Система управления технологическими процессами

Система управления технологическими процессами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ по авт.св. № 734763, отличающаяся тем, что, с целью расширения функщюнальных возможностей и повьшения надежности системы, в центральный пункт управления введен блок приема инициативных сигналов, а в каждый периферийный пункт - пороговый элемент , вход которого соединен с первым входом датчика, а выходы - с входами блока приема инициативных сигналов, выходы которого соединены с соответствующими входами вычислительного блока.

СОЮЗ COBETCHMX

И

РЕСПУБЛИК

09I 01) ЗЮВ С 07С300

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%МЫЛО ай

OCVAAPCT8EHHbN HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 734763 (21) 3457459/18-24 (22) 23.06.82 (46) 23.07.84. Бюл. У 27 (72) Е.10.Устинов, Б.А.Савельев, В.Н.Попов и А.В.Еременко (71) Пензенский политехнический институт (53) 681.326(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 734763, кл. G 07 С 3/00, 1977 (прототип). (54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ по авт.св.

Ф 734763, отличающаяся тем, что, с целью расширения функщюнальных возможностей и повышения надежности системы, в центральный пункт управления введен блок приема инициативных сигналов, а в каждый периферийный пункт — пороговый элемент, вход которого соединен с первым входом датчика, а выходы — с входами блока приема инициативных сигналов, выходы которого соединены с соответствующими входами вычислительного блока.

1104561

Изобретение относится к автоматике и автоматизированным системам управления и может быть использовано для управления различными технологическими процессами, в частности для построения АСУ ТП гальванопроизводства.

По основному авт.св. - 734763 известна система для контроля и управления технологическими процессами, 10 содержащая установленные на центральном пункте бло""- сигнализации, один из выходов которого подключен к входу пульта, выходы которого соединены с одним из входов регистратора, ин- !5 дикатора и вычислительного блока, один из выходов которого подключен к другому входу индикатора и регистратора и установленнные на периферийных пунктах датчик, регулятор, выход 20 которого подключен к входу позиционера и к одному из входов реле защиты, другой вход которого соединен с другим выходом датчика, выход реле защиты подключен к одному из входов 25 исполнительного механизма, другой вход которого соединен с выходом позиционера, блок управления и блок передачи, блок приема и элемент И, на центральном пункте входы блока управ. gp ления соединены с одн . м выходом бло— ка сигнализации и с другим выходом вычислительного блока, выходы блока управления подключены к одному из входов блока сигнализации и к одному из входов блока передачи, дру — . гой вход которого соединен с другим выходом вычислительного блока, выход блока передачи и другой вход блока сигнализации подключен через линию 40 связи соответственно к входу блока приема и выходу элемента И всех пери— ферийньг< пунктов, входы элемента И каждого периферийного пункта соединены с другим выходом,цатчика и одним 45 из выходов блока приема своего периферийного пункта, выход блока приема каждого периферийного пункта подключен к входу регулятора. Известная система позволяет проводить контроль и управление технологическим процес— сом, осуществляя последовательный оп— рос датчиков, расположенных в точках, где осуществляется контроль (!) .

Недостатком известной системы яв- 55 ляются узкие функциональные возможности и низкая надежность работы. Это выражается в том, чта система для контроля и управления технологическими процессами не позволяет зафиксировать нарушения хода технологического процесса и провести его регулирование, как только такое нарушение возникает.

Нарушение будет обнаружено только в момент очередного опроса датчика, контролирующего процесс в данной точке.

