Устройство для программного управления хроматографом

12871Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в составе автоматических проьпппленных хроматографов для контроля состава продуктов в нефтехимической и химической отраслях промьппленности,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет последовательного анализа нескольких технологическихпотоков.На выходе счетчика циклов формируется четырехпозиционный код, соответствующий номеру очередного цикла. Очередность переключения потоков устанавливается блоком переключения анализируемых потоков. Дешифратор адреса анализируемого потока в соот, ветствии с кодом, поступающим со счетчика циклов, а также сигналами блока переключения анализируемых потоков Формирует сигнал, включающий клапан соответствующего анализируемого потока. При этом фиксатор номера потока выдает на вторичный регистрирующий прибор (КСП) информацию о принадлежности хроматограммы к конкретному анализируемому потоку.Блокировка одновременного включе 30 ния более одного потока обеспечивается Формирователем блокирующих сигналов.На Фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - полная раз- З 5вернутая схема.Устройство для программного управления хроматографом содержит генератор 1 одиночных импульсов (управляющий триггер), выход которого соеди 40 нен с входом генератора 2 импульсов, Один из выходов генератора 2 импульсов соединен с входом счетчика 3 импульсов. Выходы счетчика 3 импульсов соединены с входами задатчика 4 программы, выходы которого подключены к входам переключателя 5 каналов управления.Один из выходов переключателя 5 каналов управления связан с входом счетчика 6 циклон, выходы которого подключены к входам дешифратора 7 адреса анализируемого потока. Выхо" ды дешифратора 7 адреса анализируемого потока соединены с входами переключателя 8 анализируемых потоков.Выходы переключателя 8 анализируемых потоков связаны с входами форми 10 2рователя 9 блокирующих сигналов. Выходы формирователя 9 блокирующих сигналов соединены с клапанами хроматографа и входами формирователя 10 номера анализируемого потока, выход которого подключен к вторичному регистрирующему приборуВходы регулятора 11 температурысоединены с выходом генератора 2 импульсов и выходами переключателя 5каналов управления, Выход регулятора11 температуры связан с входом терморегулятора, расположенного в одномиз отсеков хроматографа,Вход идентификатора 12 пиков концентрации компонентов соединен с усилителем хроматографа,Генератор импульсов 2 состоит изкварцевого генератора 13 (микросхем176 ИЕ 5), один из выходов которогосоединен с входом делителя 14 частоты и элементом И 15. Второй вход элемента И 15 подключен к выходу генератора 1 одиночных импульсов, входы которого соединены с кнопкой 16 "Пуск".Выходы делителя 14 частоты связаныс входами элементов И 17 и 18, выходы которых через элемент ИЛИ 19 соединены с преобразователем 20 числаимпульсов в напряжение, выход которого соединен с узлом 21 аналоговойпамяти.Преобразователь 20 выполнен набазе операционного усилителя, включенного по схеме генератора, а узел21 аналоговой памяти выполнен по схеме амплитудного детектора.Счетчик 3 включает в себя четыресчетчика 22-25, например, микросхемытипа 176 ИЕ 8Задатчик 4 программыреализован в виде наборного поля сгоризонтальными и вертикальными шинами.Наборное поле служит для заданиявременной программы цикла управленияпотоком путем механической коммутации горизонтальных и вертикальныхшин. Число вертикальных шин наборного поля равно 36, из них 10 шин служат для задания единиц секунд, 6шин - десятков секунд, 10 шин - единиц минут, 10 шин - десятков минут,Число горизонтальных шин составляет8 Ы, где Б - число каналов управления.При этом первому каналу управления соответствуют горизонтальные шины, подключенные к входам элементовИ 26 и 27 блока 5 (на фиг.2 для об 3 1287легчения чтения схемы следующие восемь каналов управления, аналогичныепервому каналу, не показаны).По каждому из каналов управлениязадается четыре временные константывключения (единицы и десятки секунд,единицы и десятки минут) и четыревременные константы выключения, Горизонтапьные шины наборного поля соединены с входами элементов И 26-34 переключателя каналов управления, включающего также триггеры 35-39 и исполнительные реле 40-41. Выход элемента И 28 через триггер 35 подключен кодному из выходов элемента И 29, при 15этом выходы элементов И 26-33 соединены попарно с входами триггеров 3639. Выходы триггеров 36 и 37 соединены с соответствующими исполнительными реле 40 и 41, 20Идентификатор 12 пиков концентрации компонентов содержит последовательно соединенные дифференцирующийусилитель 42, компаратор 43 и триггеры 44 и 45. 25Дешифратор 7 адреса анализируемого потока содержит элементы И 46-61,элементы ИЛИ 62-65.Переключатель 8 анализируемых потоков содержит переключатели 66-69, 30триггеры 70-73 и исполнительные реле74-77, а формирователь 9 блокирующихсигналов состоит из усилителей 78-81,элементов ИЛИ 82-85 и исполнительныхреле 86 - 89, 35Фиксатор 10 номера анализируемогопотока состоит из исполнительных реле 90-93 и резисторов 94-98.Устройство работает следующим образом. 40С помощью задатчика 4 программы(фиг,1) задается программа цикла анализа, а с помощью переключателя 8анализируемых потоков устанавливается очередность подключения к хроматографу анализируемых потоков,В соответствии с состоянием счетчика 6 циклов и выходными сигналамипереключателя 8 анализируемых потоков, поступающими навход дешифратора 7 адреса анализируемого потока,последний вырабатывает четырехпозиционный код, поступающий на вход переключателя 8 потоков, Блок 8 черезблок 9 блокировки подключает к хроматографу для анализа поток, номер которого определяется выходным кодомдешифратора 7 адреса анализируемогопотока. При этом блок 9 осуществляет 0блокировку, исключающую одновременное подключение для анализа более чем одного потока, а также через блок 10 метки хроматограммы выдает на вторичный регистрирующий прибор сигнал, отображающий информацию о номере анализируемого потока.