FI71026B - Process-styrningssystem - Google Patents

Description

- 71026 1 Prosessinohjausjärjestelmä Process-styrningssystem 5

Esillä oleva keksintä kohdistuu prosessinohjausjärjestelmään, käsittäen tietokoneen, useita proseseinohjausventtiileitä sekä sähköisiä piirejä tietokoneelta tulevien ohjaussignaalien, jotka on johdettu yhden useille prosessinohjausventtiileille yhteisen kaapelin kautta, jossa on sopivim-10 min kaksi johdinta, muuntamiseksi toimisignaaleiksi prosessinohjausventtiileille kyseisten sähköisten piirien ohjaamien toimielinten kautta, jolloin prosessinohjausventtiileillä on kullakin kotelonsa, joka on asennettu venttiiliin muodostamaan sen kanssa yhden yksikön.

15 Tietokoneella varustetut prosessinohjausjärjestelmät sisältävät tavallisesti itse tietokoneen ja siihen liittyvän ohjauspulpetin lisäksi ns. yhteisväyläjohdon datan rinnakkaismuotoista siirtoa varten, jonka väylän välityksellä tietokone on yhdistetty useisiin 1iitäntäyksiköihin, jotka vuorostaan on liitetty omaan asetuselinryhmäänsä (esim. magneettivent-20 tiileihin) , jotka voivat vaikuttaa yhtä moneen prosessinohjauselimeen (esim. pneumaattisiin prosessiventtiileihin).

Tälaisen järjestelmän haittana on mm. sen vaatima suhteellisen monimutkainen ja laaja kaapelointi sekä sen vaatima tietty ylikapasiteetti, 25 jotta vältettäisiin järjestelmän muutosten tai lisäysten yhteydessä tarvittava laitteistomäärän hyppäysmäinen kasvu.

Vaihtoehtoinen prosessinohjausjärjestelmä voi tietokoneen ja siihen liittyvän ohjauspulpetin lisäksi käsittää yhteisväyläjohdon, jonka väli-30 tykeellä kaikki prosessinohjauselimet on liitetty asetuselimiinsä ja liitäntäyksiköihinsä tietokoneen jaksollisesti suorittamaa osoitteen valintaa varten. Tämän vaihtoehtoisen järjestelmän haittana on mm., että jakson aika ts. saman prosessinohjauslaitteen osoitteen kahden peräkkäisen valinnan välinen aika, voi tulla epäkäytännöllisen pitkäksi johtuen 35 siitä, että aika on suoraan verrannollinen Järjestelmän prosessinohjaus-laitteiden kokonaislukumäärään.

2 71026 1 Esillä olevan keksinnön eräänä päämääränä on saada aikaan prosessinoh-jausjärjestelmä, jossa kaapelointia samoin kuin järjestelmän koko rakennetta voidaan merkittävästi yksinkertaistaa ilman että jakson aika tulisi liian suureksi.

5

Keksinnön tarkoituksena on siten ennen kaikkea prosessinohjausjärjestelmän tekeminen yksinkertaisemmaksi ja halvemmaksi sekä valmistuksen ja asennuksen että käytön suhteen.

10 Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että prosessinoh-jausjärjestelmälle annetaan seuraavista patenttivaatimuksista ilmenevät tunnusmerkit.

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti seuraavassa oheenliitettyihin 15 piirustuksiin liittyen.

Kuvio 1 havainnollistaa kaavioilisesti johdannossa esitetyn tyyppistä prosessinohjausjärjestelmää.

20 Kuvio 2 havainnollistaa kaaviollisesti esillä olevan keksinnön mukaista prosessinohjausjärjestelmää.

Kuvio 3 esittää esimerkkiä esillä olevan keksinnön mukaisen prosessin-ohjausventtiilin mekaanisesta toteutuksesta.

25

Kuvio 4 on leikkauskuvanto pitkin kuvion 3 viivaa A-A.

Kuviot 5 ja 6 esittävät lohkokaaviota ja yhdistettyjä lohko- ja kytkentäkaaviota keksinnön mukaisen prosessinohjausventtiilin erään suoritus-30 muodon sähköisistä piireistä.

