SU987612A1

SU987612A1 - Device for input of information from pneumatic sensors into control system of production process

Info

Publication number: SU987612A1
Application number: SU813330868A
Authority: SU
Inventors: Александр Ильич Бирман; Владимир Яковлевич Раутенштейн; Анатолий Герасимович Самарский; Николай Иванович Семавин; Феликс Рувимович Фрадкин
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1981-08-31
Publication date: 1983-01-07

Description

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам сопряжения множества пневмати-’ ческих датчиков с электронной цифровой вычислительной машиной.The invention relates to instrumentation, and in particular to devices for interfacing multiple pneumatic sensors with an electronic digital computer.

Известные устройства аналогии- ⁵ного назначения, содержащие генератор пневматических пилообразных импульсов, аналоговый пневмоэлектропреобразователь, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, пневматические нуль-органы и блок опроса [11 . Такие устройства обладают низкой точностью и требуют больших затрат ₎₅машинного времени.Known devices analogii- ⁵ Nogo destination, comprising pneumatic sawtooth generator pulses pnevmoelektropreobrazovatel analog, analog-to-digital converter, a control unit, pneumatic null organs and interrogation unit [11. Such devices have low accuracy and are expensive _{) 5} machine time.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является подсистема ввода информации от пневматических датчиков в управляющий вы-20 числительный комплекс (УВК), содержащая генератор пневматических пилообразных импульсов, управляющий вход которого подключен к УВК, задатчика нижнего, промежуточного и верхнего эталонных пневматических^ сигналов, пневматические нуль-органы, выходные контакты которых подключены к УВК, первые входы первых трех нуль-органов соединены с выходами соответствующих задатчиков эталонных сигналов первые входы остальных нуль-органов соединены с выходами пневматических датчиков, а вторые входы всех нульорганов соединены с выходом генератора пневматических пилообразных импульсов’ [2 ].The closest in technical essence to the proposed one is the subsystem for inputting information from pneumatic sensors into a control computer complex (CVC), containing a pneumatic sawtooth pulse generator, the control input of which is connected to a UVC, a lower, intermediate, and upper reference pneumatic signals, pneumatic null organs, the output contacts of which are connected to the UVK, the first inputs of the first three null organs are connected to the outputs of the corresponding reference signal adjusters the inputs of the remaining null organs are connected to the outputs of the pneumatic sensors, and the second inputs of all null organs are connected to the output of the pneumatic sawtooth pulse generator ’[2].

Известные системы имеют низкую надежность, так как выход из строя любого из трех нуль-органов, подключенных к выходам соответствующих задатчиков эталонных пневматических сигналов, приводит к отказу всей системы.Known systems have low reliability, since the failure of any of the three null organs connected to the outputs of the corresponding reference pneumatic signal generators leads to a failure of the entire system.

Цель изобретения - повышение надежности системы.The purpose of the invention is to increase the reliability of the system.

