Система управления параметрами обрабатывающей среды технологических агрегатов гальванических линий

Система управления параметрами обрабатывающей среды технологических агрегатов гальванических линий

Реферат

 

Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники и может быть использовано для управления параметрами обрабатывающей среды технологических агрегатов гальванических линий. Цель изобретения - повышение эффективности функционирования и расширение функциональных возможностей, позволяющих исключить необходимость постоянного слежения за состоянием параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов. Система содержит технологические агрегаты 1 - 4, в которых размещены датчики 5 - 7 температуры, датчики 8 - 11 уровня, датчик 12 чистоты промывной воды, датчик 13 кислотности (рН), датчики 14 и 15 концентрации, блоки 16 - 19 определения состояния параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов, блоки 20 - 23 анализа отработки управляющих воздействий, блоки 24 - 27 контроля и регулирования, исполнительные механизмы 28 - 30 дня подачи теплоносителя, исполнительный механизм 31 для подачи хладагента, регуляторы 32 - 35 уровня, регулятор 36 кислотности (рН), исполнительный механизм 37 для подачи воды регуляторы 38, 39 концентрации обрабатывающей среды технологических агрегатов. Выходы датчиков параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов соединены с входами соответствующих модулей определения состояния параметров обрабатывающей среды блоков 16 - 19 определения состояния параметров и вторыми входами модулей анализа отработки управляющих воздействий, к первым входам которых подключены первые выходы соответствующих модулей определения состояния параметров. Цель достигается введением в данную систему блока определения состояния параметров обрабатывающей среды, блока анализа отработки управляющих воздействий и блока контроля и регулирования. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники и предназначено для управления параметрами обрабатывающей среды технологических агрегатов гальванических линий, в том числе и автоматизированных, в контуре управления работой которых используется управляющий вычислительный комплекс (УВК). Целью изобретения является повышение эффективности функционирования и расширение функциональных возможностей. На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемой системы; на фиг. 2 - структурная схема блока определения состояния параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов с соответствующим модулем; на фиг. 3 - структурная схема отдельного модуля анализа отработки управляющих воздействий блока анализа отработки управляющих воздействий; на фиг. 4 - структурная схема блока контроля и регулирования с соответствующим модулем. Система содержит технологические агрегаты (гальванические ванны) 1-4, в которых в зависимости от типа обработки размещены датчики 5-7 температуры, датчики 8-11 уровня, датчик 12 чистоты промывной воды, датчик 13 кислотности (рН), датчики 14 и 15 концентрации, блоки 16-19 определения состояния параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов, блоки 20-23 анализа отработки управляющих воздействий, блоки 24-27 контроля и регулирования, исполнительные механизмы 28-30 для подачи теплоносителя, исполнительный механизм 31 для подачи хладагента, регуляторы 32-35 уровня, регулятор 36 кислотности (рН), исполнительный механизм 37 для подачи воды и регуляторы 38, 39 концентрации обрабатывающей среды технологических агрегатов. Каждый из блоков определения состояния параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов содержит модули 40-42 определения состояния параметров обрабатывающей среды технологического агрегата по числу контролируемых параметров обрабатывающей среды конкретного технологического агрегата, включающие компараторы 43-46 и схему 47 формирования сигнала состояния параметра обрабатывающей среды технологического агрегата (в дальнейшем параметр технологического агрегата). Каждый из блоков анализа отработки управляющих воздействий содержит модули 48 анализа отработки управляющих воздействий по числу регулируемых параметров. Модуль включает генератор 49, задатчик 50 уставки интервала преобразования, программируемый счетчик 51, схему 52 выделения переднего фронта, схему 53 выделения заднего фронта, логический элемент ИЛИ 54, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 55, логический элемент И 56, схему 57 запрета, регистры 58 и 59, кодовой компаратор 60, схемы 61-64 запрета. Каждый из блоков контроля и регулирования содержит модули 65-67 контроля и регулирования по числу контролируемых и регулируемых параметров технологических агрегатов. Указанный модуль включает логические элементы ИЛИ 68-72, логические элементы И 73-77, схемы 78, 79 запрета и усилители 80, 81 мощности. Работа данной системы представлена на примере функционирования одного из входящих в ее состав технологических агрегатов при управлении температурными параметрами его обрабатывающей среды. Перед началом работы оператор гальванической линии с пульта управления и индикации (не показан) осуществляет путем подачи питания включение в работу блоков 16-19 определения состояния параметров технологических агрегатов, блоков 20-23 анализа отработки управляющих воздействий и блоков 24-27 контроля и регулирования. Сигналы с выхода датчика 7 температуры, датчика 11 уровня, датчика 13 кислотности (рН) технологического агрегата 4 поступают на соответствующие входы блока 19 и