Устройство для автоматического управления режимами пуска и останова химико-технологических процессов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОБРЕТЕН ГГВ(54) УСТР УПРАВЛЕНИ ХИМИКО-ТЕ (7) Иэоб тиэации х быть испо жимами п нолсгиче воэможности емя пускотройство соправления,анных логи 1 о 24,соединенатчиками 1 в, а чер силителе мами 14,ческих п заданий ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТ(71) Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (72) П,М.Шоболов, Б.И.Рубштейн, Т.А.Чиркина, Б.В.Долотин, Е.НСелин, М,И.Резеньков и Б.В.Вороненко (53) 66.012-52 (088.8)(56) Павлов Б.В, и др. Логические блоки для управления исполнительными механизмами. - М Энергия, 1972, с. 58-59.Торопцов В.С. Управление химико- технологическими процессами с использованием логических переключательных операций. - Обзорная инФормация. Сер. Системы и средства автоматизации химических производств, М,: НИИТЭХИМ, 98 э, с. 33-36. БКЖИ С 05 Ь 21/00, С 05 В 2/00 2ОЙСТБО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО Я РЕЮ"1 АК 1 ПУСКА И ОСТАЛОВА ХНОЛОГИЧКСКИХ ПРОЦЕССОВ ретение относится к автомаимических производств, может льэовано для управления реска и останова химико-техких процессов и позволяет расширить Функциональные устройства и уменьшить вр остановочных операций, Ус держит блок логического у выполненный на взаимосвяэ ческих элементах 3, 5-10, 29-33, 36, 37, 42, 44-5 ный через коммутатор 2 с технологических параметро дешифратор 12 и блок 13 у с исполнительными механиз блок 15 задания технолоп раметров состояния, блокь163641 3 операций пуска-останова 11, ситуацийпуска-останова 34, режима операций25, смены режима ситуаций 40, максимального времени проведения операций Изобретение относится к автоматизации химических производств и можетбыть. использовано для управления режимами пуска и останова химико-технологических процессов, в частностипроцесса производства минеральныхудобрений. 15Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства и уменьшение времени пускоостановочных операций,На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматическогопуска (останова) химико-технологических процессов,Схема содержит датчики 1 параметров состояния технологического процесса и оборудования, которые черезпервый коммутатор 2 соединены с первым блоком 3 сравнения, кнопку 4 запуска устройства, один контакт которой соединен с земляной шиной, а второй через первую схему ИЛИ 5 - с входом одновибратора 6 и через вторую итретью схемы ИЛИ 7 и 8 - со сбрасывающими входами счетчика 9 ситуацийи счетчика 10 операций, блок 11 задания операций пуска (останова), который через дешифратор 2 и блок 13усилителей соединен с исполнительными механизмами 14 клапанов, задвижек,дымососов, шиберов, вентиляторов ит.п., блок 15 задания технологических параметров состояния процесса итехнологического оборудования, который через второй коммутатор 16 соединен с соответствующими входами первого блока 3 сравнения, блок 17 задания максимального времени проведениякаждой операции, который через тре тий коммутатор 18 соединен с соответствующими входами второго блока 19сравнения, четвертую схему ИЛИ 20,соединенную своими входами с выхода -ми дешифратора 12, а выходом - сосчетным входом первого триггера 21,счетчик 22 времени, который черезтретий блок 19 сравнения соединен спервым входом первойсхемы И 23,шифратор 24, соответствующие выходы которого соединены с установочными вхо 17 и числа операций в каждой ситуации 27, коммутаторы 16, 18, 26, 28, 35, 38, 39, 41, 43, кнопку 4 пуска и кнопку 52 повторного пуска. 1 ил. дами счетчиков 9 и 10, а через вторуюи третью схемы ИЛИ 7 и 8 - со сбрасывающими входами этих счетчиков,первый блок 25 задания смены режимаработы устройства при отклонении параметра состояния, соединенный своимивыходами через четвертый коммутатор26 с соответствующими входами шифратора 24, другие входы которого соединены, соответственно с выходом первойсхемы И 23 и выходом первого блока3 сравнения, блок 27 задания числаопераций, который через пятый коммутатор 28 соединен с третьим блоком29 сравнения, второй триггер 30,соединенный первым выходом с первым входом второй схемы И 31, вторым выходом - с первым входом третьей схемыИ 32, счетным входом - с выходомтретьего блока 29 сравнения, а сбрасывающим входом через пятую схемуИЛИ 33 - с соответствующим выходомвторого шифратора 24, блок 34 задания библиотеки ситуаций, который через шестой коммутатор 35 соединенс четвертым блоком 36 сравнения,третий триггер 37, соединенный выходомс входом седьмого коммутатора 38,другие входы которого соединены сдатчиками 1 и через восьмой коммутатор 39 - с выходами счетчика 9, авыходы - с. соответствующими входамичетвертого блока 36 сравнения; второй блок 40 задания смены режима,который через девятый коммутатор 