Устройство для управления процессом смешения жидких продуктов

(51) 4 Сз 05 .) 113 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ онструкторское нного объеди. Колотихин,лкин и Л. Л. О ы и средства рабатывающей ленности: Кам, 1983, с. 20. СССР967. АВЛЕНИ ЖИДКИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Рязанское специальное кбюро Научно-производственения Нефтехимавтоматика(56) Специальные приборавтоматизации для нефтепереи нефтехимической промышталог. М.: ЦНИИТЭнефтехиАвторское свидетельство224639, кл. В 01 Г 3/08,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЦЕССОМ СМЕШЕНИПРОДУКТОВ(57) Изобретение относится к системам управления и регулирования. Цель изобретения - повышение точности устройства и расширение области применения. Устройство содержит датчик расхода, блок сопряжения, блок ввода, блок вычисления и опроса, цифроаналоговый преобразователь, исполнительные механизмы и дополнительно введенные блок синхроимпульсов, блок параллельного обмена, формирователь управляющих сигналов, первый и второй регистры, синхронизатор, регистр данных, дешифратор, мультиплексор адреса и данных, мультиплексор каналов, элемент ИЛИ, блок перепрограммируемой памяти, а блок сопряжения выполнен в виде каналов преобразования, каждый из которых содержит синхронизатор, преобразователь интеграль-ного расхода в код и мультиплексор канала. 8 ил.1272314 укра пад Фие.о Со Тех Тира И Госуда делам и Москва, Ж П ПатентЛугов 4/5 ная аУ счетчика 60 Редактор Н. БобковаЗаказ 6338/47ВНИИПпо13035,филиал ПП ставитель А реа И. Вере ж 836 рственного зобретений - 35, Ра э, г. Ужг. МосякииКорректорПодписиоком итета СССРи открытийшская наб., д.род, ул. ПроектИзобретение относится к системам управления и регулирования соотношений ком.понентов н может быть использовано в различных отраслях промышленности, напримерв нефтеперерабатывающей промышленности.Цель изобретения - повышение точности устройства н расширение его области применения за счет обеспечения управления широким классом технологическихобъектов.На фиг. 1 прелставлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - второй синхронизатор; на фиг. 3 и 4 - схемы преобразователей текущего расхода в код и интегрального расхода в код соответственно;на фиг, 5 - формирователь управляющихсигналов; на фиг. 6 - блок. синхроимпульсов; на фиг, 7 - алгоритм работыустройства; на фиг. 8 - диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство состоит иэ датчиков расхода(не показаны),Блоксопряжения состоит иэ М каналов 1 бь 16 н преобразования, где Х - числосмешиваемых компонентов, мультиплексора 17 каналов и элемента ИЛИ 18, Каждый иэ каналов 16 преобразования содержит второй синхронизатор 19, преобразователь 20 текущего расхода в код, преобразователь 21 интегрального расходав код, мультиплексор 22.Второй синхронизатор 19 (фиг. 2) состоит из формирователя 23 сигналов с датчика расхода, генератора 24 одиночных импульсов,элементов И 25 - 27.Преобразователь 20 (фиг. 3) состоит издвоичного счетчика 28, триггера 29, элемен.. тов И 30 - 33, первого формирователя 34,двоично-десятичного счетчика 35, умножителя 36 частоты, второго формирователя 37кода.Преобразователь 21 (фиг. 4) состоит издвоично-десятичного реверсивного счетчика38, формирователя 39 кода, триггеров 40 -42, элементов И - НЕ 43 - 48, элементов НЕ49 и 50, двоичного счетчика 5.Формирователь 6 управляющих сигналов (фиг. 5) состоит из счетчика.52, триггера 53, усилителя 54 нагрузоспособности,элементов И - НЕ 55 - 62, элементов НЕ 63 -65.Блок 2 (фиг. 6) синхроимпульсов состоит,иэ стабилизированного генератора 66 им.пульсов, формирователей 67 и 68 синхро 10 импульсов, каждый иэ которых солержит соответственно двоично.лесятичные счет. чики 69, 69 фи дешифраторы 70,70 ци из двончно-десятнчных счетчиков 71 - -74, элемента И 75, элемента И - НЕ 76, формирователя 77 сигнала запуска, триггера 78 сигнала запрета, формирователя 79 сигналапрерывания, формирователя 80 начала цикла,Первый синхронизатор 9 имеет такую же структуру, как и синхронизатор 19.