на вторую группу входов блока 23. Поскольку температура обрабатывающей среды технологического агрегата 4 в исходном состоянии находится не в норме (ее значение меньше уставок V₁, V₂, V₃, V₄), то на выходах компараторов 43-46 модуля 40 присутствуют сигналы логического "0", что приводит к появлению на выходе схемы 47 сигнала, имеющего уровень логической "1", поступающего на соответствующий вход первой группы входов блока 23 и на первый вход входящего в его состав модуля 48, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 7 температуры. Одновременно сигналы, имеющие уровень логического "0", поступают с выходов компараторов 43-46 модуля 40 блока 19 на первую группу входов блока 27 контроля и регулирования, соответственно на входы логического элемента И 75, логического элемента ИЛИ 68 модуля 65. В этом случае на выходе логического элемента ИЛИ 68 присутствует сигнал логического "0", на выходе логического элемента И 75 сигнал логической "1", который, поступая на вход усилителя 80 мощности, вызывает появление на выходе последнего сигнала, поступающего на управляющий вход исполнительного механизма 30, обеспечивая подачу теплоносителя (например, пара) для нагрева обрабатывающей среды технологического агрегата 4. Один из сигналов, имеющих уровень логического "0", поступающих на первую группу входов блока 27 в модуль 65, с выхода компаратора 43 модуля 40 определения состояния температурного (в данном случае) параметра технологического агрегата блока 19 поступает на входы логического элемента И 76, вызывая на его выходе появление сигнала, имеющего уровень логической "1", "подготовка ванны", поступающего на управляющую ЭВМ и пульт управления и индикации (не показаны), выдавая сигнал на запрет пользования данной ванной. Сигнал, имеющий уровень логической "1", поступающий от схемы 47 модуля 40 определения состояния параметра (в данном случае температуры) технологического агрегата 4 на первый вход модуля 48, разрешает формирование интервала преобразования программируемым счетчиком 51, величина которого вводится заранее с помощью задатчика 50 уставки интервала преобразования. В этом случае импульсы с генератора 49 поступают на вход "+1" программируемого счетчика 51. Одновременно сигнал, имеющий уровень логической "1", поступает от схемы 47 модуля 40 на первый вход схемы 61 запрета. На второй вход последней поступает сигнал, имеющий уровень логической "1" с выхода N программируемого счетчика 51, вызывающего на инверсном выходе схемы 61 запрета появление сигнала, имеющего уровень логической "1", который, поступая на первые входы схем 62-64 запрета, запрещает прохождение информации с выходов А<В, А= В, А>В кодового компаратора 60 на модуль 65 блока 27 контроля и регулирования (на выходах схем 62-64 запрета присутствуют сигналы, имеющие уровень логического "0"). Поскольку на первом и втором входах логического элемента ИЛИ 70 присутствуют сигналы, соответственно А>В и А=В, имеющие уровень логического "0", то на его выходе присутствует сигнал, имеющий уровень логического "0", который поступает на второй вход логического элемента И 73, на первый вход которого с инверсного выхода логического элемента И 75 поступает сигнал, имеющий уровень логической "1". На выходе логического элемента И 73 присутствует сигнал, имеющий уровень логического "0", который поступает на второй вход схемы 78, на первом входе которой отсутствует сигнал запрета, поступающий с выхода логического элемента ИЛИ 69 (присутствует сигнал, имеющий уровень логического "0"). В этом случае на выходе схемы 78 запрета отсутствует сигнал "Авария процесса нагрева" (присутствует сигнал, имеющий уровень логического "0"). На выходе схемы 79 запрета также отсутствует сигнал "Авария процесса охлаждения" (присутствует сигнал низкого уровня), поскольку на выходе логического элемента ИЛИ 71 присутствует сигнал, имеющий уровень логической "1". Передний фронт U₂ интервала преобразования U₁, формируемого программируемым счетчиком 51, формируется схемой 52 выделения переднего фронта и через логический элемент ИЛИ 54 обеспечивает запуск АЦП 55. Последний преобразует аналоговый эквивалент температуры, подаваемой на его вход А, в код температуры N_т. Сигналом U (конец преобразования), формируемом на дополнительном выходе GOT АЦП 55, через логический элемент И 56 код N_т заносится в регистр 58 и хранится в нем до появления следующего переднего фронта U₂ (начало нового интервала преобразования). По заднему фронту сигнала "Интервал преобразования" U₁ (сигнал U₃) осуществляется повторный запуск АЦП 55, а результат этого преобразования заносится в регистр 59 сигналом U₄, проходящим в этом случае через схему 57 запрета, поскольку сигнал U₁ имеет уровень логического "0". Таким образом, после формирования интервала преобразования (сигнал U₁, имеющий уровень логической "1") в регистрах 58 и 59 занесены коды N_т' и N_т'' соответственно, анализ которых с помощью компаратора 60 позволяет определить направление изменения параметра (в данном случае температуры) технологического агрегата 4 путем появления на одном из трех его выходов сигнала, имеющего уровень логической "1". Поскольку по окончании интервала преобразования сигнал U₁ имеет уровень логического "0", а сигнал, имеющий уровень логической "1", продолжает поступать от схемы 47 модуля 40, то на инверсном выходе схемы 61 запрета появляется сигнал, имеющий уровень логического "0", который, поступая на первые входы схем 62-64 запрета, разрешает прохождение информации с выходов А<В, А=В, А>В кодового компаратора 60 на модуль 65 блока 27 контроля и регулирования. Если по окончании интервала преобразования на первом или втором входе логического элемента ИЛИ 70 присутствуют сигналы А>В и А=В соответственно, т.