, первы»

4 электропневмопреобразователь (ЭПП) 2, второй ЭПП 3, первое 4 и второе 5 пневмореле, 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, коллектор 1Ъ параметров, третье пневмореле

20, внопку 21 контроля, первое 22, второе 23, третье 24 и четвертое 25 25 двухмембранные пневмореле, третий

ПЭП 26, показывающий прибор 27, третий ЭПП 28, преобразователь 29 токаналоговый пневмосигнал, преобразователь

30 аналоговый пневмосигнал - ток, чет- з0 вертые ЭПП 31, четвертые 32, пятый 33, шестой 34 и седьмой ПЭП 35 триггеры

36, кнопки 37 - 39 задания режима и каналы 40 управляющих сигналов давлением исполнительным механизмом.

Система работает следукяцим образом.

Для контроля того или иного контура автоматического регулирования оператор нажимает на соответствующую кнопку 12 г .вызова параметров. Выходной сигнал кноп- 40 ки 12, пройдя элемент ИЛИ 11, поступает на соответствующий командный вход коммутатора 16, обеспечивая срабатывание последнего и коммутацию в коллектор. 1 7 номиналов, коллектор 1 8 упра - 4> ляющих сигналов и коллектор 19 параметров входных и выходных сигналов соответствующего регулятора 14; последние через верхние контакты третьего пневмореле 20 и первого 22, второго 23 и третьего 24 двухмембранных пневмореле поступают на измерительные входы по казывающего прибора 27. Поступление выходного сигнала кнопки 12 вызова параметров Н8 соответствующий управляющий вход показывающего прибора 27 обеспечиВВ8Т появление в его лицевой прорези (не показана) соответствующей контролируемому параметру абсолютной шкалы.

25 6 з

При необходимости перевода контура, регулирования с ручного режима в режим автоматической стабилизации параметра оператор нажимает на кнопку 38 задания режима; при этог соответствующий данно» . му контуру триггер 36 сбрасывается на

"0 (сбрасывание на "0" триггера контролируемого контура обеспечивается за счет наличия в нем сборки И» по сигна« лам от соответствующей кнопки 12 и кнопки 38) и обеспечивается включение соответствующего регулятора 14, выходной сигнал которого по каналу 40 поступает на исполнительный механизм. При необходимости изменения задания регулятору 14 оператор нажимает на кнопку 6 управления "Больше (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 штока соответствующего задатчика (не показан) блока 10 групповых задатчиков номиналов. Взаимодейст« вие электродвигателя. и штока задатчика обеспечивается за счет прижатия маховика штока к валу электродвигателя под действием выходного сигнала элементв.

ИЛИ ll. 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 пневмоэлектро преобразователей 32 в ЭВМ 1

При необходимости перевода контролируемого оператором контура с автома- тического в супервизорный режим оператор нажимает на кнопку 37 задания режиМа, выходной сигнал которой через пятый ПЭП 33 поступает в ЭВМ 1 и зано сится в соответствующую ячейку памяти.

B дальнейшем ЭВМ 1:производит в циклическом режиме выдачу оптимальных заданий регуляторам 14, переведенным оператором в супервизорный режим. Для этого ЭВМ выдает сначала через соотвеч ствукхций один из четвертых ЭПП 31 r сигнал условной 1, который, проходя

953625 8

25 зо

45 соответствующий элемент ИЛИ 11, при жимает шток соответствующего задатчика к валу реверсивного электродвигателя блока 10 групповых задатчиков .номиналов.

Одновременно в ЭВМ 1 производится сравнение оптимального задания номинала с тем заданием, которое вырабатывает в данный момент времени блок 10 грутiповых задатчиков номиналов регуляго—

)ру 1"4. (информация об этом задании поступает в ЭВМ 1 через преобразователь

30, В зависимости or величины и знака разности сравниваемых сигналов задания

ЭВМ 1 расс цгтывает необходимую длиTBlIbrroñòü и знак импульса ца вкл1очение реверсивного электродвигателя блока l 0 групповых задатчиков и выдает затем соот ветствующий импульс через ЭПП 2 (или второй ЗПП 3), первое пневмореле 4 (или второе пневмореле 5) и первый

ПЭП 8 (шги второй ПЗП 9) на включе ние электродвигателя блока LO групповых задатчиков номиналов. Команда на переключение первого 4 и второго 5 пневмореле в момент .выдачи ЭВМ 1 оптимального задания вырабатывается ею и поступает к ним через третий ЗПП 28. После обработки электродвигателем данной коман ды в следующем цикле опроса ЗВМ 1 вновь рассчитывает необходимую длительность и знак импульса на его включение в зависимости от величины и знака раз-. ности сравниваемых сигналов и т. д. до момента, когда выходной сигнал задатчика номинала блока 10 групповых задатчиков номиналов станет равным с приемлемой точностью значению оптимаЛьного задания, сформированного ЭВМ 1 (как правило, B реальных условиях работы для этого оказывается достаточным двухтрех включений элек тродвигателя.

Выходные сигналы задатчиков блока

1 О, ра вшие orrrимальным заданиям сфо >мированным ЭВМ 1, поступают в регуляторы 1 4, которые обеспечивают c f а=билиза цию соответствующих параметров технологического процесса на заданных

ЭВМ 1 оптималь1ых значениях путем вы= дачи управляющих сигналов к исполнител ным механизмам по каналам 40.

