CS261001B1

CS261001B1 - Connection for actuator position indication

Info

Publication number: CS261001B1
Application number: CS859958A
Authority: CS
Inventors: Jan Bydzovsky
Original assignee: Jan Bydzovsky
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS995885A1

Abstract

Na vstupní hřídel ovládací převodovky servopohonu jsou připojeny pulsní snímače, které jsou přes oddělovací zesilovače připojeny na klopný obvod, který je svými vstupy pro čítání vzad a vpřed spojen s reversibilním čítačem. Na pomocnou výstupní sběrnici tohoto čítače jsou připojeny jednak obvod pro optickou indikaci polohy, jednak první porovnávací obvody pro otevírání servopohonu s kontrávesy připojenými na vstupy a s výstupními členy, připojenými přes klopné obvody na výstupy těchto porovná vacích obvodů. K výstupní sběrnici reversibilního čítače jsou analogicky jako první porovnávací obvody připojeny druhé porovnávací obvody pro uzavírání servopohonů. Nastavovací sběrnice reversibilního čítače je tvořena nastavovacími vstupy obvodů předvolby při otevření a uzavření servopohonu. Servopohony podle vynálezu se používají např. pro ovládání ventilů ve výrobní lince na přípravu směsi PVC, kde otevírají přívody změkčovadel, plnidel, chladicí vody atd.Pulse sensors are connected to the input shaft of the servo drive control gearbox, which are connected via isolation amplifiers to a flip-flop circuit, which is connected to a reversible counter with its inputs for counting backwards and forwards. The auxiliary output bus of this counter is connected to both a circuit for optical position indication and first comparator circuits for opening the servo drive with counterweights connected to the inputs and with output elements connected via flip-flop circuits to the outputs of these comparator circuits. Analogously to the first comparator circuits, second comparator circuits for closing the servo drives are connected to the output bus of the reversible counter. The adjustment bus of the reversible counter is formed by the adjustment inputs of the preselection circuits when opening and closing the servo drive. Servo drives according to the invention are used, for example, for controlling valves in a production line for preparing a PVC mixture, where they open the inlets of plasticizers, fillers, cooling water, etc.

Description

Zapojení pro indikaci polohy servopohonů zejména otočných servopohonů, používaných jako ovládací členy pro zavírání a otevírání ventilů a armatur pro přívod kapalin a plynů v průmyslu.Wiring for indicating the position of actuators, in particular rotary actuators, used as actuators for closing and opening valves and fittings for the supply of liquids and gases in industry.