Устройство работает в режиме ввода исходных данных и в режиме смещения.Работа устройства синхронизируется блоком 2 синхроимпульсов, который формирует следующие сигналы н импульсы на вы 15ходах:в - сигнал запрета прохождения промасштабированного сигнала на вход счетчика значения величины интегральногорасхода; с - (фнг. 1), СС 5 (фиг. 6)импульсы с частотои следования, равнойщ 10", для синхронизации работы всех каналов; И - сигнал разрешения считываниякода значения текущего расхода; 1 - сигналначала цикла преобразования; д - (фиг. 1),дд (фиг. 6) - импульсы с частотойследования; равной 10 ", для синхронизации работы первого синхронизатора 9 иблока 8 ввода данных; ч - импульсы счастотой следования, равной Олаф, для формирования сигнала прерывания,Указанные сигналы н импульсы формируются иэ импульсов, генерируемых стабилизированным генератором 66 с частотой следования, равной 10 где к - целое число,определяемое уровнем быстродействия блока. Импульсы с задающего генератора 66 поступают на счетчики 60,1, 69, 72 - 74,включенные последовательно. На четвертомвыходе каждого иэ указанных счетчиковформируются импульсы с частотой в десятьраз меньшей, чем на входе.В дешнфраторах 70 и 70 дформируютсядве последовательности импульсов. Одна40 поступает на выходы С 1 Сь блока 2,другая - на выходы д у блока 2.В каждой последовательности импульсы следуют один за другим с временным сдвигом.По совпадению сигналов на входах элемента И 75 срабатывает формирователь 77,сигнал с которого устанавливает триггер78 в единичное состояние.По совпадению сигналов на входах элемента Ив - НЕ 76 триггер 78 устанавливает 50 ся в нулевое состояние. Сигнал прерывания на выходе Ь формируется по переднему фронту сигнала на выходе д формирователем 79.Сигнал начала цикла на выходе е формируется по заднему фронту сигнала на55 выходе д формирователем 80 (фиг. 8)В режиме ввода исходных данных с первого выхода блока 8 ввода данных на второй вход первого синхронизатора 9 поступаетимпульс длитльностью болыпе лвух периодов частоты следования, равнойОимпульсов, с выхола д блока 2.11 ри наличии этого импульса по импульсам с выходов дд;, блока 2 на выходах первого синхронизатора 9 формируется послеловательность сдвинутых по времени импульсов, которые совместно с импульсами с выхолов ц д;, блока 2 управляют работой блока 8 ввода данных,В режиме ввода исходных данных с блока 8 цифровые значения параметров: номер канала Х, количество приготовляемого пролукта, производительность П и процентное содержание и )-компонента, вводятся в память блока 3 вычисления и опроса и хранятся в ней до конца смещения.Во втором регистре 12 по вхолу формируется код адреса параметра (код канала, код параметра, кол ввола), в регистре 10 данных по входу код данных параметра, код адреса и данных соответственно поступают на второй и первый входы мультиплексора 11.По сигналу прерывания с выхода Л блока 2 и блок 3 вычисления и опроса обрабатывает программу прерывания и переходит к вводу по опросу наличия сигнала Требование Б на третьем входе б,чока 5, Для этого блок 3 на первом и втором выходах блока 5 формирует код сигнала Конец опроса и сигнал Вывод данных соответственно.По сигналу Вывод данных в формирователе 6 (фиг. 5) на выходе усилителя 54 нагрузоспособности формируется сигнал разрешения записи в двоичном коде сигнала Конец опроса, поступающий на второй вход первого регистра 7. Счетчик 52 и триггер 53 находятся в нулевом состоянии. Двоичный кол 1000 сигнала Конец опроса с третьего кодового выхода первого регистра 7 поступает на входы элементов 58, 63, 57 и 56 соответственно.По 1 кода 1000 на первом входе элемента 58 и по сигналу Обмен с третьего выхода блока 8 ввода ланных на втором входе и на прямом выходе триггера 53 формируется сигнал Требование Б.