В течение интервала времени, с момента сбоя хода технологического процесса да его обнаружения, протекание технологического процесса не будет соответствовать заданному режиму, что в конечном итоге приводит либо к браку, либо к авариям, возможные последствия которых трудно +cTpBHHl;l. Причем в таких системах как АСУ ТП гальванопроизводства, где количество контролируемых точек достигает нескольких сотен, увеличивается интервал времени между очередными опросами датчиков, что увеличивает вероятность брака или аварии. Предложенная система управления технологическими процесса— ми осуществляет процесс регулирования как только в этом возникает необходимость, а также позволяет предотвращать аварии и значительно сократить процент брака, что в конеч— ном итоге повышает надежность системы.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей системы путем оперативного контроля и управления технологическими процессами и повышение ее надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в систему управления технологическими процессами введены в центральный пункт — блок приема инициативных сигналов, а в каждый периферийный пункт — пороговый элемент, вход которого соединен с первым входом датчика, а выходы — с входами блока приема инициативных сигналов, выходы которого соединены с. соответствующими входами вычислитепьного блока.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемой системы; на фиг.24 — функциональные схемы блоков 4, 5 и 3 соответственно.

Система управления технологическими процессами содержит центральный пункт 1, периферийные пункты 2, 2

- 2

2, блок 3 управления, блок 4 !! приема инициативных сигналов, блок

5 сигнализации, блок 6 передачи, пульт 7 управления, вычислительный

4561 з 110 блок 8 Регистратор 9, индикатор 10, датчики 11, 11, ..., 11, пороговые элементы 12, 12, ..., 12", элемент И 13, 13, ..., 13, блоки 14

14, ..., 14" приема, регуляторы

15, 15, ..., 15, реле 16, 16

16" защиты, позиционеры 17

72

17, ..., 17, исполнительные механизмы 18, 18, ..., 18, первичные преобразователи 19", 19, ..., 19, !О вторичные преобразователи 20 20

П

Э Э

20, шины 21-23 для передачи информации и состоянии объекта и управляющих сигналов.

Первый выход блока 3 управления подключен к одному из входов блока 5 сигнализации, а второй -выход к первому входу блока 6 передачи. Первый выход блока 5 сигнализации подключен к входу пульта 7 управления, выход которого соединен с одним из входов вычислительнрго блока 8 и с первыми входами регистратора 9 и индикатора 10, вторые входы которых подключены к первому выходу вычислительного

25 блока 8. Второй выход вычислительного блока 8 подключен к второму входу блока 6 передачи и к первому входу блока 3 управления, второй вход которого соединен с вторым выходом бло- З0 ка 5 сигнализации. У датчиков 11

2 il

11, ..., 11, расположенных на периферийных пунктах 2, ?, ..., 2, пер. вые выходы соединены с первыми входами элементов И 13, 13, ..., 13, и 35 с входами пороговых элементов 12 2 -n

12, ..., 12, первые и вторые выходы которых через шину 21 подключены к соответствующим входам блока 4 приема инициативных сигналов, выходы послед- 40 него подключены к соответствующим входам вычислительного блока 8. Вторые входы элементов И 13, 13, ..., 13" соединены с вторыми выходами блоков

14, 14, ..., 14 приема, а выходы 45 по шине 22 подключены к соответству. ющим входам блока 5 сигнализации.

Выходы блока 6 передачи через шину

23 соединены с входами блоков 14

4Ф и

14, ..., 14 приема, первые выходы 50 которых заведены на регуляторы 15

2 и

15, ..., 15 . Выходы регуляторов

15, 15, ..., !5 подключены к позиционерам 17, 17, ..., 1 и к первым входам реле 16, 16, ..., 16 55 защиты, вторые входы которых соеди1 иены с вторыми выходами датчиков 11

11, ° ., 11 . Входы исполнительных

И ф механизмов 18, !8, ..., 18 " соединены с выходаин позиционеров 1

Э

17, ..., 17 и с выходами реле l6

Э

16, ..., f 6 защиты.

Р

Блок ч приема инициативных сигналов является нестандартньм.

Блок 4 приема инициативных сигналов состоит из элементов 24" 24 и

S 9

24 памяти, элемента ИЛИ 25, модуля 26 ввода инициативных сигналов.

Количество элементов 24 24

VI

У

24 памяти определяется числом периферийных пунктов 2 2 ... 2

Входы элементов 24, 242, ..., 24 памяти через шину 21 соединeíû с соответствующими выходами пороговых элементов 12", 12, ...., 12 . Элементы 24, 24, ..., 2- памяти могут быть выполнены в виде 5 -триггеров.