Stávající regulační otočné servopohony sestávají z asynchronního motoru, z převodové a ovládací skříně. Převodová skříň, motor a ovládací skříň jsou spojeny mechanicky v jediný celek. Indikace polohy u těchto servopohonů, tj. stavu otevření ventilu, se provádí z polohy potenciometru. Koncové polohy, kdy je ovládaný ventil otevřen případně uzavřen jsou vyhodnocovány z mechanické převodové skříně, která je součástí ovládací skříně. Nevýhodou současného technického řešení je značná poruchovost potenciometrů indikace polohy, dále pak obtížné zpracování údaje tohoto potenciometru, nebot ovládací obvody servopohonů, tj. stykače, snímače, obvody pro regulaci mohou být vzdáleny až několik set metrů. Z mechanické převodové skříně není možné vyhodnotit stavy mezi polohou otevřeno a zavřeno, což je další nevýhodou stávajícího zařízeni stejně jako složitost mechanického vyhodnocování mezních poloh a obtížná přestavitelnost pro různé typy servopohonů, případně armatur a ventilů.The existing control rotary actuators consist of an asynchronous motor, a gearbox and a control box. The gearbox, engine and control box are mechanically connected to form a single unit. The position indication of these actuators, ie the valve opening state, is performed from the potentiometer position. The end positions where the controlled valve is opened or closed are evaluated from the mechanical gearbox which is part of the control box. The disadvantage of the present technical solution is a considerable failure rate of the position indication potentiometers, as well as difficult processing of the data of this potentiometer, since the control circuits of the actuators, ie contactors, sensors, control circuits can be distant up to several hundred meters. From the mechanical gearbox it is not possible to evaluate the states between the open and closed positions, which is another disadvantage of the existing equipment, as well as the complexity of mechanical evaluation of limit positions and difficult adjustability for various types of actuators or valves and valves.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro indikaci polohy otočných servopohonů podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že na vstupní hřídel ovládací převodovky servopohonů jsou připojeny pulsní snímače, které jsou přes oddělovací zesilovače připojeny na první a druhý vstup vstupního klopného obvodu. Výstup prvního oddělovacího zesilovače je rovněž spojen s řídicím vstupem reverzibilního čítače, na jehož vstup pro řízení čítání vpřed a vstup pro řízení čítání vzad jsou připojeny výstupy vstupního klopného obvodu. Na pomocnou výstupní sběrnici reverzibilního čítače je připojen jednak obvod pro optickou indikaci polohy, tvořený oddělovacím obvodem a číslicovým displejem, jednak první porovnávací obvody pro otevírání servopohonů. Na jejich vstupy jsou připojeny první kontrávesy a na jejich výstupy jsou připojeny přes prvni klopné obvody první výstupní členy. K výstupní sběrnici reverzibilního čítače jsou jako první porovnávací obvody analogicky připojeny druhé porovnávací obvody pro uzavírání servopohonů s druhými kontrávesy, druhými klopnými obvody s navazujícími druhými výstupními členy. Nastavovací sběrnice reverzibilního čítače je tvořená nastavovacími vstupy prvního obvodu předvolby při otevření servopohonů, jehož vstup je připojen na výstup prvního nastavovacího multivibrátoru připojeného na otevírací vstup a druhého obvodu předvolby při uzavření servopohonů, jehož spojení s druhým nastavovacím multivibrátorem připojeným na zavírací vstup je analogické. Blokovací výstup reverzibilního čítače je paralelně připojený na druhý vstup prvního nastavovacího multivibrátoru a na druhý vstup druhého nastavovacího multivibrátoru. Napájecí vstup reverzibilního čítače je připojen jednak na stálý zdroj, jednak přes oddělovací diodu na záložní zdroj. Nulovací vstupy prvních klopných obvodů prvních porovnávacích obvodů pro otevírání servopohonů jsou připojeny na vstup pro řízení čítání vpřed reverzibilního čítače, jehož vstup pro řízeni čítání vzad je připojen na nulovací vstupy druhých klopných obvodů druhých porovnávacích obvodů pro uzavírání servopohonů.These drawbacks are eliminated by the wiring for indicating the position of the rotary actuators according to the invention, which consists in that pulse sensors are connected to the input shaft of the actuating gearbox of the actuators, which are connected to the first and second input of the input flip-flop. The output of the first decoupling amplifier is also coupled to a reversible counter control input, to which the forward control input and the reverse count control input are connected by the input flip-flop circuits. On the auxiliary output bus of the reversible counter is connected both the circuit for optical position indication, consisting of a separating circuit and a digital display, and the first comparison circuits for opening the actuators. The first containers are connected to their inputs and the first output members are connected via their first flip-flops to their outputs. The second comparator circuits are analogically connected to the reverse bus output bus of the second counter circuit for closing the actuators with the second containers, the second flip-flop circuits with the adjacent second output members. The reversible counter setting bus consists of the setting inputs of the first preselection circuit at the opening of the actuators whose input is connected to the output of the first setting multivibrator connected to the opening input and the second preselection circuit at the closing of the actuators. The reversible counter blocking output is connected in parallel to the second input of the first setup multivibrator and to the second input of the second setup multivibrator. The power input of the reversible counter is connected both to a fixed source and via a separating diode to a backup source. The reset inputs of the first flip-flops of the first comparator circuits for opening the actuators are connected to the input for controlling the forward reversible counter whose input for controlling the count backward is connected to the reset inputs of the second flip-flops of the second comparator circuits for the closing of the actuators.

Servopohony podle předloženého vynálezu se používají např. pro ovládání ventilů ve výrobní lince na přípravu směsi PVC, kde otevírají přívody změkčovadel, plnidel, chladicí vody atd.The actuators of the present invention are used, for example, to control valves in a PVC blend production line where they open the inlets of plasticizers, fillers, cooling water, etc.