Поставленная цель достигается тем^ что в известном устройстве для ввода информации от пневматических датчиков в систему управления технологическим процессом, содержащим генератор пневматических пилообразных импульсов, управляющий вход которого подключен к входному каналу устройства с управляющего вычислительного комплекса, задатчика нижнего .промежуточного и верхнего эталонных пневматических сигналов, пневматические нуль-органы, to выходы которых подключены к выходным каналам устройства на управляющий вычислительный комплекс, первые входы первых трех нуль-органов соединены с выходами соответствующих задатчиков эталонных пневматических сигналов, первые входы остальных нуль-органов. соединены с выходами соответствующих пневматических датчиков, а их вторые входы соединены с -выходом генератора пневматических пилообразных импульсов, установлены четыре двухмембранных клапана, причем смежная с проточной камерой первая управляющая камера первого клапана соединена с выходом задатчика нижнего эталонного пневматического сигнала, проточная и вторая управляющая камеры соединены с выходом генератора пневматических пилообразных импульсов, а сопло соединено с вторым входом первого нуль-органа, проточная и первая управляющая камеры второго клапана соединены с выходом генератора пневматических пилообразных импульсов,·сопло второго клапана соединено с проточной и второй управляющей камерами третьего клапана, сопло которого соединено с вторым входом второго нуль-органа, а первая _tуправляющая камера соединена с второй управляющей камерой второго клапана и выходом задатчика промежуточного эталонного пневматического сигнала, проточная и первая управляющая камеры четвертого клапана подключены к выходу генератора пневматических пилообразных импульсов, вторая управляющая. камера этого клапана соединена с выходом задатчика верхнего эталонного пневматического сигнала, а сопло соединено с вторым входом третьего нульоргана.This goal is achieved by the fact that in the known device for entering information from pneumatic sensors into a process control system containing a pneumatic sawtooth pulse generator, the control input of which is connected to the input channel of the device from the control computer complex, the master of the lower. Intermediate and upper reference pneumatic signals, pneumatic null organs, to the outputs of which are connected to the output channels of the device to the control computer complex, ne stems inputs the first three zero-bodies are connected to the outputs of respective setting devices pneumatic reference signal, the first inputs of the remaining zero-bodies. connected to the outputs of the respective pneumatic sensors, and their second inputs connected to the output of the pneumatic sawtooth pulse generator, four double-membrane valves are installed, the first control chamber adjacent to the flow chamber of the first valve connected to the output of the lower reference pneumatic signal setter, the flow and second control chambers with the output of the generator of pneumatic sawtooth pulses, and the nozzle is connected to the second input of the first zero-organ, flow and the first control the chamber of the second valve is connected to the output of the pneumatic sawtooth pulse generator, the nozzle of the second valve is connected to the flow and second control chambers of the third valve, the nozzle of which is connected to the second input of the second null organ, and the first _t control chamber is connected to the second control chamber of the second valve and the output of the setter of the intermediate reference pneumatic signal, the flow and the first control chamber of the fourth valve are connected to the output of the generator of pneumatic sawtooth pulses, in torah manager. the chamber of this valve is connected to the output of the master set of the upper reference pneumatic signal, and the nozzle is connected to the second input of the third nullorgan.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой системы.The drawing shows a schematic diagram of the proposed system.