Выходы элементов памяти соединены с входами элемента ИЛИ 25, вьжод которого подключен к входу модуля 26 ввода инициативнпх сигналов. Выход модуля 26 ввода инициативных сигналов и выходы элементов 24", 24, ..., 24 П памяти соединены через шину с соответствующими входами вычислительного блока 8. Вычислительный блок 8 может быть выполнен на основе микро-ЭВИ

Э например Электроника НЦ . Информация в вычислительный блок 8, если он выполнен на основе микро-ЭВК, вводится через магистраль микро-ЭВМ.

В состав датчиков 1! !1

1 и

11 входят последовательно соединенные первичные преобразователи !9

2

19, ..., 19 и вторичные преобразователи 20, 20, ..., 20 . Первичные

2 преобразователи применяются для преобразования контролируемого параметра в первичный электрический сигнал, который преобразуется затеи вторичным преобразователем B частотный сигнал. Частотное преобразование необходимо для повышения достоверности передаваемой информации на центральный пункт 1, так как последний расположен на значительном расстоянии от периферийных пунктов 21, 2

2 и в линиях возможны помехи.

Вторичные преобразователи 20 20 и

9 Э

20 выполнены в виде преобразователей напряжения в частоту.

Блок 5 сигнализации содержит блок

27 адресного селектора, устройство

28 допускового контроля, многовходовой элемент ИЛИ 29, элемент 30 за1104561 держки, триггер 31, элемент И 32,счетчик 33, регистр 34, делитель 35, генератор 36 опорной частоты, элемент

ИЛИ 37, элемент 38 задержки. ГГричем адресные входы блока 5 сигнализации 5 подключены к входам блока 27 адресного селектора, выходы которого соединены с управляющими входами устройства 28 допускового контроля и,со входами элемента ИЛИ 29, выход которого через элемент 30 задержки подключен к первому установочному входу триггера 3 1, выход которого соединен с первым входом элемента И 32, второй вход которого подключен к информационному входу блока 5 сигнализации, выход связан с информационным входом устройства 28 допускового контроля и со счетным входом счетчика 33, информационные выходы которого подключены к информационным входам регистра 34, выходы которого соединены с информационными выходами блока 5 сигнализации, синхровход объединен со вторым установочным входом триггера 31 с тактирующим входом устройства 28 допускового контроля и подключен к выходу делителя 35, рабочий вход которого соединен с выходом генератора 36.

Уп р авляющий вход с в я за н с выходом эле- 30 мента 30 задержки, причем первый и второй информационные выходы устройства 28 допускового контроля соединены с соответствующими управляющими вы ходами блока 5 сигнализации и подклю- чены к первому и второму входам элемента ИЛИ 37, выход которого через элемент 38 задержки соединен с установочным входом счетчика 33.

Устройство 28 допускового контроля 1р содержит блок 39 памяти, счетчик 40, первый формирователь 41, второй формирователь 42, группу:. сментов И 441 и 44„; элемент ИЛИ 45, блок 46 анализа. 1

Блок 3 управления cogpDKHT опорный генеоатоо 47, элемент ИЛИ 48, элемент

И 49, триггер 50, счетчик 51, регистр

52, многoBxopoBble элементы ИЛИ 53 и

54, элемент 55 задержки, триггер 56, 50 элемент ИЛИ 57, ключевой элемент 58, многовходовой элемент ИЛИ 59, причем адресные входы блока 3 управления соединены с соответствующими входами регистра 52, выходы которого соединены с входами элементов ИЛИ 53, 54 и 59, выход элемента ИЛИ 53 через элемент 55 задержки подключен к единичному установочному входу триггера 56, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ 57, выход которого подключен к информанионному выходу блока

3 управления, причем второй вход элемента ИЛИ 57 соединен с первым управляющим входом блока 3 управления. Второй управляющий вход блока 3 управления соединен с нулевыми установочными входами регистра 52 и триггера 56, а также подключен к первому входу элемента ИЛИ 48, второй вход которого подключен к третьему управляющему входу блока 3 управления, а выход соединен с единичным входом триггера