По этому сигналу на выходах элементов И - НЕ 56 и 57 фиксируется единичное состояние (разрешающий потенциал на вторых входах элементов И - НЕ 61 и 62). На третьем выходе блока 5 формируется сигнал Ввод данных. Счетчик 52 устанавливается в единичное состояние и на выходах элементов И - НЕ 62 и 61 формируется соответственно код 1 О, По коду 1 О на выходе мультиплексора 1 1 устанавливается код с второго входа мультиплексора 1 1.По опросу блока 3 с второго входа блока 5 код адреса вводимого параметра записывается в память блока 3 через блок 5 и ин- формационную шину 4.5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После расшифровки алреса на выходе блока 5 формируется второй сигнал Ввол, ланных и счетчик 52 устанавливается в нулевое состояние.На первом входе мультиплексора 11 устанавливается код 01 и разрешается установка кола данных с первого входа мультиплексора1 на его выходе. Данные вводимого параметра записываются в память блока 3.В режиме смешения частотные сигналы с датчиков расхола, соответствующие расходу компонентов, поступают на соответствующие входы аам блока 1.В каналах 16 блока 1 формируются коды величин текущих и интеграчьных расходов. При этом на вход синхронизатора 19 каждого из каналов 16 с блока 2 поступают сигналы с выходов Сь,Сь блока 2. Эти же сигналы поступают также на преобразователи 20 и 21.Преобразование величины текущего расхода компонентов в код в преобразователе 20 осуществляется следующим образом.С поступлением сигнала с латчика расхода на вход синхронизатора 19 в формирователе 23 формируется сигнал по уровню и длительности. Сигнал с формирователя 23 ллительностью больше двух периодов частоты синхроимпульсов с выхода С блока 2 поступает на первый вход генератора 24 одиночных импульсов, на второй и третий входы которого поступают соответственно синхроимпульсы с выхолов С и С блока 2.При совпадении синхроимпульса С с входным сигналом на выхоле генератора 24 формируется начало сигнала по переднему фронту синхроимпульса с выхода С блока 2 и конец сигнала по переднему фронту следующего синхроимпульса с выхода С.По совпадению сигнала с выхода генератора 24 с синхроимпульсами с выходов Сч, С 4 и С блока 2 в синхронизаторе 19 формируется последовательность импульсов, слелуюШих один за другим с временным сдвигом, поступающих на соответствующие .выхолы г, ги г"синхронизатора 19.При наличии сигнала начала цикла на выходе е блока 2 на счетчике 28 преобразо. вателя 20 устанавливается нулевое значение при наличии разреш аюшего потен циа,ч а с инверсного выхода триггера 29 на первом входе элемента И 30. По заднему фрончу этого сигнала с выхода формирователя 34 триггер 29 устанавливается в елиничное состояние. Подается разрешение на прохождение входных частотных сигналов с выхо. да С блока 2 на вычитающий вход счетчика 35 через элемент И 31 и на прохождение частотных сигналов с умножителя 36 частоты на суммирующий вход счетчика 38 через элемент И 32.В счетчик 35 предварительно записывается параллельный код значения времени преобразования. При наличии нулевого кодав счетчике 35 и синхроимпульса на выхбде С блока 2 на выходе счетчика 35 формируется сигнал, по которому происходитсброс триггера 29 в нулевое состояние иснова запись кода значения времени преобразования в счетчик 35 формирователем 37,Прохождение синхроимпульсов с выхода С 1 блока 2 и сигнала с выхода умножителя 36 частоты через элементы 31 и 32блокируется до прихода очередного сигналас выходе е блока 2, В счетчике 28 устанавливается двоичный код значения текущегорасхода компонента.Частотный сигнал с выхода г 1 синхрони-затора 19 поступает на первый вход умножителя 36 частоты.Синхроимпульсы с выходов С и Сблока 2 совместно с импульсами гни гффсинхронизатора 19 обеспечивают управлениеумножителем 36 частоты. В нем частотаумножается на т (величина т определяется быстродействием элементов, на которыхпостроен умножитель 36, и частотным диапазоном датчиков расхода).На выходе умножителя 36 формируетсячастота1= а 1 у,где 1 у - частота сигналов с датчика расхода;в - коэффициент умножения частоты,В счетчике 28 формируется код значениятекущего расхода в и цикле за пТ+Тэлт 4 тФ 4 тр1 з= т 1 ид = в 1 ай,йтгде 1 - текущее значение расхода;Т - время одного цикла;Т., - время преобразования;11 - частота сигнала с 1 датчика расхода.