Система связи электронно-вычислительной машины с пневматическими регуляторами

11953625 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУпо делам изееретеиий и открытий(53) УДК 621- -525 (088.8) Л,А, Барский, А.П. Бененсон, А.И. Бирман и Э И. СклярсхийгГосударственный всесоюзный центральный орлеца ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский институт комплекснойавтоматизации(54) СИСТЕМА СВЯЗИ ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ РЕГУЛЯТОРАМИ 1Изобретение относится к приборостроению, а именно к системам связи электронно-вычислительной машины с пневматичеокими регуляторами, работающими в автоматизйрованных системах централизованного контроля и управления непрерывными тех нологическими процессами. Известна система связи электронно- вычислительной машины (ЭВМ) с пневмао тическими регуляторами, содержащая пневмоэлектро- и электропневмопреобразова. тели, пневмореле, трехпозиционные переключатели режимов работы, задатчики автоматического и ручного управления и нормально замкнутые пневмоклапаны 11. Однако такая система требует для своей реализации использования индивидуальных пневмоэлектро- и электропнев 20 мопреобразователей для каждого из пневматических регуляторов, входящих в состав системы. В результате резко возрастают затраты на реализацию системы связи и снижается быстродействие сиод"темы в целом,э Известна также .система связи ЭВМ с пневматическими регуляторами, содержащая кнопки управления больше" и меньше", кнопки .задания режима, кнопки вызова, кнопку контроля, каналы пара метров и управляющих сигналов к идол- нительным механизмам, преобразователь аналоговый пневмосигнал - ток, коммутатор, выходы которого соединены с коллететорами параметров, номиналов и давления на исполнительном механизме, показывающий прибор и преобразователь ток - аналоговыйпневмосигнал, вход которого соединен с ЭВМ ( 2. Недостатком этой системы является то, что она обладает ограниченными возможностями в отношении повышения быстродействия, так как задание регулятору может изменяться в ней постепенно, небольшими приращениями.коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами параметров, номиналов идавления на исполнительные механизмы, показывающий прибор, преобразователь ток - аналоговый пневмосигнал, вход которого соединен с ЭВМ, первый, второй, третий и четвертые электропневмопреобразователи, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователи, первое, второе и третье пневмореле, блок групповых задатчиков номиналов, элемент ИЛИ, узел блокировки кнопок вызова и триггеры, входы которых соединены с выходами кнопок задания режимов и элементов ИЛИ, а выходы - с управляющими входами регуляторов, входы блока групповых задатчиков номиналов соединены через элементы ИЛИ с кнопками вызова, а выходыс камерами задания регуляторов, выходы .элементов ИЛИ соединены с входами показывающего прибора и коммутатора, выходы и управляющие входы кнопок вызова связаны с узлом блокировки кнопок вызова, выходы кнопок задания режима сое( динены через пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователи с ЭВМ, входы четвертых электропневмопреобразователей связаны с ЭВМ, а выходыс входами элементов ИЛИ, содержит двух- мембранные пневмореле и преобразователь аналоговый пневмосигнал - ток, при этом выходы ЭВМ через последовательно включенные первый и второй электропневмопреобразователи, первое й второе пне мореле и первый и второй пневмоэлектропреобразователи связаны с входами блока групповых задатчиков номиналов., выходы кнопок управления Больше" и Мены. шеф связаны с входами первого и второ-го пневмореле, выходы элементов ИЛИ соединены через четвертые пневмоэлектропреобразователи с ЭВМ, управляющие входы третьего пневмореле и первого, второго, третьего и четвертого двух- мембранных пневмореле соединены с