Система управления

Союз Советскик СОцивлистическии РеспубликОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кд.2 6 05 В 11/01 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытнй(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами.Известна система управления, содержащая регулятор, датчик, исполнительный механизм, задатчик, выполненный в виде интегратора с памятью, и блок управления (Ц .30Однако такая система управления не позволяет производить изменение задания регулятору от внешнего источника, например от вычислителя, или. реализовать режим непосредственного управления от вичислительного устройства.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система управления, содержащая вычислитель, к первому входу которого подключен блок ручного ввода, ко второму входу - первый выход блока управления, к третьему входу - выход первого блока интегрирования и первый вход релейного регулятора, к четвертому входу - второй вход релейного регулятора и выход датчика, к первому выходу через блок аварийного переключения - вход блока управления, ко второму и третьему выходамсоответственно - первые входы первогои второго блоков интегрирования, кчетвертому выходу - вход первогоиндикатора, второй и третий входывторого блока интегрирования соединены соответственно со вторым выходом блока управления и выходом релейного .регулятора, а выход - со входа- .ми исполнительного механизма и второго индикатораГ 23Однако такая система не позволяетреализовать многофункциональное управление, т.е. работу системы управления в режимах: регулирование релейным регулятором, регулирование непосредственно от вычислителя, регулирование релейным регулятором свыдачей задания от вычислителя, ручное управление, что ограничиваетобласть применения данной системы,Кроме того, система не позволяетосуществлять контроль правильностиотработки управляющих сигналов, чтоснижает ее надежность,Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности системы.Эта цель достигается тем, что всистеме управления выход второгоблока интегрирования соединен с пятым входом вычислителя, пятый выходкоторого подключен ко второму входупервого блока интегрирования, а третий, четвертый и пятый выходы блокауправления соединены соответственнос третьим входом первого блока интегрирования, с четвертым входомвторого блока интегрирования и шестымвход 4 м вычислителя,"на чертеже представлена функциональная схема системы управления.Система управления содержит датчик 1, релейный регулятор 2, первыйблок 3 интегрирования, второй блок 4 15интегрирования, исполнительный механизм 5, блок 6 управления, блок 7аварийного переключения, вычислитель8, блок 9 ручного ввода, первыйиндикатор 10, второй индикатор 11, 2 Оположения 12,13 и 14 переключателяблока управления, контакты 12 г и 12,,13 и 13 , 14 и 14 переключателя,соответствующие этим положениям, кнопки 15 "Больше", кнопки 16 Меньше"и кнопку 17 переключения параметровконтура управления.К первому входу вычислителя 8подключен блок 9 ручного ввода, ковторому входу - первый выход блока 6управления, к третьему входу - выходпервого блока 3 интегрирования и первый .вход релейного регулятора 2, а кчетвертому входу - второй вход релейного регулятора 2 и выход датчика 1.Первый выход вычислителя 8 через блок7 аварийного переключения соединенсо входом блока 6 управления, второйи третий выходы - с первыми входамипераого 3 и второго 4 блоков интегрирования соответственно, а четвертый 4 Овыход - со входом первого индикатора 10. Второй и третий входы второго блока интегрирования 4 соединенысоответственно со вторым выходом блока 6 управления и выходом релейногорегулятора 2, а выход -со входамиисполнительного механизма 5, второгоиндикатора 11 и пятым входом вычислителя 8. Пятый выход вычислителя 8подключен ко второму входу первогоблока 3 интегрирования, а третий, четвертый и пятый выходы блока 6 управления соедиьены соответственно с третьим входом первого блока 3 интегрирования, с четвертым входом второгоблоКа 4 интегрирования и шестым входом вычислителя 8.Блоки 3 и 4 интегрирования пред".