Оптимальное значение т = 10 определя-ется быстродействием существующих логических элементов и . максимальной часто-".. той сигналов с датчиком расхода. ТогданЬЪу1 а = 10)(вФ,нФПри времени преобразования в каналебольше одного цикла происходит сброс счетчика 28 в конце того цикла, при которомкончилось время преобразования.Преобразование интегрального расходакомпонентов в код в преобразователе 21 осуществляется следующим образом.Сигнал с выхода г синхронизатора 19поступает на вычитающий вход счетчика 38преобразователя 21, который уменьшает кодсчетчика иа единицу. При нулевом кодев счетчике 38 этот сигнал формирует выходной сигнал счетчика, по которому записывается новое значение масштабирующегокоэффициента в счетчик формирователем39. Сигналом с выхода счетчика 38 триггв р 40 устанавливается в единицу,На первых входах элементов 43 и 44 устанавливается разрешающий потенциал,При отсутствии сигнала на выходе В блока2 на втором входе элемента 43 имеется разрешающий потенциал с выхода элемента 49, на втором входе элемента 44 - запрещающий. Элемент 43 формирует инверсный сигнал, поступающий через элемент 45 с инверсией на вход счетчика 51.При наличии сигнала на выходе В блока2 на втором входе элемента 43 появляется запрет, на втором входе элемента 44 раз решение и на первом входе элемента 46 за. прет.При наличии сигнала на выходе триггера 40 триггер 41 устанавливается в единицу, С прекращением действия сигнала на выходе В блока 2 появляется разрешение на первом входе элемента 46, По синхроимпульсу на выходе счетчика С 4 блока 2 триггер 42 устанавливается в единичное состояние.По синхроимпульсу на вьходе С 5 блока2 на счетчик 51 поступает сигнал через элементы 47 и 45 с двойной инверсией.По сигналу на выходе С блока 2 триггер 40 устан а вл ивается в нулевое состояние сигналом с выхода элемента 50. С выхода элемента 48 устанавливаются в исходное со стояние триггеры 41 и 42. Прохождениесигнала разрешается через элементы 43 и 45 в счетчик 5.В счетчике 51 промасштабированный интегральный расход накапливается при отсутствии сигнала запрета на выходе В блока 2.30 Для надежной работы блока 2 считывание интегрального расхода производится во время действия сигнала запрета на входе.В этом случае отсутствует совпадение смены кода в счетчике 51 от входного сигнала и считывание кода со счетчика 51.35 С выходов преобразователей 20 и 21 кодывеличины текущего.и интегрального расходов поступают на мультиплексоры 22.Код величины текущего расхода хранитсяв преобразователе 20 опрашивается прн наличии сигнала Готов на выходе 1 преобразователя 20 и кода параметра текущего расхода с выхода т первого регистра адреса 7 по сигналу на выходе О дешифратора 13 опрашиваемого канала. После опроса код величины текущего расхода в 4 преобразователе 20 обнуляется.Код величины интегрального расхода накапливается в преобразователе 21 все время смешения и опрашивается в каждом цикле во время действия сигнала в с блока 2.Во время смешения в каждом цикле по сигналу прерывания блок 3 обрабатывает программу прерывания и переходит к опросу значений коэффициентов закона регулирования (коды значений коэффициентов закона регулирования устанавливаются в мультик плексорах 22 каналов). Для этого блок 3 формирует сигнал Вывод данных и код адреса (код канала 16, код коэффициентов и код 1111 разрешения коммутации выхода12723 45 50 55 мультиплексора 17 каналов на выход мультиплексора 11 адреса и данных),По разрешению на первом выходе формирователя 6 код адреса записывается в первый регистр 7. Инверсией сигнала с выхода элемента НЕ 63 счетчик 52 и триггер 53 устанавливаются в нулевое состояние (фиг. 5). На вторых входах элементов И - НЕ 57 и 56 появляются разрешающие потенциалы. Код 11 с первых входов этих элементов передается на выходы элементов И - НЕ 62 и 61, так как на вторых их входах устанавливаются нулевые потенциалы с элементов 57 и 56.