Система содержит генератор 1 пневматических пилообразных импульсов, управляющий вычислительный комплекс 2, задатчики 3~5 нижнего, про межуточного и верхнего эталонных пневматических сигналов соответственно, пневматические нуль-органы 6^- 6_П,двухмембранные клапаны 7~Ю 5 и пневматические датчики 11^- 11_n_ji Управляющий вход 12 генератора соединен с входным каналом выходом УВК 2, а его выходной канал 13 соединен с проточной и второй ( дальней от проточной ) управляющей камерами клапана 7, проточными и первыми управляющими камерами клапанов 8 и 10 и вторыми входами нуль-органов 6^~ 6_П. Первая управ15 ляющая камера клапана 7 соединена с выходом задатчика 3 нижнего эталонного пневматического сигнала и с первым входом нуль-органа 6₁, а его сопло подключено ко второму входу 20 нуль-органа 6^. Вторая управляющая камера клапана 8 соединена с выходом задатчика 4 промежуточного, эталонного пневматического сигнала' с первой управляющей камерой клапана 9 и с 25 первым входом нуль-органа 6^,второй вход которого подключен к соплу клапана 9· Сопло клапана 8 соединено с проточной второй' управляющей камерами клапана 9- Вторая управляющая каме30 ра клапана 10 соединена с выходом задатчика 5 верхнего эталонного пневматического сигнала и с первым входом нуль-органа 6₃, второй вход которого подключен к соплу клапана 10. Первые входы нуль-органов бц- 6_tt подсоединены к выходам пневматических датчиков 1Ц- Несоответственно, а выходы нуль-органов 6 подключены через выходные каналы устройства к УВК.The system contains a generator 1 of pneumatic sawtooth pulses, a control computer complex 2, adjusters 3 ~ 5 of the lower, intermediate and upper reference pneumatic signals, respectively, pneumatic null organs 6 ^ - 6 _П , two-membrane valves 7 ~ 10 and pneumatic sensors 11 ^ - 11 _n _ji control input of generator 12 is coupled to the input output channel BCCH 2, and its outlet channel 13 is connected to the flow and a second (distal from the flow) the control of the valve chamber 7, the flow chambers and the first control valve 8 and 10 and WTO bubbled inputs zero-bodies 6 ^ ~ 6 _II. The first control chamber of the valve 7 is connected to the output of the setter 3 of the lower reference pneumatic signal and to the first input of the zero-organ 6 ₁ , and its nozzle is connected to the second input 20 of the zero-organ 6 ^. The second control chamber of the valve 8 is connected to the output of the setter 4 of the intermediate, pneumatic reference signal 'with the first control chamber of the valve 9 and the first 25 input of the zero-organ 6 ^, the second input of which is connected to the nozzle of the valve 9 · The nozzle of the valve 8 is connected to the flowing second' the control chamber of the valve 9- The second control chamber 30 of the valve 10 is connected to the output of the master 5 of the upper reference pneumatic signal and to the first input of the zero-organ 6 ₃ , the second input of which is connected to the nozzle of the valve 10. The first inputs of the zero-organ BC - 6 _tt connected to the outputs of the pneumatic sensors 1C- Inappropriate, and the outputs of the null-organs 6 are connected through the output channels of the device to the UVK.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Выходные сигналы Р^- Pg задатчиков 3~5 устанавливаются обычно равными 20, 60 и 100 кПа (0,2-0,6 и 1,0. кгс/см²^соответственно. .По команде от УВК генератор 1 выдает пилообразный пневматический импульс. При этом минимальное выходное давление Р генератора 1 несколько, меньше , а максимальное несколько больше Р3. Состояние клапанов 7“ 10 зависит от значения сигнала Р. Клапан 7 закрыт при Рг>клапан 8 при Рг < Р 2 - Δ2 клапан 9 “ при ⁵⁵ Рг > [’2 + Δ3 и клапан 10 - при P^P^-Ag, где величины приращений давления, определяемые геометрическими размерами клапанов (для клапанов П23К 1 системы УСЭППА эти величины порядка 7~11 кПа). При остальных значениях сигнала Р_г клапаны 7г 1 0 открыты.The output signals P ^ - Pg of the adjusters 3 ~ 5 are usually set equal to 20, 60 and 100 kPa (0.2-0.6 and 1.0. Kgf / cm ² ^, respectively.. On command from the UVK, the generator 1 gives a sawtooth pneumatic impulse In this case, the minimum output pressure P of the generator 1 is somewhat smaller and the maximum is somewhat greater than P3. The state of the valves 7 “10 depends on the value of the signal P. Valve 7 is closed with Pr> valve 8 with Pr <P2 - Δ2 valve 9“ at ⁵⁵ Рг>['2 + Δ3 and valve 10 - at P ^ P ^ -Ag, where the pressure increments determined by the geometric dimensions of the valves (for valves П23К 1 si Topics USEPPA these values of about 7 ~ 11 kPa). For other values of signal P _r 1 0 valves 7r open.