50, выход которого подключен к первому входу элемента И 49, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 47, а выход элемента И 49 соединен с нулевым установочным входом триггера 50 и со счетным входом счетчика 51. Выходы счетчика 51 подключены к первой группе адресных выходов блока 3 управления и к соответствующим входам ключевого элемента 58, управляющий вход которого соединен с выходом многовходового элемента ИЛИ

54, выход ключевого элемента через многовхоцовой элемент ИЛИ 59 соединен со второй группой адресных выходов блока 3 управления.

Система управления технологическими процессами работает следующим образом.

Сигналы с выходов датчиков 11

11, ..., 11 постоянно поступают на

1 входы соответствующих элементов И 13

13, ..., 13 периферийных пунктов

Ч

2, 2, ..., 2 . Эти сигналы в линию связи не поступают, так как элементы И закрыты по второму входу. На центральном пункте 1 после включения блок 3 управления задает циклический режим опроса периферийных пунктов 2

22, ..., 2 . Блок 3 управления вьщаи ет через блок передачи номер первого периферийного пункта 2 в линию связи по шине 23. Переданный номер принимает все блоки 14, 142, °, 14 приема периферийных пунктов 2, 2 и 1

2, но только блок 14 приема

1 первого периферийного пункта 2 вьщает разрешающий сигнал на логический элемент И 13 и датчик 11 подключа1 1 ется к линии связи. (Элементы И 13

13, ..., 13 подключают датчики 11 и 1

11, ..., 11 к линии связи, так как

Ч на элементы И информация с датчиков

1104561 поступает в виде частотно модулированного сигнала) .

Сигнал от датчика 11 поступает на

1 вход блока 5 сигнализации, на второй вход которого поступает номер опрашиваемого периферийного пункта. Блок сигнализации анализирует вышел или нет данный параметр из зоны допустимых значений. Если параметр не вышел из зоны допустимых значений, то блок 10

5 сигнализации выдает сигнал об этом на вход блока 3 управления и через пульт 7. управления передает значение параметра в вычислительный блок 8, который запоминает это значение. Блок !5

3 управления вырабатывает и выдает в блок 6 передачи и далее в линию связи номер следующего периферийного пунI кта. Далее аналогично анализируется сигнал следующего датчика и так далее до последнего периферийного пункта, потом процесс повторяется с первого периферийного. пункта.

Если значение параметра, поступающего от какого-либо датчика, например2

11, вышло из зоны допустимых значе-.

1 ний, то блок 5 сигнализации выдает сигнал об этом на пульт 7 управления, отклонение регистрируется регистратором 9 и высвечивается индикатором 10.З0

С выхода пульта 7 в вычислительный блок 8 выдается значение параметра и сигнал о необходимости расчета уставок. Вычислительный блок 8 рассчитывает новые значения уставок автоматических регуляторов 15, 152, ..., 15

t и выдает их через блок 6 передачи в линию связи, блок 3 управления при этом обеспечивает передачу сигнала о том, что передаются значения уставок

40 (например путем передачи групповой команды) и адресацию значений уставок.

При приеме уставки блок приема, например 14, вьщает значение уставки

1 на регулятор 15, который через по-! 45 зиционер 17 воздействует на исполнительный механизм 18, приводя техноло1 гический процесс в заданный режим.

Аналогично протекает работа и на других периферийных пунктах 2", 2 50

2". После окончания передачи уставок блок 3 управления продолжает циклический опрос периферийных пунктов

21,2,...,2n

Если на каком-либо периферийном пункте 2", 2, ..., 2!! значение пара- метра, снимаемого с датчика, вышло за пределы допуска, система прекращает последовательный опрос и осуществляет опрос датчика и регулирование параметра в точке, где произошло нарушение хода технологического процесса.

Пусть значение параметра снимаеS мого с датчика 11, вышло из зоны допускаемых значений. Пороговый элемент

12, находившийся до этого в нулевом состоянии, возводится в единичное состояние.