По коду 11 на выходе мультиплексора 11 устанавливается код с его четвертого входа.На выходе О дешифратора 13 формируется сигнал выборки канала 16 ь По сигналу выборки канала 16 и коду коэффициентов на выходе мультиплексора 22 канала 16 формируется код значений коэффициентов. Этот код с выхода мультиплексора 17 поступает на выход мультиплексора 11.Блок 3 формирует сигнал Ввод данных, по которому код значений коэффициентов с выхода мультиплексора 11 записывается в память блока 3 на время одного цикла. При опросе 166 ч канала меняется соответственно код канала, все остальное повторяется, как для канала 16.После опроса значений коэффициентов Ы-го канала 16 блок 3 переходит к опросу значений текущего Ь и интегрального Ч расходов,Опрос текущего расхода 1 производится в следующем порядке.Блок 3 формирует на выходах блока 5 сигнал Вывод данных и код адреса (код канала 16, код текущего расхода, код разрешения коммутации). По сигналу выборки канала 16, если время преобразования закончилось, на выходе 1 преобразователя 20 текущего расхода формируется сигнал Готов, который поступает на первый вход элемента ИЛИ 18, С выхода последнего на первом входе блока 5 устанавливается сигнал Требование А,Блок 3 опрашивает первый вход блока 5 и при наличии сигнала Требование А формирует на выходе блока 5 сигнал Ввод данных, по которому код значения текущего расхода щ записывается в память блока 3. Блок 3 переходит к опросу кода значения интегрального расхода Чв канала 16 ь Опрос Чщ канала 16 производится также как опрос кода значений коэффициентов. Блок 3 переходит к опросу 1 и Чщ 1 бь,16 и канала и записывает их в свою память на хранение на время одного цикла, Блок 3 осуществляет вычисление регулирующих воздействий согласно пропорционально-интегрального закона регулирования с воздействием по производной, который имеет вид 14ц(1) = к(хпТ + кг х 1 Т + кхпТ -- х (и + 1) Тпри пТ 1(п + 1)Т,где ц(1) - регулирующее воздействие;к - коэффициент пропорциональности;х пТ - отклонение регулируемой величины от заданного значения;и - количество циклов;Т - время цикла;к - коэффициент интегрирования;кз - коэффициент дифференцирова.ния. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 х пТ = аП - 1 пТ;1 пТ - текущее значение регулируемой величины компонента.Отклонение регулируемой величины определяется выражениемх пТ -- 1,пТ,сцП где а - процентное содержание 1-го компонента;П - производительность работы станциисмешения, м/ч;1 пТ текущее значение регулируемой величины 1-компонента.Предлагаемое устройство обеспечивает получение на порядок выше точность задания расходов компонентов аП (многоразрядным кодом) за счет функционально- структурного построения технического решения в части блоков 2 - 5, 8 -2 с их взаимо связями, а также обеспечивает повышение на порядок точности преобразования текущих расходов компонентов в код по сравнению с известным за счет функционально- структурного пОстроения технического решения в части взаимосвязей и возможнос.тей блоков 2, 1, 20, 9, 22, 7, 18, 1, 5, 4 и 3, Тем самым увеличение точности преобразования текущих расходов компонентов и вычисления задания расходов компонентов обеспечивает на порядок выше точность поддержания соотношения компонентов хпТ.Функциональное построение устройства обладает расширенными функциональными возможностям и, за ключ ающееся в подключении блоков одного и разного уровней быстродействия с помощью синхронизатора и соответствующей последовательности синхроимпульсов, позволяющее значения текущих и интегральных расходов формировать в каналах параллельно, тем самым распределить функции измерения и управления, что позволяет вести управление сложными технологическими объектами путем ввода новых алгоритмических блоков для . блока вычисления и опроса, увеличивать число контуров управления и их функциональ. ную адаптацию к конкретным технологическим объектам за счет мультиплекснрованного обращения к конкретному контуру уп равления с последующим анализом его тех нологического состояния.