При минимальном значении сигналаWith a minimum signal value

Р выходные контакты все.х нуль-орга- ; нов 6 разомкнуты (выходные сигналы датчиков 11 изменяются.в диапазоне 20-100 кПа). По мере достижений сигналом Р значений, равных выходным сигналам Р^- задатчиков 3~5 и 1 пневматических датчиков 11, выходные контакты соответствующих нуль-органов 6 замыкаются. Моменты замыканий этих контактов используются в УВК для представления сигналов от пнёв- 1 матических датчиков 11 в цифровой форме (например, по числу тактовых импульсов за период от момента замыкания контакта нуль-органа 6^подключенного к задатчику 3, до момен- 2 та срабатывания каждого из нуль-органов 6д- 6_П подключенных к соответствующим пневматическим датчикам 11, с коррекцией по результатам срабатывания нуль-органов 6₂и 63). 2P output contacts all.x zero-org; new 6 open (the output signals of the sensors 11 vary. in the range of 20-100 kPa). As the signal P reaches values equal to the output signals of P ^ - sets 3 ~ 5 and 1 of the pneumatic sensors 11, the output contacts of the corresponding null organs 6 are closed. The closure moments of these contacts are used in the UVK to represent the signals from the pneumatic sensors 1 in digital form (for example, by the number of clock pulses for the period from the moment of closing the contact of the null-organ 6 ^ connected to the setpoint 3, to the moment of operation 2 of each from null organs 6d- 6 _P connected to the corresponding pneumatic sensors 11, with correction according to the results of the operation of null organs 6 ₂ and 63). 2

По мере достижения сигналом Р определенных значений клапаны 7~10 поочередно закрываются и открываются, ограничивая изменения давлений на вторых входах нуль-органов 6- 6^. 3As the signal P reaches certain values, the valves 7 ~ 10 alternately close and open, limiting the pressure changes at the second inputs of the null organs 6-6 ^. 3

Благодаря этому перепад давлений на входах этих нуль-органов для всех режимов работы системы не превышает соответствующей величины Л , чем равняющий вычислительный комплекс, первые входы первых трех нуль-органов соединены с выходами соответствующих задатчиков эталонных пневматических сигналов, первые входы остальных нуль-органов соединены с выходами (соответствующих пневматических датчиков, а их вторые входы соединены с выходом генератора пневматических О пилообразных импульсов, о т л и ~ чающееся тем, что, с цепью повышения надежности, в нем установлены четыре двухмембранных клапана, причем смежная с проточной камерой 5 первая управляющая камера первого клапана соединена с выходом задатчика нижнего эталонного пневматического сигнала, проточная и вторая управляющая камеры соединены с выходом ге0 нератора пневматических пилообразных импульсов, а сопло соединено с вторым входом первого нуль-органа, проточная и первая управляющая камеры второго клапана соединены с выходом ге5 нератора пневматических пилообразных импульсов, сопло второго клапана соединено с проточной и второй управляющей камерами третьего клапана, сопло которого соединено с вторым о входом второго нуль-органа, а первая управляющая камера соединена с второй управляющей камерой второго клапана и выходом задатчика промежуточного эталонного пневматичесобеспечиваются щадящие условия работы нуль-органов 6^- 6^. Это приводит к увеличению в 5~о раз срока их службы и к повышению надежности всей системы.Due to this, the pressure difference at the inputs of these null organs for all operating modes of the system does not exceed the corresponding value of L than the equalizing computing complex, the first inputs of the first three null organs are connected to the outputs of the corresponding reference pneumatic signals, the first inputs of the remaining null organs are connected to outputs (of the corresponding pneumatic sensors, and their second inputs are connected to the output of the generator of pneumatic O saw-shaped pulses, which consists in the fact that, with a circuit for increasing reliability four double-diaphragm valves are installed in it, and the first control chamber of the first valve adjacent to the flow chamber 5 is connected to the output of the setter of the lower standard pneumatic signal, the flow and second control chambers are connected to the output of the pneumatic sawtooth pulse generator, and the nozzle is connected to the second input of the first zero -organ, flow and first control chambers of the second valve are connected to the output of the generator 5 of pneumatic sawtooth pulses, the nozzle of the second valve is connected to the flow and the second control chamber of the third valve, the nozzle of which is connected to the second one about the input of the second null organ, and the first control chamber is connected to the second control chamber of the second valve and the output of the intermediate reference setter pneumatically provide favorable working conditions for the null organs 6 ^ - 6 ^. This leads to an increase by a factor of ~ 5 of their service life and to an increase in the reliability of the entire system.