выходом кнопки контроля, входы третье го пневмореле связаны с выходом преобразователя ток - аналоговый пнев мосигнал и коллектором номиналов коммутатора, а выход через первое двух- мембранное пневмореле с показывающим прибором, входы второго и третьего двухмембранных пневмореле соединены с коллекторами управляющих сигналов и параметров коммутатора, а выходыс показывающим прибором, другие управ ляющие входы первого, второго, третьего и четвертого двухмембранных пневмореле 3 ММ 2 ВНаиболее близкой к изобретению потехнической сущности и достигаемому результату является система связи ЭВМс пневматическими регуляторами, содеял.жащая кнопки управления "Больше" или БМеньше", кнопки задания режима, кнопкивызова, кнопку контроля, каналы параметров и управляющих сигналов к исполнительным механизмам, коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами параметров, номиналов и давления на исполнительном механизме, показывающий прибор, преобразователь ток - аналоговыйпневмосигнал, вход которого соединен сЭВМ, первый, второй, третий и(четвертые 15электропневмопреобразователи, первый,второй, третий, четвертый, пятый, шестойи седьмой пневмоэлектропреобразователи,первое, второе и третье пневмореле, блокгрупповых задатчиков номиналов, элементы ИЛИ, узел блокировки кнопок вызоваи триггеры, входы которых соединены свыходами кнопок задания режима и элементов ИЛИ, а выходы - с управляющимивходами регуляторов, входы блока груп- , 25повых задатчиков номиналов соединены1через элементы ИЙИ с кнопками вызова,а выходы - .с камерами задания регуляторов, выходы. элементов ИЛИ соединеныс входами уоказывающего прибора и ком- з 0мутатора, выходы и управляющие входыкнопок вызова связаны с узлом блокировки кнопок вызова, выходы кнопок заданиярежима соединены через пятый, шестойи седьмой пневмоэлектропреобразователяс ЭВМ, входы четвертых электронневмопреобразователей связаны с ЭВМ, а выходы с входами элементов ИЛИ 3.Недостатком. известной системы является то, что суммарная ее погрешность 40по каналу корректировки задания пневматическому регулятору от ЭВМ может достигать 2% (в основном за счет погрешности пневматических элементов сравненияи необходимости введения в низ зоны нечувствительности) ., Наличие такой погрешности в ряде случаев с учетом незначительной величины корректирующего сигнала существенно искажает величину оптимального задания, поступающего от ЭВМк пневматическому регулятору,Цель изобретния повышение точности системы.Поставленная цель достигается тем,что система, содержащая кнопки управления Больше" и "Меньше, кнопки задания режимоц кнопки вызова, кнопку контроля, каналы параметров и управляющихсигналов к исполнительным механизмам,20 5 9536 связаны через третий электропреобразователь с ЭВМ, выход четвертого двух- мембранного пневмореле соединен с третьим пневмоэлектропреобразователем, вход преобразователя "аналоговый пневмосигнал - ток" соединен с коллектором номиналов, а выход с ЭВМ.На чертеже показана принципиальная схема предлагаемой системы связи.Система содержит ЭВМ 1, первый4 электропневмопреобразователь (ЭПП) 2, второй ЭПП 3, первое 4 и второе 5 пневмореле, кнопку 6 управления "Больше" и кнопку 7 управления "Меньше", первый пневмоэлектропреобразователь (ПЭП) 8, второй ПЭП 9, блок 10 групповых задатчиков номиналов, элементы ИЛИ 11, кнопки 12 вызова параметров, узел 13 блокировки кнопок 12 вызова, регуляторы 14, каналы 15 параметров, коммутатор 16, коллектор 17 номиналов, коллектор 18 управляющих сигналов, коллектор 1 Ъ параметров, третье пневмореле 20, внопку 21 контроля, первое 22, второе 23, третье 24 и четвертое 25 25 двухмембранные пневмореле, третий ПЭП 26, показывающий прибор 27, третий ЭПП 28, преобразователь 29токаналоговый пневмосигнал, преобразователь 30 аналоговый пневмосигнал - ток, чет- зо вертые ЭПП 31, четвертые 32, пятый 33, шестой 34 и седьмой ПЭП 35 триггеры 36, кнопки 37 - 39 задания режима и каналы 40 управляющих сигналов давлением исполнительным механизмом.35Система работает следукяцим образом.