Kuviossa 1 esitettyyn prosesslnohjausjärjestelmään sisältyy tietokone 1 ja siihen liittyvä ohjauspulpetti 2. Tietokone 1 sisältää kaiken prosessin toiminnalle tarpeellisen logiikan ja se antaa ja kerää tarvittavan 35 informaation useiden liitäntäykeiköiden 3 välityksellä, jotka on kytketty sähköisesti kukin omaan asetusellnryhmäänsä 4. Tällaiseen ryhmään kuuluvina asetuseliminä voi olla magneettiventtiilit, jotka on yhdistetty esi- 3 71026 1 merkiksi paineilmaletkujen välityksellä pneumaatttisten venttiilien muodostamiin prosessinohjauslaitteisiin 5. Tietokoneen 1 ja liitäntäyksi-köiden 3 välinen yhteys muodostuu ns. yhteisväyläjohdosta 6, jonka välityksellä mainittu informaatio siirretään rinnakkaismuodossa. Liitäntä-5 yksiköihin 3 sisältyy normaalisti dekooderi, muistipiirit ja magneetti-venttiilien ohjainaste, jotka yleensä on yhdistetty ryhmiksi erillisiin kaappeihln, joista paineilmaletkut pneumaattisille venttiileille lähtevät.

10 Kuviossa 2 esitetyllä keksinnön mukaisella prosessinohjausjärjestelmällä vältetään kuviossa 1 esitetyn järjestelmän haitat ilman että jaksonajan tarvitsee tulla liian pitkäksi. Keksinnön mukaan tietokoneeseen 1 on liitetty useita päätteitä 7 yhteisväylän 6 välityksellä. Jokaisesta päätteestä 7 lähtee ohjausjohto 8 useille liitäntäyksiköille 3, jotka on 15 yhdistetty suoraan omaan prosessinohjauslaitteen 5 asetuselimeensä 4. Yhteisväylä 6 on tässä tapauksessa toteutettu datan rinnakkaismuotoista siirtoa varten ohjausjohdon 8 ollessa toteutettu datan sarjamuotoista siirtoa varten. Havaitaan, että tällä prosessinohjausjärjestelmän ratkaisulla voidaan rajoittaa prosessinohjauselinten 5 lukumäärää ohjaus-20 johtoa 8 kohti ja siten myös jaksonaikaa.

Keksinnön mukaan jokainen prosessinohjauslaite 5 on rakennettu yhteen siihen kuuluvien liitäntäyksikön 3 ja asetuslaltteen 4 kanssa yhdeksi yksiköksi. Kuten kuvioissa 3 ja 4 on esitetty, on keksinnön mukaan pai-25 neilmamagneettiventtiilin muodostama asetuslalte 4 ja kahdelle piirikortille 10 rakennettu liitäntäyksikkö 3 sijoitettu koteloon 11, joka on asennettu paineilmasylinterille 12, joka vuorostaan on rakennettu ei esitetyn prosessiventtiilin yhteyteen sen asettelemista varten. Kuvioiden 3 ja 4 prosessinohjausventtiililaitteen ainoat ulkoiset liitännät 30 ovat paineilman syöttö 13 ja koaksiaalikosketin 14. Laitteessa on myös paineilman poistoliitäntä 15.

Kuten kuviossa 5 on esitetty, jokaiseen keksinnön mukaiseen prosessinoh-jausventtiililaitteen liitäntäyksikköön 3 voi sisältyä lähetin/vastaan-35 otinaste 16, joka on yhdistetty dekooderi/logiikka-asteen 17 välityksellä asetuslaltteen 4 ohjalnasteeseen 18. Dekooderi/logiikka-asteen 17 4 71026 1 yksi tulo on kytketty esimerkiksi anturiin 19 proseesinohjauslaitteen 5 aseman ilmaisemiseksi, niin että tietokone 1 voi saada kuittauksen siitä, että prosesslnohjauslaitteelle 5 lähetetty käsky on toteutettu.

