SU1104561A2 - Система управлени технологическими процессами - Google Patents

Abstract

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ по авт.св. № 734763, отличающа с  тем, что, с целью расширени  функщюнальных возможностей и повьшени  надежности системы, в центральный пункт управлени  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.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и автоматизированным системам управлени  и может быть использовано дл  управлени  различными технологическими процессами, в частности дл  построени  АСУ ТП гальванопроизводст ва , По основному авт.св. v 734763 известна система дл  контрол  и управлени  технологическими процессами, содержаща  установленные на централь ном пункте блок сигнализации, один из выходов которого подключен к входу пульта, выходы которого соединены с одним из входов регистратора, индикатора и вычислительного блока, один из выходов которого подключен к другому входу индикатора и регистратора и установленнные на периферийньсх пунктах датчик, регул тор, выход 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 исполнительного механизма, другой вход которого соединен с выходом позиционера , блок управлени  и блок пе редачи, блок приема и элемент И, на центральном пункте входы блока управ Ленин соединены с выходом блока сигнализации и с другим выходом вычислительного блока, выходы блока управлени  подключены к одному из входов блока сигнализации и к одному из входов блока передачи, другой вход которого соединен с другим выходом вычислительного блока, выход блока передачи и другой вход блока сигнализации подключен через линию св зи соответственно к входу блока приема и выходу элемента И всех пери ферийньк пунктов, входы элемента И каждого периферийного пункта соедине ны с другим выходом датчика и одним из выходов блока приема своего периферийного , пункта, выход блока приема каждого периферийного пункта подключен к входу регул тора. Известна  система позвол ет проводить контроль и управление технологическим процессом , осуществл   последовательный оп рос датчиков, расположенных в точках где осуществ.ч етс  контроль u Недостатком известной системы  вл ютс  узкие функциональные возможности и низка  надежность работы. Эт выраж птс  в том, что система дл  контрол  и управлени  технологическими процессами не позвол ет зафиксировать нарущени  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 сбо  хода технологического процесса дс его обнаружени , протекание технологического процесса не будет соответствовать заданному режиму, что в конечном итоге приводит либо к браку, либо к авари м, возможные последстви  которых трудно устраникч.1. Причем в таких системах как АСУ ТП гальваногрроизводства , где количество контролируемых точек достигает нескольких сотен, увеличиваетс  интервал времени между очередными опросами датчиков , что увеличивает веро тность брака или аварии. Предложенна  система управлени  технологическими процессами осуществл ет процесс регулировани  как только в этом возникает необходимость , а также позвол ет предотвращать аварии и значительно сократить процент брака, что в конечном итоге повышает надежность системы . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей системы путем оперативного контрол  и управлени  технологическими процессами и повышение ее надежности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в систему управлени  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 инициативньк сигналов, выходы которого соединены с. соответствующими входами вычислительного блока. На фиг . 