Для контроля того или иного контура автоматического регулирования оператор нажимает на соответствующую кнопку 12 г,вызова параметров, Выходной сигнал кноп ки 12, пройдя элемент ИЛИ 11, поступает на соответствующий командный вход коммутатора 16, обеспечивая срабатывание последнего и коммутацию в коллектор. 1 7 номиналов, коллектор 1 8 управ. 45 ляющих сигналов и коллектор 19 параметров входных и выходных сигналов соответствующего регулятора 14; последниечерез верхние контакты третьего пневмореле 20 и первого 22, второго 23 и третьего 24 двухмембранных пневмореле поступают на измерительные входы по казывающего прибора 27. Поступление выходного сигнала кнопки 12 вызова параметров на соответствуклций управляющий вход показывающего прибора 27 обеспечивает появление в его лицевой прорези ( не показана) соответствующей контролируемому параметру абсолютной шкалы. 2,56При необходимости перевода контура, регулирования с ручного режима в режим автоматической стабилизации параметра оператор нажимает на кнопку 38 задания режима; при эток соответствующий данно. му контуру триггер 36 сбрасывается на "0 (сбрасывание на "0" триггера контролируемого контура обеспечивается за счет наличия в нем сборки "И" по сигна лам от соответствующей кнопки 12 и кнопки 38) и обеспечивается включение соответствующего регулятора 14, выходной сигнал которого по каналу 40 поступает на исполнительный механизм. При необходимости изменения задания регулятору 14 оператор нажимает на кнопку 6 управления "Больше (или кнопку 7 управления "Меньше" ), выходной сигнал которой проходит первое пневмореле 4 (или второе пневмореле 5), первый ПЭП 8 (или второй ПЭП 9) и поступает на вход блока 10 групповых задатчиков номиналов, обеспечивая вращение в ту или иную сторону реверсивного электродвигателя (не показан) блока 10, При этом обеспечивается одновременное вращение в ту илииную сторону штока соответствующего задатчика ( не показан) блока 10 групповых задатчиков номиналов, Взаимодейст вие электродвигателя и штока задатчика обеспечивается за счет прижатия маховика штока к валу электродвигателя под действием выходного сигнала элементв . ИЛИ 11. Выходной сигнал задатчика бло-. ка 10 контролируемого контура поступает в камеру задания соответствующего регулятора 14 и через коммутатор 16, коллектор 1 7 номинала и преобразователь 30 в ЭВМ 1. Одновременно в ЭВМ 1 поступает сигнал контролируемого в данный момент контура регулирования. Выходной сигнал кнопки 12 вызова параметров проходит через элемент ИЛИ 11 и соответствующий один из четырех пневмоэлектро преобразователей 32 в ЭВМ 1При необходимости перевода контролируемого оператором контура с автома-тического в супервизорный режим оператор нажимает на кнопку 37 задания режиЪ 4 а, выходной сигнал которой через пятый ПЭП 33 поступает в ЭВМ 1 и зано сится в соответствующую ячейку памяти. В дальнейшем ЭВМ 1:производит в циклическом режиме выдачу оптимальных заданий регуляторам 14, переведенным оператором в супервизорный режим. Для этого ЭВМ выдает сначала через соотвез- ствующий один из четвертых ЭПП 31 сигнал условной 1, который, проходя1 О 15 20 25 30 35 45 соответствующий элемент ИЛИ 11, при- жимает шток соответствующего задатчика к валу реверсивного электродвигателя блока 10 групповых эадатчиков.,номиналов. Одновременно в ЭВМ 1 производится сравнение оптимального задания номинала с тем заданием, которое вырабатывает в данный момент времени блок 10 групповых эадатчиков номиналов регуля го)ру 14 (информация об этом задании пос-тупает в ЭВМ 1 через преобразователь 30, Б зависимости от величины и знака,lразности сравниваемых сигналов задания ЭВМ 1 рассчитывает необходимую длительность ц знак импульса ца включение реверсивного электродвигателя блока 1 0 групповых эадатчиков и выдает затем соот ветствующцй импульс через ЭПП 2 (или второй ЗПП 3), первое пневморепе 4 (илц второе пневмореле 5) и первый ПЭП 8 (щгц второй ПЗП 9) ца вкпюче ние электродвигателя блока 10 групповых эадатчиков номиналов. Команда ца переключение первого 4 и второго 5 пцевмореле в момент .