Единица с порогового элемента 12 по шине 21 записывается в элемент 24 памяти, расположенный в блоке 4 приема инициативных сигналов. Единичный сигнал с элемента 24 памяти через эле1 мент ИЛИ 25 поступает на вход модуля

26 ввода инициативных сигналов, который формирует сигнал, поступающий в вычислительный блок 8. Этот сигнал указывает.на то, что необходимо провести регулирование. Одновременно с ним в вычислительный блок 8 по шине из блока 4 передачи инициативных сиг налов поступает информация о состоянии каждого элемента 24 24

Ц

1 Э 4 9

24 памяти. Вычислительный блок 8, анализируя с какого элемента памяти .поступила единица, определяет номер периферииного пункта, на котором не обходимо провести регулирование и выдает информацию об этом в блок 3 управления. Блок 3 управления через блок 6 передачи по шине 23 вьщает номер периферийного пункта на котором необходимо осуществить регулирования.

Переданш„й номер принимают все блоки

14, 14, ..., 14!! приема периферий1 ных пунктов, но в приведенном примере только блок 14" выдает разрешающий сигнал для подключения датчика 11 °

Дглее система снимает показания с датчика и проводит регулирование как было описано. После регулирования, когда значение параметра вновь достигает пределов допуска, на выходе порогового элемента 12 появится "О", ко1 торый по шине 21 приведет в нулевое

1 состояния элемент 24 памяти. Таким образом, блок 4 приема инициативных сигналов вновь готов к контролю периферийного пункта 2 . Если значение контролируемого параметра вышло из зоны допустимых значений в нескольких точках, то соответствующие элементы 24, 24, ..., 24 памяти в

1 блоке 4 приема инициативных сигналов перейдут в единичное состояние. Пос1104561.

10 ледовательность, в которой проводится регулирование в данном случае, опреределяется приоритетом, который присваивается элементу памяти в соответствии с функциями, выполняемыми данным периферийным пунктом.

Блок 5 сигнализации работает следу4

f 1 ющим образом.

При опросе очередного канала блок

3 управления выставляет на адресных 10 шинах адрес данного канала, который поступает в блок 27 адресного селек-. тора. В соответствии с заданным адресом на соответствующем выходе адресного селектора устанавливается разре- 15 шающий сигнал, который поступает в устройство 28 допускового контроля, где открывает один из группы элементов И 44 и обеспечивает перепись соот ветствующего кода из блока 39 памяти 20 в счетчик 40. Кроме того, сигнал с блока 27 адресного селектора по соответствующей шине поступает на вход элемента KI3i 29, на выходе которого формируется импульс (формирование 25 данного импульса обуславливает смена адресов на входе блока 27 адресного селектора), который через элемент 30 задержки поступает на установочный вход триггера 31, взводя его. зо в единичное состояние. Импульс с выхода элемента 30 задержки также поступает на установочный вход делителя 35 и сбрасывает его в нулевое состояние (обеспечивается синхрониза ция начала работы узлов блока 5 сигнализации). На выходе делителя период следования импульсов равен требуемому измерительному интервалу

Tè м Tè„=Tî k, где То период следования имдульсов опорной частоты с генератора.36, — коэффициент деления делителя 35.

Таким образом, триггер 31 открывает элемент И 32, через который на ин-4 формационный вход устройства 28 допускового контроля и счетный вход счетчика 33 начинают поступать нмпуль. сы информационного сигнала опрашиваемого канала. В устройстве 28 допускового контроля производится анализ сиг нала вида: „«„, c В, где и и Всоответственно нижнее и верхнее допустимые значения контролируемого н а. сиг ал

Одновременно в счетчике 33 формируется текущее значение кода опрашиваемого датчика.