Claims

The invention relates to instrumentation, namely, to the interface devices of a plurality of pneumatic sensors with an electronic digital computer. Known devices of similar purpose, containing a generator of pneumatic sawtooth pulses, an analog pneumo-electric converter, an analog-digital converter, a control unit, pneumatic zero-organs and a polling unit Cl 1. Such devices have low accuracy and require a lot of computer time. The closest in technical essence to the present invention is the subsystem for inputting information from pneumatic sensors into a control complex in the computer system (, UVK), containing a generator of pneumatic saws of various pulses, the control input of which is connected to the UVK, setting unit of the lower, intermediate and upper reference pneumatically) signals, pneumatic zero-org 1n, output contacts of KOTOpbix are connected to the ACU, the first inputs of the first three zero-organs are connected to the outputs of the corresponding reference signal adjusters, the first inputs The rest of the zero-organs are connected to the outputs of the pneumatic sensors, and the second inputs of all null-organs are connected to the output of the generator of pneumatic saw-tooth pulses 2. Known systems have low reliability, since the failure of any of the three zero-bodies connected to the outputs of the respective reference point pneumatic signal adjusters causes the entire system to fail. The purpose of the invention is to increase the reliability of the system. The goal is achieved by | That, in the known device for inputting 3 information from pneumatic sensors into a process control system, comprising a generator of pneumatic sawtooth pulses, the control input of which is connected to the input channel of the device from the control computer complex of the setpoint adjuster (Intermediate and upper reference pneumatic signals, pneumatic zero -organisms whose outputs are connected to the output channels of the device to the control computer system, the first inputs of the first three null-organs with They are connected to the outputs of the respective reference points of the standard pneumatic signals, the first inputs of the remaining null organs are connected to the outputs of the corresponding pneumatic sensors, and their second inputs are connected to the output of the pneumatic sawtooth pulses generator, four two-membrane valves are installed, the first control chamber adjacent to the flow chamber the first valve is connected to the output of the setpoint adjuster of the lower reference pneumatic signal, the flow-through and second control chambers are connected to the output of the generator and pneumatic sawtooth pulses, and the nozzle is connected to the second inlet of the first null organ, the flow through and first control chambers of the second valve are connected to the output of the pneumatic sawtooth impulse generator, the second valve nozzle is connected to the flow through and second control chambers of the third valve, which is connected to the second inlet of the second zero-organ, and the first control chamber is connected to the second control chamber of the second valve and the output of the setter of the intermediate reference pneumatic signal, and in the fourth first control valve connected to the generator output sawtooth pulse pneumatic chambers, second control, this valve chamber connected to the output setpoint upper etalonnog pneumatic signal, and soy dineno nozzle with a second input of the third zero body. The drawing shows a schematic diagram of the proposed system. The system contains a generator of 1 pneumatic sawtooth pulses, a control computing complex 2, setters for the lower, intermediate and upper reference pneumatic signals, respectively, pneumatic zero-organs 6, two-membrane valves 7-10 and pneumatic sensors 1Ц V-3 Control input 12 of generator 1 connected to the inlet channel by the outlet of the ACU 2, and its outlet channel 13 is connected to the flow and second (distant from the flow) control chambers of the valve 7, flow and first control chambers of the valves 8 and 10 and the second and inputs of zero-organs 6 6. The first control chamber of the valve 7 is connected to the output of the unit 3 of the lower reference pneumatic signal and the first input of the zero-organ 6, and its nozzle is connected to the second input of the zero-organ 6. The second control chamber of the valve 8 connected to the output of setpoint A of the intermediate, standard pneumatic signal with the first control chamber of the valve 9 and with the first input of the zero-organ 62, the second input of which is connected to the valve nozzle S- The valve nozzle 8 is connected to the flow-through second control chambers of the valve 9-B The control valve chamber 10 is connected to the output