выдачи ЭВМ 1 оптцмального задания вырабатывается ею и поступает к ним через третий ЗПП 28. После обработки электродвигателем данной коман ды в следующем цикле опроса ЗВМ 1 вновь рассчитывает необходимую длительность и знак импульса на его включение в зависимости от величины ц знака разности сравниваемых сигналов и т, д. до момента, когда выходной сигнал эадатчцка номинала блока 10 групповых задатчиков номиналов станет равным с приемлемой точностью значению оптимапьного задания, сформированного ЭВМ 1 (как правило, в реальных условиях работы для этого оказывается достаточным двух- трех включений элек тродвигателя.Выходные сигналы задатчиков блока 10, равные оптимальньм заданиям сформированным ЭВМ 1, поступают в регуляторы 1 4, которые обеспечивают ста- бцпцэа ццю соответствующих параметров технологического процесса ца заданных ЭВМ 1 оптимадь 1 ьх значениях путем вы-. дачи управляющих сигналов к исполнительным механизмам по каналам 40.В м омент вы дачи сигнала оптцм альцо- го задаьпи от ЭВМ 1 третий ЭПП 28 выдает сигнал, обеспечивающий закрытие первого 22, второго 23 и третьего 24 двухмембранцых пневмореле и открытие четвертого пневмореле 25, В результате этого сигналы параметра, номинала и управляющий сигнал це поступают на измерительные входы показывающего прибора 27, а третий ПЭП 26 размыкает цепь его электропитания, т. е, при выдаче оптимальных заданий регуляторам 14 в циклическом режиме показывающий прибор 27 полностью отключается, что обеспечивает сохранение алгоритма его функционирования - контроль сигналов по вызову оператора.Выходной сигнал третьего ЭПП 28 поступает в узел 1 3 блокировки кнопок вызова, последний обеспечивает при этом возвращение кнопки 12 вызова параметров,. нажатой оператором в предыдутций момент времени, в исходное положе цце.При необходимости осуществления оператором контроля оптимального задания вавтоматическом или в супервиэорном режиме функционирования оператор нажимает,ца кнопку 12 контролируемого контура икнопку 21 и держит их в нажатом со"стояпп. При этом на измерительные входы показывающего прибора 27 поступаютчерез третье пневмореле 20 и первоедвухмембранное пневмореде 22 сигналоптимального задания, через второе двухмембранное невмореле 23 - управляющийсигнал и через третье двухмембранноепневмореле 24 - сигнал параметра.Ддя переключения контролируемого контура регулирования в ручной режим оператор нажимает на кнопку 39 задания режима, При этом данная команда черезседьмой ПЭП 35 поступает в ЗВМ 1,обеспечивая прекращение выдачи оптимальных заданий по данному контуру, и насоответствующий триггер 36, обеспечиваяформирование ца его выходе сигнала условной "1 ф ( срабатывание триггера контролируемого контура обеспечивается за счетналичия в нем сборки "Иф по сигналамот соответствующей кнопки 12 и кнопки39). Выходной сигнал триггера 36 отключает выход регулятора 14 от канала 40,значение управляющего сигнала в которомопределяется. задатчцком дистанционного(ручного) управления (не пскаэац),Преимушеством предлагаемой - системыпо сравцешпо с известной является еебыстродействие, так как с ее помощьюможно формировать и выдавать пневматическил регуляторам любое оптимальноезадацце независимо от его значения впредшествующий выдаче момент времениплавность перехода на новое задание обес=печиваетя плавностью вращения электпсдвигателя блока групповых задатчиков.