назначены для преобразования входныхсигналов от вычислителя 8, блока 7управления и релейного регулятора 2 40в сигнал. постоянного тока. Первыйблок 3 интегрирования не соединен срелейным регулятором, так как этотблок предназначен для установки задания регулятору. Кроме того, блоки 3 и 4 интегрирования имеют входы вторые), которые предназначены для переключения других входов, То есть, в зависимости от сигнала на втором входе происходит запрет двух входов, и преобразование осуществляется только по одному из них, Установлено следующее соответствие между сигналами на втором входе и другими входами первого и второго блоков интегрированияг сигнал 0,0 на втором входе - открыт первый вход," сигнал 0,1 открыт третий вход блока 3 интегрирования и четвертый вход второго блока интегрирования; сигнал 1,0 открыт третий вход во втором блоке интегрирования, (при сигнале "1" может быть принято напряжение отрицательной полярности) .Блок 6 управления содержит переключатель режимов работы, который может находиться в одном из трех положений; 12 - ручное управление, 13 - автоматическое управление от релейного регулятора 2, 14 - автоматическое управление от вычислителя 8; элементы дистанционного управления типа кнопок 15"Больше" - 16 "Меньше" и кнопку 17 переключения параметров контура управленияКнопки 15 используются для установки задания релейному регулятору 2 и соединены с первым блоком 3 интегрирования, а кнопки 16 используются для изменения сигнала на исполнительный механизм 5 и соединены со вторым блоком 4 инте- грирования.Индикатор 11 предназначен для контроля сигнала на исполнительный механизм 5. Блок 7 аварийного переключения предназначен для безударного перехода с режима автоматического управления от вычислителя 8 на режим автоматического управления от релейного регулятора 2 при отказах вычислителя 8 и может содержать, например, реле и размыкающийся контакт этого реле.Блок 9 ручного ввода может быть реализован, например, в виде набора кнопок.Развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами (И УТП) с использованием управляющих вычислительных машин (УВМ), большое количество и разнообразие решаемых ими задач, нагример таких, как оптимальное управление с выдачей задания регулятору, непосредственное управление от УВМ без решения задач оптимизации и с их решением и др. приводят к необходимости реализовать;. многофункциональные системы управления. Кроме того, в настоящее время УВМ не позволяют полностью исключить из системы управления средства локальной автоматики, что еще более усложняет их техническую реализацию.Предлагаемая система управленияреализует следующие режимы работы:ручное управление,автоматическое управление от релейного регулятора с выдачей заданияоператором, 5автоматическое управление от релейного регулятора с выдачей задания отвычислителя (решение задач взаимосвязанного и/или оптимального управления);Оавтоматическое управление от вычислителя замена релейного регуля"тора),автоматическое управление от вычислителя с одновременным решениемзадач взаимосвязанного и/или оптимального управления (с автоматическимбезударным переходом с режимов управления от вычислителя на режим автоматического управления от релейногорегулятора). 2 цРассмотрим работу системы в различных режимах управления.Ручное управление.Переключатель блока 6 управлениянаходится в положении 12. Через контакты 121 и 13 на второй вход второго блока 4 ийтегрирования поступает сигнал 0,1, что обеспечивает открытие его четвертого входа. При помощикнопок 16 оператор может изменять Оположение исполнительного механизма,5. Кнопки 16, с целью исключения одно.временного их включения, выполнены,например, по схеме с электрическойблокировкой. Значение сигнала на исполнительный механизм 5 поступаеттакже на индикатор 11, что необходимо при пусковых и аварийных ситуациях технологического процесса, когдатребуется быстрая реакция операторана изменение технологического режима.В этом случае, как правило, операторобслуживает большое количество систем управления, поэтому использование для целей контроля сигнала наисполнительный механизм индикатора10 при помощи кнопки 17 неприемлемо.так как это требует дополнительноговремени.Выход первого блока 3 интегрирования соединен с вычислителем 8, который,получив информацию о состояниисистемы управления (на вход вычислителя 8 поступает сигнал 0,0 от контактов 13 и 14 , выдает на второйвход первого блока 3 интегрирования 55сигнал 0,1, что обеспечивает открытие его третьего входа, т.