41соединен со вторым шифратором 42,другие входы которого соединены свыходами четвертого блока 36 сравнения, а соответствующие выходы черезвторую и третью схемы ИЛИ 7 и 8со сбрасывающими входами счетчиков9 и 10 и с установочными входами этихсчетчиков. Кроме того, выходы счетчиков 9 и 10,соединены соответственно через восьмой и десятый коммутаторы 39 и 43 с соответствующими входами дешифратора 12 третьего блока29 сравнения и коммутаторов 2,16,18,26,28,35,38,41, Соответствующий выход четвертого блока 36 сравнениясоединен через первую схему ИЛИ 5 с6413 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 63 входом одновибратора 6. Выход одновибратора 6 через шестую схему ИЛИ 44 и седьмую схему ИЛИ 45 соединен со счетными входами счетчиков 9,10 и со сбрасывающим входом третьего триггера 37. Выходы счетчика 10 соединены через десятый коммутатор 43 с соответствующими входами третьего блока 29 сравнения, второй вход третьей схемы И 32 соединен с выходом первого блока 3 сравнения, а ее выход через седьмую схему ИЛИ 45 соединен со счетным входом счетчика 10. Выход первого триггера 21 соединен с входом генератора 46 импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика 22 времени, выход первого блока 3 сравнения соединен также со вторым входом второй схемы И 31,через восьмую схему 47 ИЛИ - со сбрасывающим входом первого триггера 2 и через девятую схему 48 ИЛИ - со сбрасывающим входом счетчика 22. Выход второй схемы И 31 соединен со счетным входом третьего триггера 37. Соответствующие выходы первого и второго шифраторов 24 и 42 через десятую схему ИЛИ 49 соединены с установочным входом четвертого триггера 50, сбрасывающий вход которого через одиннадцатую схему 51 ИЛИ соединен соответственно с контактами кнопки 52 повторного пуска и кнопки 4 пуска. Выход четвертого триггера 50 соединен с управляющими входами восьмого и десятого коммутаторов 39 и 43.Устройство работает следующим образом.Нажатием кнопки 4 осуществляют запуск устройства. При этом обнуляются счетчики 9 и О, триггеры 21, 30,50, запускается одновибратор б,который задним фронтом формируемого импульса записывает "1" в счетчики 9 и 10 и сбрасывает в нулевое состояние триггер 37. Начинает выполняться первая операция первой технологической ситуации, Под операцией понимается действие, направленное, например, на изменение какого-. то сырьевого потока, а под ситуацией - известный (заданный) результат совокупности некоторого числа операций, на которые можно разбить пускоостановочный процесс. При записи "1" в счетчики 9 и 10 триггером 50 разрешается прохождение сигналов через коммутаторы 39,43 и на входах дешифратора 12 имеем определеннуюкомбинацию двоичных сигналов,определяемую выходами блока 11 задания операций и счетчиками 9,10. Построениедешифратора выполняется таким образом, что определенной заданной комбинации указанных сигналов на еговходах соответствуют строго заданные сигналы на его выходах. (аждому выходу блокапоставлен в соответствие определенный исполнительный механизм (ИМ) 14, который включаетсяпосредством усилительного блока 13(ЙЧ может служить обычные реле, контакты которых задействованы в целяхуправления исполнительных механизмов)При включении соответствующего (или соответствующих) ИМ начинается отработка первой операции, Приэтом с помощью датчиков 1 осуществляется контроль за ее выполнением.Одновременно с появлением сигналана любом выходе дешифратора 12 через схему ИЛИ 20 включается триггер 21,который разрешает запуск генератора46 импульсов, работающего с заданнойвременной частотой. Счетчик 22 времени начинает отсчитывать время с начала выдачи сигнала на реализациювыбранной операции, В соответствиис комбинацией двоичных сигналов навыходах счетчиков 9 и 10 коммутатор2 подключает к блоку 3 сравнения соответствующий (соответствующие) датчик 1, а коммутатор 16 - заданное(заданные) для конца операции значение соответствующего (соответствующих) параметра (параметров), Блок 3 осуществляет сравнение текущего и заданного значений параметра и при достижении параметром заданного значения на втором своем выходе выдает сигнал, который поступает на второй вход схемы И 32.На первый вход этой схемы поступает разрешающий сигнал с первого (прямого) выхода триггера 30. В этом случае на выходе схемы И 32 формируется сигнал, поступающии через схему ИЛИ 45 на счетный вход счетчика 10 операций, который увеличит свое "содержимое" на 1, Аналогичным образом осуществляется реализация второй операции и т.д.Определенной комбинации сигналов с выхода счетчиков 9 и 10 (т.