Konkrétní schéma zapojení pro indikaci polohy otočného servopohonů je znázorněno na přiloženém výkresu.A specific wiring diagram for indicating the position of the rotary actuators is shown in the attached drawing.

Na vstupní hřídel ovládací převodovky servopohonů jsou připojeny pulsní snímače PSI,PSI pulse sensors are connected to the input shaft of the actuator gearbox,

PS2, jak je znázorněno na uvedeném výkresu, které jsou přes oddělovací zesilovače AI, A2 připojeny na první a druhý vstup 10, 11 vstupního klopného obvodu K. Výstup prvního oddělovacího zesilovače AI je rovněž spojen s řídicím vstupem 30 reverzibilního čítače ČR, na jehož vstup 20 pro řízení čítání vpřed a vstup 21 pro řízení čítání vzad jsou připojeny výstupy Q, g' vstupního klopného obvodu K. Na pomocnou výstupní sběrnici VS reverzibilního čítače ČR je připojen jednak obvod pro optickou indikaci polohy, tvořený oddělovacím obvodem B a číslicovým displejem D, jednak první porovnávací obvody PÍ až Pn pro otevírání servopohonů.PS2 as shown in the drawing, which are connected via isolation amplifiers A1, A2 to the first and second inputs 10, 11 of the input flip-flop circuit K. The output of the first isolation amplifier AI is also connected to the control input 30 of the reversible counter CR. 20 for forward count control and reverse count input 21 are connected outputs Q, g 'of the flip-flop circuit K. The auxiliary output bus VS of the reversible counter CR is connected with an optical position indication circuit consisting of a separating circuit B and digital display D, on the other hand, the first comparison circuits P1 to Pn for opening the actuators.

Na jejich vstupy jsou připojeny první kontrávesy K1 až Kn a na jejich výstupy jsou připojeny přes první klopné obvody KOI až KOn první výstupní členy VI až Vn. K výstupní sběrnici VS reverzibilního čítače ČR jsou jako první porovnávací obvody Pl až Pn analogicky připojeny druhé porovnávací obvody P10 až Pra pro uzavírání servopohonu s druhými kontrávesy K10 až Kra, s druhými klopnými obvody K010 až KOra s navazujícími druhými výstupními členy V10 až Vm. Nastavovací sběrnice reverzibilního čítače ČR je tvořena nastavovacími vstupy NV prvního obvodu NO předvolby při otevření servopohonu, jehož vstup je připojen na výstup prvního nastavovacího multivibrátoru M0 připojeného na otevírací vstup 0^. Dále je nastavovací sběrnice tvořená nastavovacími vstupy NV druhého obvodu NZ předvolby při uzavření servopohonu, jehož spojení s druhým nastavovacím multivibrátorem MZ připojeným na zavírací vstup Z je analogické s prvním obvodem NO předvolby. Blokovací výstup 40 reverzibilního čítače ČR je paralelně připojený na druhý vstup prvního nastavovacího multivibrátoru M0 a na druhý vstup druhého nastavovacího multivibrátoru MZ. Napájecí vstup 50 reverzibilního čítače ČR je připojen jednak na stálý zdroj ZA, jednak přes oddělovací diodu OD na záložní zdroj ZB. Nulovací vstupy R prvních klopných obvodů KOI až KOn prvních porovnávacích obvodů 01 až Pn pro otevírání servopohonu jsou připojeny na vstup 20 pro řízení vpřed reverzibilního čítače ČR, jehož vstup 21 pro řízení čítání vzad je připojen na nulovací vstupy R druhých klopných obvodů K010 až KOm.First inputs K1 to Kn are connected to their inputs and their outputs are connected via first flip-flops KOI to KOn by first output members VI to Vn. The second comparator circuits P10 to Pra are connected analogically to the output bus VS of the reversible counter CR by the second comparator circuits P10 to Pra for closing the actuator with the second containers K10 to Kra, with the second flip-flop circuits K010 to KOra with subsequent second output members V10 to Vm. The setting bus of the reversible counter CR consists of the setting inputs NV of the first NO preselection circuit at the opening of the actuator, whose input is connected to the output of the first setting multivibrator M0 connected to the opening input 0 ^. Furthermore, the setting bus is formed by the setting inputs NV of the second preselection circuit NZ at the closure of the actuator, whose connection to the second setting multivibrator MZ connected to the closing input Z is analogous to the first preselection circuit NO. The blocking output 40 of the reversible counter CR is connected in parallel to the second input of the first setting multivibrator M0 and to the second input of the second setting multivibrator MZ. The supply input 50 of the reversible counter CR is connected both to a fixed power supply ZA and partly via an OD diode to a backup power supply ZB. The reset inputs R of the first flip-flop circuits KOI to KOn of the first comparator circuits 01 to Pn for opening the actuator are connected to the forward control input 20 of the reversible counter CR, whose reverse counting input 21 is connected to the reset inputs R of the second flip-flop circuits K010 to KOm.