1 приведена функциональна  схема предлагаемой системы. На фиг.24 - функциональные схемы блоков 4, 5 и 3 соответственно. Система управлени  технологическими процессами содержит центральный пункт 1, периферийные пункты 2 .. .., 2 , блок 3 управлени , блок 4 приема инициативных сигналов, блок 5 сигнализации, блок 6 передачи, пульт 7 управлени , вычислительный блок 8, регистратор 9, индикатор 10, датчики 11 пороговы элементы 12 мент И 13 , 13, блоки 14 14 приема, регул торы л , ., реле 16 16 15 15S ..., 15, реле 16 ..., 16 защиты, позиционеры 17 , 17, исполнительные механизмы 18 18, первичные п преобразователи 19, , вторичные преобразователи 20 20 , ..., 20 , шины 21-23 дл  передачи информации и состо нии объекта и управл ющих сигналов. I Первый выход блока 3 управлени  подключен к одному из входов блока 5 сигнализации, а второй-выход к перво му входу блока 6 передачи. Первьм выход блока 5 сигнализации подключен к входу пульта 7 управлени , выход которого соединен с одним из вхо дов вычислительнрго блока 8 и с первыми входами регистратора 9 и индика тора 10, вторые входы которых под1шю чены к первому выходу вычислительног блока 8. Второй выход вычислительного блока 8 подключен к второму входу блока 6 передачи и к первому входу блока 3 управлени , второй вход которого соединен с вторым выходом бло сигнализации. У датчиков 11 , ..., 11 , расположенных нА пери ферийных пунктах 2 , 2, ..., 2 , пе вые выходы соединены с первыми входа ми элементов И 13, 13, ..., 13, и с входами пороговых элементов 12 , 12 , ..., 12, первые и вторые выход которых через мину 21 подключены к соответствующим входам блока 4 прием инициативных сигналов, выходы послед него подключены к соответствующим входам вычислительного блока 8. Втор входы элементов И 13 , 13 соединены с вторыми выходами блоков 144 14 14 приема, а выходы по шине 22 подключены к соответствующим входам блока 5 сигнализации. Выходы блока 6 передачи через шину 23 соединены с входами блоков 14 , 14 приема, первые выходы которых заведены на регул торы 15 , Выходы регул торов 15 подключены к по2 ., Г/ и к зиционерам 17 , 17 16 .. первым входам реле 16 , 16, ..., 1 защиты, вторые входы которых соединены с вторыми выходами датчиков 11 11, ..., 11. Входы исполнительных ,. 61 18 соедимеханизмов 18 нены с вькoдa и позиционеров . , 17, ., ., 17 и с выходами реле 16 16 ., ., 16 защиты. Блок 4 приема инициативных сигналов  вл етс  нестандартным. Блок 4 приема инициативных сигналов состоит из элементов 24, 24 , ,.., 24 пам ти, элемента 1-ШИ 25, модул  26 ввода инициативных сигналов . 1 7 Количество элементов 24 . 24 , 24 пам ти определ етс  числом пери22 2 ферийных пунктов 2 f- , pi.j Входы элементов 24 , 24, ..,, 24 пам ти через шину 21 соединены с соответствую;:1ими выходами пороговых ) .I элементов 12% 12% ..... 12 . Элементы 24 24 . . ., 24 пам ти могут, быть вьтолнены в виде 5 -триггеров. Выходы элементов пам ти соединены с входами элемента ИЛИ 25, выход которого подключен к входу модул  26 ввода инициативных сигналов. Выход модул  26 ввода инициативных сигналов и выходы элементов 24 24 , ..., 24 пам ти соединены через шину с соответствующими входами вычислительного блока 8. Вычислительный блок 8 может быть выполнен на основе г-шкро-ЭВМ, например Электроника НЦ. Информаци  в вычислительный блок 8, если он выполнен на основе микро-ЭВМ, вводитс  через магистраль микро-ЭВМ. В состав датчиков 11 11 вход т последовательно соединенные первичные преобразователи д2 .-.и 19 и вторичные преобразователи 20 20, ., 20 . Первичные преобразователи примен ютс  дл  преобразовани  контролируемого параметра в первичный электрический сигнал, который преобразуетс  затем вторичным преобразователем в частотный сигнал. Частотное преобразование необходимо дл  повьпиени  достоверности передаваемой информации на центральньй пункт 1, так как последний расположен на значительном рассто нии от периферийных пунктов 2, 2 , ..., 2 ив лини х возможны помехи. Вторичные преобразователи 20, 20, ..., 20 выполнены в виде преобразователей напр жени  в частоту. Блок 5 сигнализации содержит блок 27адресного селектора, устройство 28допускового контрол , многовходовой элемент ИЛИ 29, элемент 30 задержки , триггер 31, элемент И 32,счет чик 33, регистр 34, делитель 35, генератор 36 опорной частоты, элемент ИЛИ 37, элемент 38 задержки. Причем адресные входы блока 5 сигнализации подключены к входам блока 27 адресного селектора, выходы которого соединены с управл ющими входами устройства 28 допускового контрол  и .