е. определенной отрабатываемой ситуации и определенной операции) с помощью бло 1636413ка 17. задания максимального времени отработки операции и коммутатора 18 поставлено в соответствие заданное максимальное время, в течение которого эта оПерация; должна быть произведена. Указанное время при каждойсмене ситуации и (или) операции (значение которого для разных комбинаций в общем различно) из блока 17 заданий через коммутатор 18 поступает в блок 19 сравнения. Туда же посО тупает значение времени с начала выполнения операции из счетчика 22 времени, Если по каким-либо причинам 15,выполнение операции затянулось больше заданного, то блок 19 сравненияФормирует сигнал, который поступаетна один иэ входов схемы И 23; Навторой ее вход в этом случае поступает разрешающий сигнал с выхода бло,ка 3 сравнения, Это приводит к срабатыванию схемы И 23, сигнал с выхода которой поступает на шифратор 24.На другие входы шифратора через коммутатор 26, который работает аналогично описанным коммутаторам, поступает с блока 25 задания смены режима команда, которая в зависимости откомбинации сигналов на входе шифратора 24 может иметь одно из следующих смысловых значений, переход кдругой операции (в этом случае с выхода шифратора на установочные входысчетчика 9 поступают сигналы, изменяющие соответствующим образом число,записанное в счетчике); переход кдругой технологической ситуации (аналению; останов (в этом случае счетчики 9 и 10 обнуляются). При переходе к ручному управлению сигнал с выхода шифратора 24 черезсхему ИЛИ 49 переключает триггер 50,с выхода которого на управляющие входы коммутаторов 39 и 43 поступаетзапрещающий сигнал. Коммутаторы 39и 43. блокируют прохождение сигналовс выходов счетчиков 9 и 10, Послеокончания ручных операций нажатиемкнопки 52 повторного пуска триггер50 возвращается в исходное состояниеи разрешает прохождение сигналов свыхода счетчиков 9 и 10, обеспечиваятем самым продолжение процесса пуска(останова). Так каксчетчики 9 и 1 Оне обйуляются в описываемом режиме,50 55 то процесс пуска (останова) продолжалогичным образом изменяют число в счетчике 9); переход к ручному управ ется с той же операции, на которойон был прекращен,Для достижения каждой необходимойситуации необходимо реализовать некоторое конечное число операций (вобщем случае разное для каждой ситуации). С помощью блока 27 задания числа операций, коммутатора 28 и блока29 сравнения осуществляется контрольколичества выполненных операций, Взависимости от комбинации сигналовна выходе счетчика 9 с выхода коммутатора 28 на вход блока 29 сравненияпоступает заданное число операцийдля каждой ситуации, С выхода счетчикка 10 на вход блока 29 сравнения поступает также текущее число выполнен -ных операций. При выполнении последней операции, относящейся к даннойситуации, сигнал с выхода блока29 переключает триггер 30. Последнийзапрещает прохождение сигнала черезсхему И 32 на переход на новую операцию и подает разрешающий потенциална один из входов схемы И 31. Тогдапри окончании последней операции данной ситуации на другой из входов схемы И 31 поступает сигнал с выходаблока 3 сравнения, Схема И 31 срабатывает и переключает триггер 37,Последний подает разрешающий сигнална работу коммутатора 38, который взависимости от комбинации сигналовна его входах, поступающих с выходасчетчика 9 (т.е. в зависимости отрассматриваемой ситуации), подключает к блоку 36 сравнения все датчики 1, значения параметров которыххарактеризуют ситуацию, сложившуюсяк данному моменту, В зависимости оттой же комбинации сигналов с выходасчетчика 9 коммутатор 35 осуществляет соответствующую выборку заданныхзначений этих же параметров из блока34 задания ситуаций (по существу избиблиотеки ситуаций), Блок 36 сравнения осуществляет сопоставление текущей ситуации с заданной и в зависимости от его результатов либо дает команду на переход к отработке новой ситуации (путем подачи сигнала навход одновибратора 6 и с одновременным обнулением счетчика 10), либо поаналогии с идентификацией нарушенийпри выполнении операций с помощьюблока 40 задания смены режима, коммутатора 41 и шифратора 42 осуществляет идентификацию нарушений в це 1636413 10лом по сложившейся ситуации. При этом, в зависимости от задания, заложенного в блоке 40, шифратор 42 подает сигналы либо на установочные5 входы счетчика 9 (смена ситуации) либо на установочные входы счетчика 10 (переход к новой операции), либо через схему ИЛИ 49 на срабатывание триггера 50 (переход к ручному управ пению), либо на обнуление счетчиков 9,10 (" Останов" ),Формула изобретения15Устройство для автоматического управления режимами пуска и останова химико-технологических процессов, содержащее блок логического управления, соединенный через первый коммутатор с датчиками технологических параметров состояния, а через дешифратор и блок усилителей - с исполнительными механизмами, блок задания технологических параметров состояния 25 и кнопку пуска, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей устройства и уменьшения времени пускоостановочных операций, оно дополнительно 30 