5 Kuviossa 6 on esitetty yksityiskohtaisesti esillä olevan keksinnön mukaisen prosessinohjausventtiililaitteen liitäntäyksikkö 3. Koaksiaalikos-kettimeen 14 on kytketty kuristimen 21 välityksellä teholähde 20 liitäntäyksikön 3 sähköisten piirien ja magneettiventtiilin 4 virransyöttöä varten. Lähetin 22 samoin kuin vahvistimen 23 ja ilmaisimen 24 muodos-10 tama vastaanotin on kytketty kumpikin oman kondensaattorinsa 25 kautta koaksiaalikoskettimeen 14. Ilmaisimen 24 lähtö on kytketty sarja-rinnak-kalsmuuntimelie 26, jonka lähdöt on kytketty komparaattorin 27 tulojen ensimmäiseen ryhmään (ei esitetty). Komparaattorin 27 tulojen toinen ryhmä voidaan saattaa selektiivisesti jännitteiseksi kytkimien 28 avulla. 15 Komparaattorin 27 lähtö on kytketty yhteen kombinaatioverkon 29 tuloista, jolla on myös tuloja, jotka on kytketty komparaattorin 27 toisen ryhmän tuloihin ja yksi tulo, joka on kytketty asetuslaitteen 4 ohjaamalle kos-kettimelie 30. Verkon 29 lähdöt on kytketty (ei esitetty) rinnakkais-sarjamuuntimen 31 tuloihin, jonka muuntimen lähtö on kytketty lähetti-20 melle 22. Oskillaattori 32 on kytketty sekä lähettimelle että muunti- melle 31. Komparaattorissa 27 on myös lähtö, joka on kytketty bistabiilin kiikun 33 tuloon kiikun toisen lähdön ollessa kytketty ohjaintransistorin 34 kannalle, jonka transistorin kollektoripiiriin on kytketty magneetti-venttiilin 4 kela.

25

Kuvion 6 piirien toimintatapa on seuraava. Koaksiaalikoskettimen 14, joka on tarkoitettu liitettäväksi ohjausjohdon 8 muodostavaan koaksiaalikaapeliin, kautta syötetään tasajännlte, joka viedään kuristimen 21 kautta teholähteelle 20. Asianomaisesta päätteestä 7 koaksiaalikaapelin 30 kautta siirretty sarjamuotoinen informaatlosignaali muodostuu moduloidusta kantotaajuusslgnaallsta ja se syötetään toisen kondensaattoreista 25 kautta vahvistimelle 23 tasonsäätöä varten. Vahvistettu signaali ilmaistaan tämän jälkeen ilmaisimessa 24, joka antaa sarja-rinnakkais-muuntimelie 26 binäärisen pulssijonon, joka sisältää osolteosan ja käsky-35 osan. Silloin ja vain silloin, kun osoiteosa vastaa prosessinohjausvent-tiililaitteen kytkimillä 28 asetettavaa osoitetta, antaa komparaattori 27 lähtösignaalin kombinaatioverkolle 29, jolloin kytkimillä 28 asetettu 5 71026 1 osoite siirretään muuntimen 31 ja lähettimen 22 kautta sarjamuodossa ohjausjohdolla 8 takaisin päätteelle 7. Myös informaatio koskettimen 30 tilasta syötetään kombinaatioverkon 29, muuntimen 31 ja lähettimen 22 kautta päätteelle 7. Oskillaattori 32 ohjaa lähettimen 22 taajuutta 5 samoin kuin datan lähettämistä muuntimelta 31, mikä data moduloi lähettimen 22 lähtöeignaalia. Käskyosan sisällöstä riippuen syötetään tai ei syötetä vaihtokytkentäsignaalia kiikun 33 tuloon. Jos kiikku 33 kääntyy, transistorin johtavuustila muuttuu ja kosketin 30 joutuu kääntämään asentonsa. Informaatio koskettimen 31 muuttuneesta tilasta lähetetään 10 edellä selitetyllä tavalla osoiteosan jälkeen asianomaiselle päätteelle 7.

Toteuttamalla prosessinohjausjärjestelmä keksinnön mukaisesti voidaan siten ohjausjohtoa kohti tuleva prosessinohjauslaitteiden lukumäärä 15 rajoittaa (esimerkiksi 67 kappaleeseen), jolloin voidaan päästä lyhyeen jaksonaikaan.

Lisäksi voidaan havaita, että keksinnön mukaisella prosessinohjausjärjestelmällä saadaan aikaan kuviossa 1 hahmoteltuun järjestelmään verrat-20 tuna oleellisia säästöjä kaapeloinnin sekä myös paineilmaletkujen johtamisen suhteen. Lisäsäästöjä kaapeloinnissa aiheutuu keksinnön mukaan siitä, että liitäntäyksiköiden 3 ja asetuslaltteiden 4 virransyöttö tapahtuu ohjausjohtimia 8 pitkin.