со входами элемента ИЛИ 29, выход которого через элемент 30 задержки подключен к первому установочному входу триггера 31, выход которого соединен с первым входом элемента И 32, второй вход которого подключен к информационному входу блока 5 сигнализации, выход св зан с информационным входом устро ства 28 допускового контрол  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 тактирую11№1м входом устройства 28 допускового контрол  и подключен к выходу делител  35, рабочий вход которого соединен с выходом генератора 36. Управл ющий вход св зан с выходом элемента 30 задержки, причем первьй и второй информационные выходы устройства 28 допускового контрол  соедине ны с соответствующими управл ющими в 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 контрол  содержит блок 39 пам ти, счетчик 40, первый формирователь 41, второй формирователь 42, группу .; :ементов И 44 и 44„, элемент ИЛИ 45, блок 46 анаБлок 3 управлени  содержит ОПОРНЫЙ генейатоо 47, элемент ИЛИ 48, элемент И 49, триггер 50, счетчик 51, регистр 52, многовходовые элементы И.ПИ 53 и 54, элемент 55 задержки, триггер 56, элемент ИЛИ 57, ключевой элемент 58, многовходовой элемент ИЛИ 59, причем адресные входы блока 3 управлени  сое динены с соответствующими входами регистра 52, выходы которого соединены с входами элементов ИЛИ 53, 54 и 59, выход элемента 53 че.рез элемент 5 задержки подключен к единичному установочному входу триггера 56, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ 57, выход которого подключен к информационному выходу блока 3 управлени , причем второй вход элемента ИЛИ 57 соединен с первым управл ющим входом блока 3 управлени . Второй управл ющий вход блока 3 управлени  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 управл ющему входу блока 3 управлени  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 управлени  и к соответствующим входам ключевого элемента 58, управл ющий вход которого соединен с выходом многовходового элемента ИЛИ 54, выход ключевого элемента через многовходовой элемент ИЖ 59 соединен со второй группой адресных выходов блока 3 управлени . Система управлени  технологическими процессами работает следующим образом . Сигналы с выходов датчиков i , 11 , ..., 11 посто нно поступают на входы соответствующих элементов И 13 13 , 13 периферийных пунктов 2 , 2 , ..., 2. Эти сигналы в линию св зи не поступают, так как элементы И закрыты по второму входу. На центральном пункте 1 после включени  блок 3 управлени  задает и1иклический режим опроса периферийных пунктов 2, Блок 3 управлени  вьщает через блок передачи номер первого периферийного пункта 2 в линию св зи по шине 23. Переданный номер при144 142. ../ 14 нимает все блоки 14 , 14, приема периферийных пунктов 2 2, ..., 2 , но только блок 14 приема первого периферийного пункта 2 вьща- ет разрешающий сигнал на логический элемент И 13 и датчик 11 подключаетс  к линии св зи. (Элементь И 13 , 13 .. 13 подключают датчики 11 .. 11 к линии св зи, так как на элементы И информаци  с датчиков 711 поступает в виде частотно модулированного сигнала). Сигнал от датчика 11 поступает на 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 5 сигнализации вьдает сигнал об этом на вход блока 3 управлени  и чер-ез пульт 7- управлени  передает значение параметра в вычислительный блок 8, который запоминает это значение. Блок 3 управлени  вырабатывает и вьщает в блок 6 передачи и далее в линию св зи номер следукнцего периферийного пун кта. Далее аналогично анализируетс  сигнал следующего датчика и так далее до последнего периферийного пункта , потом процесс повтор етс  с перво го периферийного- пункта. Если значение параметра, поступающего от какого-либо датчика, например 1t , вьшшо из зоны допустимых значений , то блок 5 сигнализации выдает сигнал об этом на пульт 7 управлени  отклонение регистрируетс  регрстратором 9 и высвечиваетс  индикатором 10 С выхода пульта 7 в вычислительный блок 8 вьщаетс  значение параметра и сигнал о необходимости расчета уставок . Вычислительный блок 8 рассчитыва ет новые значени  уставок автоматических регул торов 15 , 15, ..., 15 и вьщает их через блок 6 передачи в линию св зи, блок 3 управлени  при этом обеспечивает передачу сигнала о том, что передаютс  значени  уставок (например путем передачи групповой команды) и адресацию значений уставок При приеме уставки блок приема, например 14 вьщает значение уставки на регул тор 15 , который через позиционер 17 воздействует на исполн тельньй механизм 18 , привод  технол гический процесс в заданный режим. Аналогично протекает работа и на дру гих периферийных пунктах 2, 2 , ... 