е. один из этих сигналов имеет уровень логической "1", то на выходе этого элемента также присутствует сигнал, имеющий уровень логической "1", поступающий на второй вход логического элемента И 73, на первый вход которого с инверсного выхода логического элемента И 75 продолжает поступать сигнал, имеющий уровень логической "1". На выходе логического элемента И 73 присутствует сигнал, имеющий уровень логической "1", который, поступая на второй вход схемы 78 запрета, вызывает появление на ее выходе сигнала "Авария процесса нагрева" (сигнала, имеющего уровень логической "1"). Появление на первом или втором входе логического элемента ИЛИ 72 сигналов А= В и А<В соответственно не приводит к изменению выходного сигнала схемы 79 запрета, поскольку на выходе логического элемента ИЛИ 71 продолжает присутствовать сигнал, имеющий уровень логической "1" (сигнал запрета). Нормальный ход процесса нагрева технологического агрегата 4 (отсутствие сигнала "Авария процесса нагрева" на выходе модуля 65 блока 27 контроля и регулирования) продолжается до тех пор, пока значение сигнала датчика 7 температуры не превысит значение уставки V₂ компаратора 44. При превышении уставки V₂ компаратора 44 на выходе схемы 47 формирования сигнала состояния параметра (в данном случае температуры) технологического агрегата 4 исчезает сигнал, имеющий уровень логической "1" (присутствует сигнал, имеющий уровень логического "0"), что приводит к запрету формирования интервала преобразования, поскольку на входе ST программируемого счетчика 51 отсутствует сигнал, имеющий уровень логической "1". В этом случае на выходе схемы 61 запрета присутствует сигнал, имеющий уровень логической "1", так как на ее входах присутствуют сигналы, имеющие уровень логического "0", запрещающий прохождение информации с выходов А<В, А=В, А>В кодового компаратора 60 на модуль 65 блока 27 контроля и регулирования (на выходах схем 62-64 запрета присутствуют сигналы, имеющие уровень логического "0"). Одновременно сигналы, имеющие уровень логической "1", с выходов компараторов 43, 44 модуля 40 поступают на входы логического элемента И 75, вызывая попадание на его выход сигнала, имеющего уровень логической "1", что в свою очередь приводит к отключению исполнительного механизма (ИМ) для нагрева, поскольку на входе усилителя 80 мощности присутствует сигнал, имеющий уровень логического "0", и появлению на выходе логического элемента ИЛИ 69 сигнала запрета, поступающего на первый вход схемы 78 и запрещающего прохождение сигнала "Авария процесса нагрева" (на выходе схемы 78 запрета присутствует сигнал, имеющий уровень логического "0"). Сигнал "Подготовка ванны" исчезает (приобретает значение уровня логического "0") при появлении на выходе компаратора 43 модуля 40 блока 19 сигнала, имеющего уровень логической "1" (при превышении уставки V₁ величиной сигнала от датчика 7 температуры). Тем самым разрешается загрузка деталей в технологический агрегат 4 по параметру температуры. Аналогичным образом производится процесс вывода на температурный режим других технологических агрегатов, а также технологических агрегатов, значения параметров которых меньше значения уставки V₁ и больше уставки компараторов 43 и 46 соответствующих модулей 41, 42 блоков 16-19. В качестве примера в таблице представлены состояния компараторов 43-46 и схемы 47 формирования сигнала состояния температурного режима модуля 40 определения состояния блока 19 для анодирования деталей в хромовой кислоте, в котором необходимо поддерживать температуру 34...40^оС. Информация о температуре ванны анодирования в хромовой кислоте (АХК) поступает от датчика 7 температуры на первые входы компараторов 43-46, на вторые входы которых подаются уставки V₁, V₂, V₃, V₄, соответствующие, например, следующим значениям температуры: 34, 35, 39, 40^оС. Зона от 35 до 39^оС условно считается зоной "НОРМА". Зоны от 34 до 35^оС и от 39 до 40^оС считаются предаварийными. Зоны до 34 и выше 40^оС считаются аварийными. Таким образом, введение в состав системы на каждый технологический агрегат блока определения состояния параметров обрабатывающей среды, содержащего по числу управляемых параметров модули определения состояния параметров обрабатывающей среды, блока анализа отработки управляющих воздействий, содержащего по числу управляемых параметров модули анализа отработки управляющих воздействий, и блока контроля и регулирования, содержащего по числу контролируемых и регулируемых параметров модули контроля и регулирования, позволяет исключить необходимость постоянного слежения за состоянием параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов, например, путем опроса через фиксированные промежутки времени соответствующих датчиков параметров обрабатывающей среды. Это способствует включению в систему дополнительных технологических агрегатов или целых гальванических линий без ухудшения надежностных характеристик УВК. Еще одним достоинством данной системы является возможность функционирования ее технологических агрегатов длительное время без УВК (в случае выхода ее из строя) при осуществлении возможности прогнозирования поведения параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов, что нельзя достичь с помощью устройств локальной автоматики традиционного исполнения.