of the setpoint 5 of the upper reference pneumatic signal and to the first input of the zero-organ ba, the second input of which is connected to the valve nozzle 10. The first inputs of the zero-organs 64 are connected to the outputs of the pneumatic sensors 1C-P |., , respectively, and the outputs of the zero-bodies 6 are connected through the output channels of the device to the UVK. The system works as follows. The output signals of the setpoint adjusters 3-5 are usually set to 20, 60, and 100 kPa (, 0.2-a, 6, and 1.0 kgf / cm, respectively.) At the command of the ACU, the generator 1 generates a sawtooth pneumatic impulse. At the same time, the minimum The output pressure P of generator 1 is somewhat smaller than P, and the maximum pressure is somewhat greater than P. The state of valves 7 10 depends on the value of the signal P. Valve 7 is closed at + l valve 8 at P 2 7 valve 9 - at P valve W - at where the values of pressure increments determined by the geometric dimensions of the valves (for valves P23K 1 of the USEPPA system, these elichiny order kPa). For the remaining values of the signal F O 7g1 valves open when the minimum value signal output terminals P vse.h null bodies 6 are opened {sensor output signals 11 are changed .in the range 20-100 kPa). As the signal P reaches the values equal to the output signals P, the setting devices and the pneumatic sensors 11, the output contacts of the corresponding zero-organs 6 are closed. The moments of the closures of these contacts are used in UVK to represent the signals from pneumatic sensors 11 numerically (for example, by the number of clock pulses in the period from the moment of closure of the contact of the zero-organ 6 connected to the setting device 3 until the moment each of the zero-bodies bd - 6 connected to the corresponding pneumatic sensors 11 with correction according to the results of the operation of the null organs 65 and 63). As the signal P reaches certain values, valves 7-10 alternately close and open, limiting pressure changes at the second inputs of the zero organs 6. Due to this, the pressure drop at the inputs of these zero organs does not exceed the corresponding value for all system operation modes which ensures the sparing conditions of the work of the null organs 6a. This leads to an increase in D 5 times their service life and to increase the reliability of the entire system. Apparatus of the Invention A device for inputting information from pneumatic sensors into a process control system, comprising a generator of pneumatic saw-tooth pulses, the control input of which is connected to the input channel of the device from the control computing complex, setters of the lower, intermediate and upper reference pneumatic signals, pneumatic zero organs, the outputs of which are connected to the output channels of the device to the control computing complex, the first inputs of the first three zero-Qpr Anov are connected to the outputs of the respective reference points of the standard pneumatic signals, the first inputs of the remaining null organs are connected to the outputs of the corresponding pneumatic sensors, and their second inputs are connected to the output of the pneumatic sawtooth pulse generator, characterized in that four two-membrane diameters are installed in it valve, the first control chamber of the first valve, adjacent to the flow chamber, is connected to the output of the setpoint master of the lower standard pneumatic signal, The second and second control chambers are connected to the generator output of pneumatic sawtooth pulses, and the nozzle is connected to the second input of the first null organ, the flow-through and the first control chambers of the second valve are connected to the generator output of pneumatic sawtooth pulses, the second valve's nozzle is connected to the flow control and the second control The third valve chamber, the nozzle of which is connected to the second inlet of the second zero-organ, and the first control chamber is connected to the second control chamber of the second valve and the output is set ika intermediate reference pneumatic signal, flow and first control chamber of the fourth valve are connected to the output of the sawtooth generator pneumatic pulse, a second control chamber of the valve is connected to the output of the upper reference setpoint rq pneumatic signal, and a nozzle connected to a second input of the third zero-organ. Sources of information taken into account in the examination 1. V. Yakobson. Communication device with objects of control computers. -Sat. Measurement, control, automation, vol. 1. M., TSNIITEriborrstroeni, E7, p.58.

2. Subsystem for input of pneumo-signals Astra-01 Technical description and operating instructions. 2.508.003.1979. Voronezh branch of SKBA (prototype).