В момент выдачи сигнала оптимально= го задаьпи от ЭВМ 1 третий ЭПП 28 выдает сигнал, обеспечивающий закрытие первого 22, второго 23 и третьего 24 двухмембранных цневмореле и открытие четвертого пневмореле 25, В результате этого сигналы параметра, номинала и управляющий сигнал не поступают на измерительные входы показывающего прибора 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 обеспечивает сохранение алгоритма его функционирования - KOHTporlh сигналов IIO вызову оператора.

Выходной сигнал третьего ЭПП 28 поступает в узел 1 3 блокировки кнопок вызова, последний обеспечивает при этом возвращение кнопки 1 2 вызова параметров,. нажа ой оператором в предыдущий момент времени, в исходное положение.

При необходимости осуществления оператором контроля оптимального задания в автоматическом или в супервизорном режиме функционирования оператор нажимает, Ва кнопку 12 контролируемого контура и кнопку 21 и держит их в нажатом со" стоя пп . При этом на измерительные входы показывающего прибора 27 поступают через третье пневмореле 20 и первое двухмембранное пневмореле 22 сигнал оптимального задания, через второе двухмембранное нневмореле 23 - управляющий сигнал и через третье двухмембранное пневмореле 24 - сигнал параметра.

Для переключения контролируемого контура регулирования в ручной режим оператор нажимает на кнопку 39 задания режима. При этом данная команда через седьмой ПЭП 35 поступает в ЗВМ 1, обеспечивая прекращение выдачи оптимальных заданий по данному контуру, и на соответствующий триггер 36, обеспечивая формирование на его выходе сигнала условной "l " (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 регулятора 14 от канала 40, значение управляющего сигнала в котором определяется. задатчиком дистанционного (ручного) управления (не псказан).

Пре муществом предлагаемой - системы по сравнешцо с известной является ее быстродействие, так как с .ее помощью можно формировать и выдавать пневматическил регуляторам любое оптимальное заделе независимо от его значения в предшествующий выдаче момент времениплавность перехода на новое задание обе"=печиваетя плавностью вращения электре= двигателя блока групповых задатчиков

Кроме того, изобретение позволяет снизить суммарную погрешность передачи задания от ЭВМ к пневматическому ре1 гулятору до 1%, что позволит получить, например, при автоматизации установок первичной переработки нефти увеличение отбора светлых нефтепродуктов и дает экономический эффект в размере 140 тыс. руб. в год, Формула изобретения 10

Система связи электронно-вычислитель» ной машины с пневматическими регуляторами, содержащая кнопки управления Больше и Меньше", кнопки задания режимов, кнопки вызова, кнопку контроля, каналы параметров и управляющих сигналов к исполнительным механизмам, коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами параметров, номиналов и давления на исполнительные механизмы, показывающий прибор, преобразователь ток - аналоговый пневмосигнал, вход которого соединен с электронно-вычислительной машиной, первый, второй, третий и четвертые электропневмопреобразователи, первый, второй, третий, четвертые, пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователи, первое, второе и третье пневмореле, блок групповых 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 .блока групповых задат35 чиков номиналов соединены через элементы ИЛИ,с кнопками вызова„а выходыс камерами задания регуляторов, выходы элементов ИЛИ соединены с входами показывающего прибора и коммутатора, вы40 ходы и управляющие Входы кнопОк Вызова связаны с узлом блокировки кнопок вызова, выходы кнопок задания режима соединены через пятый, шестой и седьмой пиэвмоэлектропреобразователи с электрон45 но-вычисдительной машиной, входы чет.г вертых электропневмопреобразователей связаны с электронно-вычислительной машиной, а выходы - с входами элементов ИЛИ„о т л и ч а ю III a я с я тем, что, с целью повышения точности, в ней установлены двухмембранные пневмореле

25 10 и преобразователь аналоговый пиевмосиг нал — ток, при этом выходы электронно вычислительной машины через последовательно 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 л и второго пневмореле, выходы элементов

ИЛИ соединены через четвертые пневмоэлектропреобразователи с электронно вычислительной машиной, управляющие входы третьего пневмореле и первого, второго, третьего и четвертого двухмембранных .

ПНЕВМОРЕЛЕ СОЕДИНЕНЫ С ВЫХОДОМ КНОПКИ контроля, входы третьего пневмореле связаны с выходом преобразователя токаналоговый пневмосигнал и коллектором номиналов . коммутатора, а выход через первое двухмембранное пневмореле с показывающим прибором, входь1 второго и третьего двухмембра нных пневмореле соединены с коллекторами управляющих сигналов и параметров коммутатора, а выходы - с показывающим прибором Чдру гие управляющие входы первого, втеки рого, третьего и четвертого двухмембран ных пневмореле связаны через третий . электропневмопреобразователь с электрон1 но-вычислительной машиной, выход четвертого двухмембранного пневмореле соединен с третьим пневмоэлектропреобразователем,. вход преобразователя аналоговый пневмосигнал» ток соединен с коллекто ром номиналов, а выход» с электронновычислительной машиной.

Источники информации, принятые во Внимание при экспертизе

1. Склярский Э.И. и др. Автомати зированная система централизованного контроля и управления "Нефть-1", М., "Химия", 1977, с. 106»107.

2. Макарьев С.В. и др. Структура комплекса технических средств АСУ ТП современных нефтеперерабатывающих установок. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1978, е. 40-43.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2996089/18-24, кл. C 05 В 15/00, 1980 (прототип).

953625

Составитель О. Гудкова

Редактор Г. Кацалап Техред А.Бабинед Корректор Ю, Макаренко

Заказ 6277/76 Тираж 914 Подпн=ное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 " Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4