Veškeré údaje o poloze servopohonu se vyhodnocují pouze pomocí pulsních snímačů PSI,All actuator position data are only evaluated using PSI pulse sensors,

PS2. V praxi se jedná například o bezkontaktní pulsní snímač UBM22 nebo optoelektronické snímače. Oba tyto typy snímačů vyhodnocují pohyb mechanické clony, která je umístěna na výstupní hřídeli servopohonu. U uvedených snímačů UBM22 při zasunutí kovové clony do mezery snímače přestane kmitat oscilátor snímače a na výstupu se změní napětí z logické 1 na logickou 0.PS2. In practice, for example, contactless pulse encoder UBM22 or optoelectronic sensors. Both of these types of sensors evaluate the movement of the mechanical diaphragm, which is located on the output shaft of the actuator. With these UBM22 sensors, when the metal diaphragm is inserted into the sensor gap, the sensor oscillator stops oscillating and the output changes from logic 1 to logic 0.

Zcela podobně pracují optoelektronické snímače, kde mechanická clona přeruší světelný paprsek, v důsledku čehož se změní napětí na výstupu snímače. Výše uvedené pulsní snímače PSI PS2 jsou mechanicky umístěny tak, aby výstupní napětí z těchto snímačů bylo při otáčeni servopohonu posunuto o 90° el. Pulsní snímače PSI, PS2 jsou umístěny u vlastního servopohonu a dále popsané vyhodnocovací obvody mohou být libovolně vzdáleny od servopohonu. Napětí z puslních snímačů PSI, PS2 je přivedeno na vstupy oddělovacích zesilovačů Al, A2. Vstupní klopný obvod K vyhodnocuje směr otáčení servopohonu a podle tohoto směru otáčení se nastavuje směr čítání reverzibilního čítače ČR, na jehož řídicí vstup 30 jsou přiváděny impulsy z výstupu prvního oddělovacího zesilovače Al a podle směru otáčení servopohonu se obsah reverzibilního čítače ČR zvyšuje nebo snižuje. Výstup čítače ČR představuje několik paralelně zapojených vodičů, na kterých se přenáší údaj o poloze v BCD tvaru, kde BCD je binárně dekadický tvar číslicového údaje. Jedná se tedy o pomocnou výstupní sběrnici VS k níž jsou připojeny obvody pro indikaci polohy v předvolených stavech a obvod pro optickou indikaci polohy servopohonu. První porovnávací obvody Pl až Pn porovnávají okamžitou polohu servopohonu s předvolenou hodnotou- nastavenou pomocí prvních kontrávesů K1 až Kn Při souhlasu údaje na pomocné sběrnici VS s údajem prvního kontrávesů K1 až Kn je na výstupu odpovídajícího porovnávacího obvodu Pl až Pn napětí logické nuly které překlápí navazující první klopný obvod KOI. Souhlasí-li údaj o poloze vysílaný na pomocné sběrnici VS s údajem prvního kontrávesů Kl, je na výstupu prvního porovnávacího obvodu Pl napětí logické nuly které je přivedeno na nastavovací vstup S prvního klopného obvodu KOI. Klopné obvody KOI až KOn jsou typu RS a jsou uvedeny do činnosti při čítání reverzibilního čítače ČR vpřed, tj. pro stav, kdy je na vstupu 20 pro řízení čítání vpřed tohoto čítače ČR napětí logické jedničky. V případě že reverzibilní čítač ČR čítá vstupní impulsy směrem vzad, nejsou první klopné obvody KOI, až KOn v činnosti. Na nulovací vstup R je v tomto případě přivedeno napětí logické nuly. Na výstupy prvních klopných obvodů KOI až KOn navazují výstupní členy VI až Vn, které mohou být představovány tyristory, výkonovými tranzistory, stykači apod. Pomocí prvních kontrávesů Kl až Kn jsou zvoleny určité polohy servopohonů, odpovídající otevření ovládaných ventilů, armatur apod., při kterých zapínají první výstupní členy Vl až Vn. Například pro Kl = 10 zapíná jiný pomocný servopohon, při K2 = 20 tento servopohon vypíná, při K3 = 500 se zapíná brzdění servopohonu, K4 = 580 je koncová poloha servopohonu, když uvažujeme typ servopohonu ZPA MO 10/32-25E s