Формула изобретения

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ СРЕДЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЛИНИЙ, содержащая технологические агрегаты, оснащенные датчиками параметров обрабатывающей среды, управляющий вычислительный комплекс (УКВ), включающий устройства связи с объектом, процессор, память и устройства ввода-вывода информации, исполнительные механизмы для регулирования параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов и пульт управления и индикации, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности функционирования и расширения функциональных возможностей, она снабжена на каждый технологический агрегат блоком определения состояния параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов, содержащим модули определения состояния параметров обрабатывающей среды, блоком анализа обработки управляющих воздействий, содержащим по числу управляемых параметров модули анализа отработки управляющих воздействий, и блоком контроля и регулирования, содержащим по числу контролируемых и регулируемых параметров обрабатывающей среды технологического агрегата модули контроля и регулирования, причем выходы датчиков параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов соединены с входами соответствующих модулей определения состояния параметров обрабатывающей среды блока определения состояния параметров обрабатывающей среды технологического агрегата и вторыми входами модулей анализа отработки управляющих воздействий, к первым входам которых подключены первые входы соответствующих модулей определения состояния параметров обрабатывающей среды блока определения состояния параметров технологического агрегата, вторые выходы которых соединены с первыми входами соответствующих модулей контроля и регулирования блока контроля и регулирования, к вторым входам которых подключены выходы соответствующих модулей анализа отработки управляющих воздействий блока анализа отработки управляющих воздействий, а выходы модулей контроля и регулирования блока контроля и регулирования соединены с соответствующими исполнительными механизмами для регулирования параметров обрабатывающей среды технологических агрегатов, с УВК и пультом управления и индикации соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 5-2002

Извещение опубликовано: 20.02.2002