е. имеетсявозможность установки задания релейному регулятору 2 с помощью кнопок 15,Это необходимо при переходе с ручного управления на режим управления отрелейного регулятора, для чего производится вызов параметров контурауправления на индикатор 10, которыйможет содержать несколько цифровых 65 и аналоговых приборов или электроннолучевую трубку, нажатием кнопки 17.Далее при помощи кнопок 15 производится сравнение сигналов "Задание"и "Параметр", которые поступают навходы релейного регулятора 2, Придостижении равенства сигналов "Задание" и "Параметр" осуществляется переключение на режим управления от релейного регулятора,Автоматическое управление отрелейного регулятора.Переключатель блока 6 управлениянаходится з положении 13. Через контакты 12 и 13 на второй вход второго блока 4 интегрирования поступаетсигнал 1,0, что обеспечивает открытие его третьего входа, т,е. выходной сигнал релейного регулятора 2через блок 1 интегрирования поступает на вход исполнительного механиэма 5. Вычислитель 8, получив информацию о состоянии системы сигнал 1,0от контактов 13. и 142, не изменяетсигнал на втором входе первого блока3 интегрирования, т.е, имеется возможность установки задания релейномурегулятору 2 с помощью кнопок 15. Вслучае необходимости оператор можетконтролировать параметры контурауправления на индикаторе 10 при помощи кнопки 17. Все параметры контурауправления также поступают на входвычислителя 8, чем обеспечиваетсябезударный переход на режим автоматического управления от вычислителя,Автоматическое управление.от релейного регулятора с выдачей заданияот вычислителя.Данный режим управления реализуется при том же положении переключателя, т.е. перекл.чатель находится вположении 13, Сигнал на вход вычислителя 8 о необходимости решения задачмногосвязанного и/или оптимальногоуправленияпоступает от блока 9 ручного ввода нажатием соответствующейклавиши, Такое техническое решениеобусловлено следующим.При большом количестве системуправления для различного рода задач может быть использовано различное сочетание систем. Например, имеется 30 систем управления, которыемогут быть использованы при решении10 задач взаимосвязанного и оптимального управления. При этом перваязадача охватывает ,2,3,4,5 системы,вторая - 3,4,6,12,25,30 системы,третья - 1,17,25,26,27,28,30 системы и т.д. Размещение соответствующихпереключателей рекимоз на подключениевыдачи задания от вычислителя 8 накаждом блоке 6 управления являетсянецелесообразным, так как операторунеобходимо помнить информацию о соответствии задач и систем и самомупроизводить подключение.В пд )11103 0311 тс" э:, - ,., 1111 тя ль Я г 0ЛУЧ"113 И.1 форщац.5 Ю От бЛОКГ. 3 0 УЧ 1,СГОввод,:1 о необходимости Бяк 1 сния Ог.",Рг 1 Р -ся Н 51 И 3: 1 д и с 1 .,1, 51 Нн ЬО;3 Ма 15 ИоСОС 10 яНИИ СИСтям У 1.ран 111 ия 11 КОНТаК -сиг 1 а 31 а нд Втором Входе первогоблока 3 интягриг 30 ь ния с 0," на 0 0и осуществляет в 1 дачу задания релейным регуляторам соотвятству 1 ощих си 1сям путе 11 поначи сигналов На вход а6 ЛОКа 3 ИнтсягрИООВ 3.НИ 5 -СЛ 11 Одна1:.Л 5 НЕСК 0331-,КО НУЖНЫХ =ИСТЯМ находЯТ 1сЯ на Ручном У 11 РсБ 31 ении,. то 13 ьчислитель делает оператор соответствующеесообщение, Кром-. того рещение задачи 150 жят г 1 роиз водиться и Б том случне, ясли чдсть из няобход 1115 ь 1 х системн 1 аходится Б рсжимя управленкя От вычслителя, а различия В выда я задания реГуляторам К 01 ипе 1 сируется провграммным путем. 2 ОЬБТОМаТИЧс"СКОЕуправление От вьгяислителяПереключатель блока б управления1 аходится в положении 14. Через контаты 2 и 133 на второй Вход БТОрого блока 4 интегрирования поступаФт сигнал 0,0,. что обеспечиваетОткрытие входа, т,е. Выходной сигналвычислителя 8 через блок интегрироания поступает нд вход исполнитель Дного меха 11 изма . Вычис 3 титель,чив 1:1 формацию 0 сОстоянии систямыуправлениясигнал 0,1 от контактов13 с и 14, устанавливает сигнал 0,1иа втором входе герного блока 3 интегрирования, Это приводит к открытию БХОда Б пярВом блоке интеГриро -Вс 1 нияВ да 11 ном 031 учае заддние рягул"тору, реализованному программнымпутем в вычислителе 8 "стананливается при помощ 1 кнопок 15 блока управления т 1 ере 3 псрвы 1; б 3310 к 3 интегри -ров.пия. Ва входы рслейного регуля-.тОра с ПОСТУПант С 1 Г 1:.