2. После окончани  передачи уставок блок 3 управлени  продолжает циклический опрос периферийных пунктов 01 о 2 i,i, ...,i. Если на каком-либо периферийном пункте 2, 2, ..., 2 значение пара метра, снимаемого с датчика, вышло за пределы допуска, система прекраща1 ет последовательный опрос и осуществл ет опрос датчика и регулирование параметра в точке, где произошло нарушение хода технологического процесса . Пусть значение параметра, снимаемого с датчика 11 , вьшшо из зоны допускаемых значений, Пороговьй элемент , находившийс  до этого в нулевом состо нии, возводитс  в единичное состо ние . Единица с порогового элемента 12 по шине 21 записываетс  в элемент 24 пам ти, расположенный в блоке 4 приема инициативных сигналов. Единичный сигнал с элемента 24 пам ти через элемент I-fflH 25 посту пает на вход модул  26 ввода инициативных сигналов, который формирует сигнал,поступающий в вычислительньш блок 8. Этот сигнал указывает.на то, что необходимо провести регулирование. Одновременной ним в вычислительный блок 8 по шине из блока 4 передачи инициативных сиг налов поступает информаци  о состо нии каждого элемента 24 , . 24 пам ти. Вычислительный блок 8, анализиру  с какого элемента пам ти .поступила единица, определ ет номер периферинного пункта, на котором не обходимо провести регулирование и вьщает 1нформацию об этом в блок 3 управлени . Блок 3 управлени  через 1)лок 6 передачи по шине 23 выдает номер периферийного пункта на котором необходимо осуществить регулировани . Переданн1,й номер принимают все блоки 14 14 .. ,, 14 приема периферийных пунктов, но в приведенном примере только блок 14 выдает разрешаюш;ий сигнал дл  подключени  датчика , Далее система снимает показани  с датчика и проводит регулирование как было описано. После регулировани , когда значение параметра вновь достигает пределов допуска, на выходе порогового элемента 12 по витс  О, который по шине 21 приведет в нулевое состо ни  элемент 24 пам ти. Таким образом, блок 4 приема инициативных сигналов вновь готов к контролю периферийного пункта 2 . Если значение контролируемого параметра вьшшо из зоны допустимых значений в нескольких точках, то соответствующие элементы 24, 24, ..., 24 пам ти в блоке 4 приема инициативных сигналов перейдут в единичное состо ние. Поспедовательность , в которой проводитс регулирование в данном случае, опрередел етс  приоритетом, который присваиваетс  элементу пам ти в соответ ствии с функци ми, вьтолн емыми данным периферийным пунктом. Блок 5 сигнализации работает след юпщм образом,: При опросе очередного канала блок 3 управлени  выставл ет на адресных шинах адрес данного канала, который поступает в блок 27 адресного селектора . В соответствии с заданным адре сом на соответствующем выходе адресного селектора устанавливаетс  разре тающий сигнал, которьй поступает в устройство 28 допускового контрол , где открывает один из группы элементов И 44 и обеспечивает перепись соо ветствующего кода из блока 39 пам ти в счетчик 40. Кроме того, сигнал с блока 27 адресного селектора по соот ветствующей шине поступает на вход элемента ИЛИ 29, на выходе которого формируетс  импульс (формирование данного импульса обуславливает смена адресов на входе блока 27 .адресного селектора), которьй через элемент 30 задержки поступает на устано вочный вход триггера 31, взвод  егов единичное состо ние. Имдульс с выхода элемента 30 задержки также поступает на установочньм вход делител  35 и сбрасывает его в нулевое состо ние (обеспечиваетс  синхрониза ци  начала работы узлов блока 5 сигнализации ) . На выходе делител  период следовани  импульсов равен требуемому измерительному интервалу TUW Т,,„ TO k , где TO - период следовани  имдульсов опорной частоты с генератора .36, k - коэффициент делени  делител  35. Таким образом, триггер 31 открыва ет элемент И 32, через который на ин ... ,. формационный вход устройства 28 допускового контрол  и счетный вход счетчика 33 начинают поступать импуль сы информационного сигнала опрашиваемого канала. В устройстве 28 допускового контрол  производитс  анализ сиг нала вида: i ly., 6 гдel и Igсоответственно нижнее и верхнее допустимые значени  контролируемого сигнала. Одновременно в счетчике.33 формиру етс  текущее значение кода опрашиваемого датчика. 