В момент окончания Т на выходе чем делителя 35 формируется сигнал (импульс), который поступает на втброй установочный вход триггера 31, сбрасывая его в нулевое состояние, и на вход синхронизации регистра,34, обеспечивая перепись содержимого счетчика

33 в регистр 34, а также на тактирующий вход устройства 28 допускового контроля. По данному сигналу в уст-. ройстве 28 допускового контроля формируются все необходимые .управляющие импульсы, что .обеспечивает формирование на выход блока 46 анализа одного из сигналов Норма" или "Не норма", которые поступают на сос тветствующие л выходы блока 5 сигнализации (к блоку

3 управления и пульту 7 управления) .

При формировании на любом из выходов блока 46 анализа сигнала результата анализа, последний через элемент ИЛИ

37 и элемент 38 задержки поступает на установочный вход счетчика 33;. сбрасывая его в нулевое состояние и подготавливая к дальнейшей работе.

Блок 3 управления работает. следующим образом. При включении системы. в счетчик 51 записывается единица, являющаяся адресом первого периферийного пункта. Этот адрес по шине передается в блок 5 сигнализации, а также,. по шине через открытый ключевой элемент и элемент ИЛИ 59 поступает в блок 6 передачи. Блок 5 сигнализации анализирует в пределах ли допуска находится контролируемый параметр (см. работу блока 5 сигнализации) и если да — выдает об этом сигнал, поступающий на третий управляющий, вход блока 3 управления (сигнал "Норма" ), который через элемент ИЛИ 48 взводит в единичное состояние триггер 50 и тем самым разрешает через элемент И 49 прибавление единицы к содержимому счетчика 51, формируя тем самым адрес опроса следующего периферийного пункта. Далее работа повторяется аналогично описанной.

Если контролируемый параметр не находится в пределах допуска,- блок

5 сигнализации выдает об этом сигнал (сигнал "Не норма") на первый управляющий вход блока 3 управления. Этот сигнал является сигналом для передачи уставок и он через элемент ИЛИ 57 поступает на информационный выход блока 3 управления. Сигнал о передаче уставок вместе с адресом перифе11 11 рийного пункта передаются по шине из блока 3 управления в блок 6 передачи.

После передачи уставок вычислительный блок 3 формирует сигнал сброса, посту пакяций на второй управляющий вход блока 3 управления. Этим сигналом через элемент ИЛИ 48 взводится в еди- ничное состояние триггер 50 и к содержимому счетчика 51 прибавляется единица, формируя тем самым адрес onроса следующего периферийного пункта.

Если необходимц прекратить после довательный опрос периферийных пунк тов и опросить какой-либо внеочередной периферийный пункт, из вычислительного блока 8 на адресные входы блока 3 управления передается адрес этого периферийного пункта который записывается в регистр 52. Адрес с регистра 52 одновременно поступает на элементы ИЛИ 53, 54 и 59, так как адрес, поступающий с регистра 52 на нулевой, иа выходе элемента ИЛИ 54 появляется единица"э которая запирает ключевой элемент 58, и в блок 6 передачи через многовходовой эле04561

12 мент ИЛИ 59 поступает адрес не со счетчика, а из регистра. Многовходовой элемент ИЛИ 53, элемент 55 задержки и триггер 56 формируют сигнал о передачи уставок, который через элемент ИЛИ 57 поступает на информационный выход блока 3 управления и по шине вместе с адресом передается в блок. 6 передачи. После передачи уста10 вок вычислительный блок 8 выдает на второй управляющий вход. блока 3 управления сигнал, который сбрасывает в нулевое состояние регистр 52 и триггер 56, а также через элемент ИЛИ

1S 48, триггер 50 и элемент И 49 формирует адрес опроса очередного периферийного пункта.

В предлагаемой системе для контроля и управления технологическими щ процессами кроме последовательного опроса датчиков осуществляется оперативный экспресс контроль каждого технологического параметра, что расширяет функциональные возможности системы

25 и повышает надежность управления технологическим процессом.

1104561

Фиг ) 1104561 Ъ

И

З С с ч Сз

1104561

1104561

ВНИИПИ Заказ 5312/38 . Тираж 508 Подписное

Смлнал ППП Патент", г. Унгерна, ул.Проектная,4