а 31 Ы ОТ датЧИКа 1и первого бл 13 ка 3 и 1 те: р.1 рованияР РЯ-Е,;Ный 0 ГУЧ 51 ТО 1 д 1 аХОДИТЯ Брежиме сле:ения, что Обеспечиваетбезударный переход режима Упрсн 33 яниЯОт вычис 33 итя 3 ь 51 нс режим у 11 равлснияот релейного регулятора,ЬВТОМсЧТИЧЕСКОЕ УПРаВЛЕНИЕ От 513вь.числителя с одновременным решениемзадач взаимосвязанного и/или Оптимального управления.,В да 1311 ом режиме управления переключатель блока б управления находится в положении 14 Цля реализациире 11 има автоматического управления отвычислителя с одновременным решениемзадач взаимосвязанного и/или оптимального управления необходимо подать 69на вход вычиолитЕЛя Я Сигнал ИЗблока 9 ручного нводд., нажав соответствующу 1 а клавишу, Вычислитель 8,получив сигнал о необходимости решения определенной задачи, произноДИТ П 035 аЧУ :.,11 Г 51 а 31 с; 0 0 1 а БТОРОИвход первого б 3,0 кд 3 интегрирования,что приводит к огкрытию ка:1 ала абЛОКс 1. ВЬ 1 ЧИС,1 ИТЭЛЬ Я, РРШаяпОставленную Задачу, ОпредРляРтвяличи 11 у задани 51 эеГулятору и Осу щЕСТВЛЯЕТ Вс,;Л 3 ., у1" -,О ;дан ня ря 1 УЛЯТ 00 УР С а ЛИ 3 0 В а Н 1. О МУ г 1 Р О Г 3 амм 1 Ь М П Утем, и релейному рег 3 лятору 2 через1 червый блок 3 11 нтегрирования, второйвход которого открыт т,е, рялейныйрегулятор 2 и в этом случае находится н режиме слежения,Автоматический безударный переходс режима управляния От Вычислителяна режим уг;равляния от релеиногорегулятор-.Перек 3 пс 1 ате 31 ь блока б управлениянаходится В г 10 ложении 14. При работевычислителя 8 реля блока 7 аварийноГо переключения находится под токоми размыкающ 1 йся контакт эого реляОткрыт, Следовательно сигнал наприМЕР, ОтРИЦатЕЛЬНОГО НаПРЯЗКЕНИЯ НЕпоступает на Вход блока б управления,и при любых положениях г:ереключателясигнал через контакты 14, и 12 н навторо 1; вход второго блока 4 интегрирования не поступает, При возникновении Отказа вычисли еля 8 напримерисчезновение питания) реле обесточиБается и контакт замыкается. В этомслучая отрицательное напряжениесиГнал 1 ) через замкнут 1 ля кОнтак ы14 3 и 12 д поступает на Второй входВтороГО блока 4 интягрирОВаниЯ, чтОприведет к установлению на этом входесигнала 1,0, Это соответствует открытию вхоца с , т.е. выходной сигналОт релейного ряГулЯтОра 2 черезб 31 ок 4 интегрирования поступает навход исп 031 нитяльного мяхднизма 5, НОтак как при управлении от вычислителярелейный 13 ягулятор 2 пОстОЯннО нахоДИТСЯ Б РЕЖИМЕ СЛЯЖЕН 1 Я ТО ПРОИЗОЙ -дет безударный переход на режим управления от релейного:регулятора.;1 С 110 Л 1,зование изобретения позволяе. Увеличить эффективность автоматизированных систе: управления засчет реализац .и раск:иренного наборафункциональных задач и повышения надежности. Формула изобретенияСистема управления,. содержащая Вычислитель, к первому входу которого подключен блок ручного ввода, ко второму входу - первый выход блока управления, к третьему входувыход первого блока интегрировачия и первый вход релейного регулятора, к четвертому входу - второй вход релейного регулятора и выход датчика, к первому выходу Через блок аварийноГо переключения - вход блока управления, ко второму и третьему выходам742870 10 Составитель Г.НефедоваМихеева Техред О. Легеза корректор дак 3617/13 цНИИПИ Государ по делам изо 13035, Москва,Тираж 956ственного комбретений и отЖ, Раушск одпис аказ ета СССытийнаб.,/5"Патент", г.ужгород, ул.Проектная иал соответственно - первые входы первогО и второго блоков интегрирования,к четвертому выходу - вход первогоиндикатора, второй и третий входывторого блока интегрирования соединены соответственно со вторым выходомблока управления и выходом релейногорегулятора, а выход - со входами исполнительного механизма и второго ин.дикатора, о т л и ч а ю ш а я с ятем, что, с целью расширения областиприменения и повышения надежностисистемы, в ней выход второго блокаинтегрирования соединен с пятым входом вычислителя, пятый выход которого подключен ко второму входу первого блока интегрирования, а третий,четвертый и пятый выходы блока управления соединены соответственно стретьим входом первого блока интегрирования, с четвертым входом второго блока интегрирования и шестымвходом вычислителя.Источники информации,.принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 391534, кл. б 05 В 11/28, 1973,2, "Приборы и системы управления",1974, Р 5, с.29-36, рис.5 и 16 а