Кроме того, изобретение позволяет снизить суммарную погрешность передачизадания от ЭВМ к пневматическому ре 1гулятору до 1%, что позволит получить,например, при автоматизации установокпервичной переработки нефти увеличениеотбора светлых нефтепродуктов и даетэкономический эффект в размере 140 тыс,руб. в год,формула изобретения 10Система связи электронно-вычислитель ной машины с пневматическими регуляторами, содержащая кнопки управления "Больше" и фМеньше", кнопки задания режимов, кнопки вызова, кнопку контроля, каналы параметров и управляюцтих сигналов к исполнительным механизмам, коммутатор, выходы которого соединены с коллекторами параметров, номиналов и давления на исполнительные механизмы, показывающийприбор, преобразователь ток - аналоговый пневмосигнал, вход которого соединен с электронно-вычислительной машиной, первый, второй, третий и четвертые электропневмопреобразователи, первый, второй, третюФ, четвертые, пятый, шестой и седьмой пневмоэлектропреобразователи, первое, второе и третье пневмореле, блок групповых задатчиков номиналов, элемент ИЛИ, узел блокировки кнопок вызова и триггеры, входы которых соединены с выходами кнопок задания режимов и элементов ИЛИ, а выходы - с управляющими входами регуляторов, входы .блока групповых задат 35 чиков номиналов соединены через элементы ИЛИ Ф кнопками вызоваа выходыс камерамизадания регуляторов, выходы элементов ИЛИ соединены с входами показывающего прибора и коммутатора, вы 40 ходы и управляющие входы кнопок вызова связаны с узлом блокировки кнопок вызова, выходы кнопок задания режима соединены через пятый, шестой и седьмой пнэвмоэлектропреобразователи сэлектрон 45 но-вычислительной машиной, входы четРвертых электропневмопреобразователей связаны с электронно-вычислительной машиной, авыходы - с входами элементов ИЛИ о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, в ней установлены двухмембранные пневмореле 25 10и преобразователь аналоговый пиевмосигнал - ток, при этом выходы электронновычислительной машины через последовательно включенные первый и второй электропневмопреобразователи, первое и второепневмореле и первый и второй пневмоэлектропреобразователи связаны с входами блока групповых задатчиков номиналов, выходы кнопок управления "Большефи "Меньше" связаны с входами первоголи второго пневмореле, выходы элементовИЛИ соединены через четвертые пневмоэлектропреобразователи с электронно вычислительной машиной, управляющие входытретьего пневмореле и первого, второго,третьего и четвертого двухмембранных .пневмореле соединены с выходом кнопкиконтроля, входы третьего пневмореле связаны с выходом преобразователя токаналоговый пневмосигнал и коллекторомноминалов. коммутатора, а выход черезпервое двухмембранное пневмореле с показывающим прибором, входь 1 второго итретьего двухмембранных пневморелесоединены с коллекторами управляющихсигналов и параметров коммутатора, авыходы - с показывающим приборомЧдругие управляющие входы первого, втспрого, третьего и четвертого двухмембранных пневмореле связаны через третийэлектропневмопреобразователь с электронно-вычислительной машиной, выход четвертого двухмембранного пневмореле соединен с третьим пневмоэлектропреобразователем,.вход преобразователя аналоговыйпневмосигнал ток соединен с коллектором номиналов, а выход с электронновычислительной машиной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Склярский Э.И. и ар. Автоматизированная система централизованногоконтроля и управления "Нефть", М.,"Химия", 1977, с, 106107,2. Макарьев С, В. и др, Структуракомплекса технических средств АСУ ТПсовременных нефтеперерабатывающих установок, МЦНИИТЭНефтехим, 1978,с, 40-43.3. Авторское свидетельство СССР позаявке М 2996089/18-24,кл, Ь 05 В 1 5/00, 1 980 ( прототип),ктор Г. Макаренко ректор Составитель О. Гудкап Техред А,Бабинец