формула изобретения 10 15 20 25 30 40 45 Кроме того, возможность перестройки алгоритма работы устройства су 1 цественнсм расширяет функциональные его возможности и позволяет применять устройство на объектах, отличающихся технологией и оборудованием. Устройство для управления процессом смешения жидких продуктов, содержащее датчики расхода, связанные выходами с соответствующими входами блока сопряжения, блок ввода данных, блок вычисления и опроса, а также цифроаналоговый преобразователь, выходы которого подключены к входам соответствующих исполнительных механизмов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства и расширения его области применения за счет обеспечения управления широким классом технологических объектов, оно содержит блок синхроимпульсов, информационную шину, блок параллельного обмена, формирователь управляющих сигналов, первый и второй регистры, мультиплексор адреса и данных, мультиплексор ианалов, первый синхронизатор, регистр данных, дешифратор, элемент ИЛИ и блок перепрограммируемой памяти, а блок сопряжения выполнен в виде М каналов преобразования, каждый из которых включает в себя второй синхронизатор, преобразователь текущего расхода в код, преобразователь интегрального расхода в код и мультиплексор, причем входы блока сопряжения подключены к информационным входам вторых синхронизаторов соответствующих каналов преобразования, в каждом канале преобразования первый выход блока синхроимпульсов связан с первым входом преобразователя интегрального расхода в код, второй выход - с первыми входами второго синхронизатора и преобразователя текущего расхода в код и вторым входом преобразователя интегрального расхода в код, третий и четвертый выходы - с вторым и третьим входами преобразователя текущего расхода в код соответственно, третий вход преобразователя интегрального расхода в коди четвертый вход преобразователя теку, щего расхода в код подключены к выходу второго синхронизатора, первый выход преобразователя текущего расхода в код и выход преобразователя интегрального расхо. да в код соединены соответственно с первым и вторым входами мультиплексора, выход мультиплексора каждого канала преобразования подключен к соответствующему входу мультиплексора каналов, третий вход - к первому выходу первого регистра, а четвертый вход - к соответствующему выходу дешифратора и к пятому входу преобргзователя текущего расхода в код своего канала, связанного вторым выходом с соответствующим входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу блока параллельного обмена, пятый выход блока синхроимпульсов связан с первыми входами первого синхронизатора и блока ввода данных, шестой выход - с входом блока вычисления и опроса, второй выход первого регистра подключен к входу дешифратора, третий выход - к первому входу формирователя управляющих сигналов, первый вход - к первому выходу формирователя управляющих сигналов, а второй вход - к первому выходу блока параллельного обмена, второй вход блока ввода данных соединен с выходом первого синхронизатора, первый выход - с вторым входом первого синхронизатора, второй выход через регистр данных - с первым входом мультиплексора адреса и данных и через второй регистр - с вторым входом мультиплексора адреса и данных, а третий выход - с вторым входом формирователя управляющих сигналов, подключенного вторым выходом к третьему входу мультиплексора адреса и данных, четвертыйвход которого соединен с выходом мультиплексора каналов, а выход - с вторым входом блока параллельного обмена, входы- выходы блоков параллельного обмена, перепрограммируемой памяти и цифроаналогового преобразователя через информационную шину подключены к входу-выходу блока вычисления и опроса, третий и четвертый входы формирователя управляющих сигналов соединены с вторым и третьим выходами блока параллельного обмена соответственно, а третий выход формирователя управляющих сигналов связан с третьим входом блока параллельного обмена.