max. počtem otáček 580. Zcela analogicky jsou zapojeny druhé porovnávací obvody P10 až Pm, druhé kontrávesy K10 až Km druhé klopné obvody K010 až KOm a druhé výstupní členy V10 až Vm pro případ uzavírání servopohonu. V tomto případě čítá reverzibilní čítač směrem dolů, do funkce jsou uvedeny druhé klopné obvody K010 až KOm, neboř na jejich nulovacích vstupech R je napětí logické 1. Jedná se opět o klopné obvody typu RS.Optoelectronic sensors work very similarly, where a mechanical diaphragm interrupts the light beam, as a result of which the voltage at the sensor output changes. The above mentioned PS1 PS2 pulse sensors are mechanically positioned so that the output voltage from these sensors is shifted by 90 ° el. Pulse sensors PS1, PS2 are located at the actuator itself and the evaluation circuits described below can be arbitrarily distant from the actuator. Voltage from pulse sensors PS1, PS2 is applied to inputs of isolating amplifiers A1, A2. The input flip-flop K evaluates the direction of rotation of the actuator and according to this direction of rotation is set the counting direction of the reversible counter CR, whose control input 30 receives pulses from the output of the first isolating amplifier A1. The output of the counter of the Czech Republic is represented by several wires connected in parallel to which the position data in the BCD form is transmitted, where the BCD is a binary decimal form of the digital data. It is therefore an auxiliary output bus VS to which are connected circuits for position indication in preset states and circuit for optical position indication of actuator. The first comparator circuits P1 to Pn compare the instantaneous position of the actuator with the default value set using the first contactors K1 to Kn. If the data on the auxiliary bus VS agree with the data of the first contactors K1 to Kn, the corresponding comparator circuit P1 to Pn first flip-flop KOI. If the position data transmitted on the auxiliary bus VS matches the data of the first contactors K1, the output of the first comparator circuit P1 is a logic zero voltage which is applied to the setting input S of the first flip-flop KOI. The flip-flops KOI to KOn are of the RS type and are activated when counting the reversible counter CR forward, ie for a state where the logic 1 voltage is present at the input 20 for controlling the counter count forward of this CR counter. If the reversible counter of the Czech Republic counts the input pulses in the backward direction, the first flip-flops KOI to KOn are not working. In this case, logic zero voltage is applied to the reset input R. Outputs of first flip-flops KOI to KOn are connected by output members VI to Vn, which can be represented by thyristors, power transistors, contactors, etc. By means of the first contactors Kl to Kn certain positions of actuators are selected corresponding to opening of controlled valves, armatures etc. switch on the first output members Vl to Vn. For example, for K1 = 10 it turns on another auxiliary actuator, with K2 = 20 it turns off, with K3 = 500 braking is turned on, K4 = 580 is the end position of the actuator when considering the type of actuator ZPA MO 10 / 32-25E with max. The second comparator circuits P10 to Pm are connected in a similar way, the second contours K10 to Km are connected to the second flip-flop circuits K010 to KOm and the second output members V10 to Vm in case of closing the actuator. In this case, the reversible counter counts downwards, the second flip-flops K010 to KOm are put into operation, since their reset inputs R have a voltage of logic 1. These are again flip-flops of the RS type.