содержит блоки заданий операций пуска-останова, ситуаций пуска-останова, режима операций, режима ситуаций,времени проведения операций и числа операций в каждой ситуации, девять дополнительных коммутаторов и кнопку повторного пуска, а блок логического управления содержит одновибратор, четыре блока сравнения, счетчики числа операций и ситуаций, счетчик вре мени, два шифратора, одиннадцать схем ИЛИ, три схемы И, четыре триггера и генератор импульсов, при этом кнопка пуска соединена одним контактом с земляной шиной, а другим контактом через 45 первую схему ИЛИ - с входом одновибратора, через вторую схему ИЛИ - со сбрасывающим входом счетчика ситуаций, через третью схему ИЛИ - сосбрасывающим входом счетчика операций, через девятую схему ИЛИ - со сбрасывающим входом счетчика времени, а через пятую, восьмую и одиннадцатую схемы ИЛИ - со сбрасывающими входами соответственно второго, перво го и четвертого триггеров, выход одновибратора соединен со сбрасывающим входом третьего триггера, а через.шестую и седьмую схемы ИЛИ - со счетными входами соответственно счетчиков ситуаций и счетчика операций,выходы счетчика ситуаций соединенычерез восьмой коммутатор с соответствующими входами первого, второго,третьего, четвертого, шестого, седьмого, девятого коммутаторов и с соответствующими входами дешифратора,выходы счетчика операций соединенычерез десятый коммутатор с соответствующими входами первого, второго,четвертого, девятого коммутаторов,дешифратора и трегьего блока сравнения, выходы блока задания операцийсоединены с соответствующими входами дешиФратора, выходы которого соединены через четвертую схему ГИ сосчетным входом первого триггера ичерез блок усилителей - с исполнительными механизмами, выходы блоказадания значений параметров соетояния соединены .через второй коммутатор с соответствующими входами первого блока сравнения, другие входы которого соединены с выходами первогскоммутатора, а выход соединен с первым входом первой схемы И, с вторымвходом второй схемы И, с.первым входом третьей схемы И, с соответствующим входом первого шифратора, а через восьмую и девятую схемы ИЛИсо сбрасывающими входами соответственно первого триггера и счетчикавремени, входы первого коммутаторасоединены через третий коммутатор ссоответствующими входами второго блока сравнения, управляющий вход седьмого коммутатора соединен с прямымвыходом третьего триггера, счетныйвход которого соединен с выходом второй схемы И, блок задания ситуациипуска-останова через шестой коммутатор соединен с соответствующими входами четвертого блока сравнения, одинвыход которого соединен через первуюсхему ИЛИ с входом одновибратора, адругие выходы соединены с соответствующими входами второго шифратора,блок задания режима ситуаций черездевятый коммутатор соединен с соответствующими входами второго шифратора, соответствующие выходы которогосоединены соответственно с установочными входами счетчика ситуаций, с установочными входами счетчика операций, через десятую схему ИЛИ - с установочным входом четвертого триггера, а через вторую и третью схемыСоставитель Г.КротковТехред Л. Олийнык Корректор С.Шекмар Редактор Н.Гунько Заказ 795 Тираж 296 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101:11 16364 ИЛИ - со сбрасывающими входами соот-, ветственно, счетчика ситуаций и счетчика операций, блок задания числа операций в каждой ситуации соединен с соответствующими входами пятого ком5 мутатора, выходыкоторого соединены с соответствующими входами третьего блока сравнения, счетный вход второго триггера соединен с выходом 10 третьего блока сравнения, прямой выход второго триггера соединен с вто.рым входом второй схемы И, а его инверсный выход - с первым входом третьей схемы И, блок задания максимального времени проведения операции через третий коммутатор соединен с соответствующими входами второго блока сравнения, другие входы которого соединены с выходами счетчика вре мени, выход первого триггера соединен с входом генератора импульсов, соецинейного выходом со счетным вхо 13 12дом . счетчика времени, выход второго блока сравнения соединенс вторым входом первой схемы И,выход которой соединен с входом первого шифратора, блок задания смены режима соединен черезчетвертый коммутатор с соответствующими входами первого шифратора,соответствующие выходы которого соединены соответственно с установочнымивходами счетчика операции, с установочными входами счетчика ситуации,через третью, пятую и вторую схемыИЛИ - со сбрасывающими входами соответственно, счетчика операции, второго триггера и счетчика ситуации, ачерез десятую схему ИЛИ - с установочным входом четвертого триггера, инверсным выходом соединенного с управляющими входами восьмого и десятогокоммутаторов, а сбрасывающим входомчерез одиннадцатую схему ИЛИ - скнопкой повторного пуска.