1 61.10 Б момент окончани  Т, На выходе делител  35 формируетс  сигнал (импульс ) , который поступает навторой установочный вход триггера 31, сбрасыва  его в нулевое состо ние, и на вход синхронизации регистра.,34, обеспечива  перепись содержимого счетчика 33 в регистр 34, а также на тактирующий вход устройства 28 допускового контрол . По данному сигналу в устройстве 28 допускового контрол  формируютс  все необходимые .управл ющи.е импульсы, что .обеспечивает фррмирование на выход блока 46 анализа одного из сигналов Норма или Не норма, которые поступают на соетветствующие выходы блока 5 сигнализЙ1Ии (к блоку 3 управлени  и пульту 7 управлени ). При формировании на любом из выходов блока 46 анализа сигнала результата анализа, после |;ний через элемент ИШ 37 и элемент 38 задержки поступает на установочный вход 33 j- сбрасыва  его в нулевое состо ние, и подготавлива  к дальнейшей работе Блок 3 управлени  работает..следующим образом. При включении в счетчик 51 зайисываетс  единица,  вл юща с  первого, периферийного пункта. Этот адрес по шине передаетс  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 пи допуска находитс  контрол руемьлй параметр (см. работу блока 5 сигнализации) и если да - выдает об этом сиг-нал, поступающий на третий управл ющий.вход блока 3 управлени  (сигнал Норма), который через элемент ИЩ 48 взводит в единичное состо ние триггер 50 и тем самым разрешает через элемент И 49 прибавление единицы к содержимому cчeтчи ca 51, формиру  тем самым ад .-. .j рее опроса следующего периферийного пункта. Далее работа повтор етс  аналогично описанной. Если контролируемый параметр не находитс  в пределах допуска, блок 5 сигнализации выдает об эт.ом сигнал (сигнал Не норма) на первьй управл ющий вход блока 3 управлени . Этот сигнал  вл етс  сигналом дл  передачи уставок и он через элемент ИЛИ 57 поступает на информационньй выход блока 3 управлени . Сигнал о передаче уставок вместе с адресом периферийного пункта передаютс  по шине из блока 3 управлени  в блок 6 передачи. После передачи уставок вьтислителыгый блок 3 формирует сигнал сброса, посту пак ций на второй управл ющий вход s блока 3 управлени . Этим сигналом через , элемент ИЛИ 48 взводитс  в еди- ничное состо ние триггер 50 и к содержимому счетчика 51 прибавл етс  единица, формиру  тем самым адрес оп- 10 роса следукнцего периферийного пункта. Если необходим прекратить последовательный опрос периферийных пунктон и опросить какой-либо внеочередной периферийньй пункт, из вычисли- 15 тельного блока 8 на адресные входы блока 3 управлени  передаетсй адрес этого периферийного пункта, который записываетс  в регистр 52. Адрес с регистра 52 одновременно поступает 20 на элементы ЙЗШ 53,. 54 и 59, так как адрес, поступающий с регистра 52 на нулевой, иа выходе элемента ИЛИ 54 по вл етс  единица, котора  запирает ключевой элемент 58, и в блок 6 25 передачи через многовходовой элемент 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 управлени  и по шине вместе с адресом передаетс  в блок 6 передачи. После передачи уставок вычислительный блок 8 выдает на второй управл ющий вход.блока 3 управлени  сигнал, который сбрасывает в нулевое состо ние регистр 52 и триггер 56, а также через элемент ИЛИ 48, триггер 50 и элемент И 49 формирует адрес опроса очередного периферийного пункта.

В предлагаемой системе дл  контрол  и управлени  технологическими процессами кроме последовательного опроса датчиков осуществл етс  оперативный экспресс контроль каждого технологического параметра, что расшир ет функциональные возможности системы и повышает надежность управлени  технологическим процессом.

p Lra-4

,2/1

Г

13

tffl

7

1 |e

g;

evj

/t

r

a

Ф

СЧ/

1C,

sj

$

-Ч- M

Claims (1)

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ по авт.св.

   № 734763, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных 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. _

   В (Л с