Reverzibilní čítač ČR má nastavovací vstupy NV tvořící nastavovací sběrnici ke které jsou připojeny první a druhý obvod předvolby NO, NZ. Předvolba prvního obvodu NO předvolby se nastavuje při otevřeném servopohonu, předvolba druhého obvodu NZ při uzavřeném servopohonu. Nastavení se provádí pomocí prvního a druhého nastavovacího multivibrátoru M0 nebo MZ. Při otevřeném servopohonu se na otevírací vstup j) přivede napětí logické spustí se první nastavovací multivibrátor M0, první obvod NO předvolby se připojí k nastavovací sběrnici NV a údaj jeho výstupu se přepíše do reverzibilního čítače ČR. Analogická je funkce druhého obvodu předvolby NZ při zavřeném servopohonu. Reverzibilní čítač ČR je napájený ze stálého zdroje ZA napětím +U. Kromě toho je napájen přes oddělovací diodu OD ze záložního zdroje ZB, například při výpadku sítového napětí, přičemž údaj odpovídající poloze servopohonu je zachován.The reversible counter of the Czech Republic has setting inputs NV forming the setting bus to which the first and second preset circuits NO, NZ are connected. Preselection of the first NO circuit of preselection is set when the actuator is open, preselection of the second NZ circuit with closed actuator. The setting is done using the first and second setting multivibrator M0 or MZ. When the actuator is open, logic voltage is applied to the opening input j). The first setting multivibrator M0 is started, the first NO preset circuit is connected to the setting bus NV and its output data is rewritten to the reversible counter of the Czech Republic. Analogous is the function of the second preselection circuit NZ with the actuator closed. The reversible counter of the Czech Republic is supplied from a permanent source under voltage + U. In addition, it is fed via an isolation diode OD from the backup power supply ZB, for example in the event of a mains voltage failure, the data corresponding to the position of the actuator being maintained.

Claims

Connections for indicating the position of actuators, in particular rotary actuators, used as actuators for closing and opening valves and fittings for the supply of liquids and gases in industry, characterized in that pulse sensors (PSI, PS2) are connected to the input shaft of the actuating gearbox. the isolation amplifiers (A1, A2) are connected to the first and second inputs (10, 11) of the input flip-flop (K), the output of the first isolation amplifier (A1) is also connected to the control input (30) of the reversible counter (CR) (20) for forward counting control and reverse counting control input (21) are connected outputs (Q, Q) of input flip-flop circuit (K), the auxiliary output bus (VS) of the reversible counter (CR) is connected with optical indication circuit position consisting of a separating circuit (B) and a digital display (D), and first comparing circuits (P1 to Pn) ) for opening the actuator, the inputs of which are connected to the first containers (K1 to Kn) and the outputs of which are connected via the first flip-flops (KOI to KOn), the first output members (VI to Vn), to the output bus (VS) of the reversible counter As the first comparator circuits (P1 to Pn) are connected analogically second comparator circuits (P10 to Pm) for closing actuators with second containers (KOI to Km), with second flip-flops (K010 to KOm) with connected second output members (V10 to Vm), the setting bus of the reversible counter (CR) consists of the setting inputs (NV) of the first preset circuit (NO) when opening the actuator, whose input is connected to the output of the first setting multivibrator (M0) connected to the opening input (0) and the second circuit (NZ) preselection when closing the actuator, whose connection to the second multivibrator (MZ) connected to the closing input (Z) j e analogous, blocking output (40) of the reversible counter (CR) is connected in parallel to the second input of the first setting multivibrator (M0) and to the second input of the second setting multivibrator (MZ), the power input (50) of the reversible counter source (ZA), on the one hand through the diode (OD) to the back-up source (ZB), wherein the reset inputs (R) of the first flip-flops (KOI to KOn) of the first comparator circuits (P1 to Pn) for opening the actuators are connected to input (20). ) for forward counter reversible counter (CR), whose input (21) for reverse counter counting is connected to the reset inputs (R) of the second flip-flop circuits (K010 to KOm) of the second comparator circuits (P10 to Pm) for closing the actuator.