25 Yhteenvetona todetaan, että keksinnön mukaisella prosessinohjausventtii-lilaitteella saavutetaan joukko etuja.

Valmistuksen kannalta esillä oleva keksintö tuo mukanaan kustannussäästöjä, jos vertailuperustana on koko prosessinohjausjärjestelmä.

30

Tavanomaiseen prosessinohjausjärjestelmään verrattuna tulee esillä olevaa keksintöä hyväksi käyttävä prosessinohjausjärjestelmä asennuksen kannalta yksinkertaisemmaksi, koska kaikille ohjattaville kohteille (venttiileille) voidaan käyttää samaa kaapelia ja koska myös yhteistä 35 paineilman syöttöä voidaan soveltaa, halvemmaksi, koska yhteinen kaapeli korvaa yhtä kohdetta kohden tarvittavat 4-5 Johtoa, nopeammaksi, koska yksityiselle kohteille yksilöllisiä sähkö- tai paineilmajohtoja ei ole, 6 71026 1 joten virhekytkentöjä ei voida tehdä, luotettavammaksi, mikä mahdollistaa sen, että asennuksen voi suorittaa ei ammattimies, sekä vähemmän tilaa vieväksi, koska esimerkiksi erilliset magnettiventtiilikaapit jäävät pois.

5 Käytön ja kunnossapidon kannalta keksintö tuo etuja vianetsinnän yksinkertaistumisena, koska toimintaviat voidaan paikallistaa suoraan kyseessä olevaan kohteeseen, helppona vaihdettavuutena, koska koko kotelo voidaan kaikkien kohteiden yhteisestä sähkö- ja paineimaliitännästä johtuen 10 vaihtaa ilman sähkömiehen apua, sekä siitä johtuen, että kohteen siirtämisen samalla yhteisväyläkaapelilla voi suorittaa ei ammattimies ohjelmaa muuttamatta.

Keksinnön mukainen proseesinohjausjärjestelmä on lisäksi joustavampi 15 kuin tavanomaiset prosessinohjaus!ärjestelmät, koska lisäkohteet voidaan yksinkertaisesti yhdistää samaan kaapeliin ja samaan ilmajohtoon. Tavanomaisessa järjestelmässä voi lisäkohteiden liittäminen aiheuttaa suuria ongelmia ja kustannuksia, esim. kun liitäntäyksikkö- tai magneettivent-tillikaappi on täynnä.

20

Keksinnön selitettyjä suoritusmuotoja voidaan tietenkin muunnella monin tavoin keksinnön puitteissa pysyen. Ohjausjohtoon 8 voisi esimerkiksi sisältyä kolme johdinta, jolloin virransyöttö ja informaationsiirto voitaisiin erottaa toisistaan. Kaksijohdinkoaksiaalikaapeli on kuitenkin 25 parhaana pidetty toteutusmuoto.

30 35

Claims (2)

7 71026

1. Prosessinohjausjärjestelmä käsittäen tietokoneen (1), useita proses-sinohjausventtiileitä O) sekä sähköisiä piirejä (3) tietokoneelta (1) 5 tulevien ohjaussignaalien, jotka on johdettu yhden useille prosessinoh-jausventtiileille yhteisen kaapelin kautta, jossa on sopivimman kaksi johdinta, muuntamiseksi toimisignaaleiksi prosessinohjausventtiileille (5) kyseisten sähköisten piirien (3) ohjaamien toimielinten (4) kautta, jolloin prosessinohjausventtiileillä (5) on kullakin kotelonsa (11), 10 joka on asennettu venttiiliin (5) muodostamaan sen kanssa yhden yksikön, tunnettu siitä, että kussakin kotelossa (11) on omat prosessin-säätöventtiilin (5) sähköiset piirit (3) datasignaalien vastaanottamiseksi, lähettämiseksi ja tallentamiseksi samoin kuin myös näiden piirien ohjaamat toimielimet (4) toimislgnaalien tuottamiseksi samalle proses-15 sinsäätöventtiilille, ja että kussakin kotelossa (11) on liitäntä (14), jonka kautta kotelon sähköiset piirit (3) on kytketty yhteiseen kaapeliin (8).

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, jossa toimisignaalit ovat pneu-20 maattisia, tunnettu siitä, että kotelossa (11) on yksi ainoa liitäntä (13) useille venttiileille (5) yhteiseen paineilmajohtoon kytkemistä varten. 25 30 35