Переключатель 5 каналов управления в соответствии с программой цикла анализа, установленной в задатчике 4 программы, и выходными сигналами идентификатора 12 пиков концентрации компонентов, а также в соответствии с сигналами текущего времени, вырабатываемыми счетчиком 3 по сигналам генератора 2 импульсов, вырабатывает сигналы управления хроматографом, необходимые для проведения хроматографического анализа.Одновременно регулятор 11 температуры по сигналам генератора 2 импульсов и переключателя 5 каналов управления вырабатывает сигнал, задающий скорость изменения температуры термостата хроматографа.При включении устройства счетчик 6 циклов (фиг.2) устанавливается в исходное нулевое состояние, при котором на выходе счетчика (вых.1) появляется сигнал логической единицы, а на остальных выходах - сигнал логического нуля. При этом сигнал логической единицы имеет место на одних из входов элементов И 46-49 первой строки логической матрицы дешифратора 7 адреса анализируемого потока. Предположим, что положение переключателей 66-69 переключателя 8 анализируемых потоков следующее: переключатель 66 находится в положении "2", переключатель 67 - в положении "1", переключатель 68 - в положении "4", переключатель 69 - в положении "3", При таком положении переключателей сигналы логической единицы будут приходить на вторые входы элементов И 47, 50, 57 и 60.Таким образом, совпадение сигналов логических единиц произойдет на входах элемента И 47,Сигнал с выхода элемента И 47 поступает на вход элемента ИЛИ 63Сигнал с выхода элемента ИЛИ 63 "запоминается на все время цикла анализа триггером 71 переключателя 8 анализируемых потоков. Выходной сигнал триггера 71 включает исполнительное реле 75, что приводит к замыканию контактов 1-2 этого реле. Поскольку после включения устройства исполнительные реле 86-89 формирователя блокирующих сигналов включены, т,е. их контакты 1-2 замкнуты, то через последовательно соединенные контакты реле 75 и 87 происходит включение обмотки клапана второго потока в базовую цепь входного каскада усилителя 79. По обмотке клапана начинает протекать ток, что приводит к срабатыванию, а также к открыванию транзистора входного каскада усилителя 79. В результате на выходе усилителя 79 появляется сигнал, соответствующий уровню логической единицы. Этот сигнал приходит на один из входов элементов ИЛИ 82, 84 и 85. Выходные сигналы этих элемен- тов выключают исполнительные реле 86, 88 и 89, что приводит к размыканию их контактов, при этом контакты реле 87 остаются замкнутыми.Таким образом, даже при случайном срабатывании реле 74, 76 и 77 или при залипанииконтактов этих реле не происходит включение клапанов остальных потоков, кроме включенного (в данном примере потока Р 2), так как контакты реле 86, 88 и 89 разомкнуты. Следовательно, осуществляется блокировка одновременного включения более одного потока, Выходной сигнал усилителя 79 включает исполнительное реле 9 Фиксатора номера 10 анализируемого потока, что приводит к замы канию контактов 1-2 этого реле. На вторичный регистрирующий прибор при этом выдается сигнал метки хроматограммы, величина которого определяется соотношением сумм сопротивлений 40 резисторов 94, 95 и 96, 97, 98. Величина сигнала метки отображает информацию о номере анализируемого потока.Таким образом, произошло подключе ние анализируемого потока (потока У 2) к хроматографу, размыкание контактов блокировочных реле остальных потоков и выдача метки хроматограммы на вторичный регистрирующий прибор, 50После этого включают кнопку 16 "Пуск" и начинается цикл анализа. Генератор 1 одиночных импульсов переключается, при этом односекундные импульсы, вырабатываемые кварцевым ге нератором 13, через элемент И 1 5 поступают на вход счетчика 3 импульсов.Сигналы с выхода счетчика 3 импульсов поступают на вертикальные шинызадатчика 4 программы. В соответствии со значением заданных на наборном поле временных констант в определенные моменты времени происходитсовпадение сигналов логических единиц на входах элементов И 26-34 переключателя 5 каналов управления.Допустим, например, что по первому каналу управления заданы следующие временные константы: время вклю. -чения - 10 мин 11 с, время выключения - 11 мин 19 с.По достижении времени 10 мин 1 ссигналы логической единицы появляются на следующих вертикальных шинах:"ед. мин". "1" - "дес. мин".Эти шины скоммутированы с горизонтальными шинами, связанными с входами элемента И 26. Совпадение сигналов логических единиц на входах элемента И 26 приводит к появлению навыходе этого элемента сигнала логической единицы, что ведет к перебросу триггера 36, выходной сигнал которого включает исполнительное реле40, которое осуществляет коммутациюв одном из каналов управления хроматографом.По достижении времени 11 мин 19 ссигналы логической единицы появляются на следующих вертикальных шинах:"ед. мин" " - дес. минЭти шины скоммутированы с горизонтальными шинами, связанными с входами элемента И 27, Совпадение сигналов логической единицы на входах элемента И 27 ведет к появлению соответствующего сигнала на выходе И 27,что приводит к установлению триггера 36 в исходное положение, а значитвыключению исполнительного реле 40.Аналогично работают остальные каналы управления,Таким образом, в соответствии сзаданной программой управления в определенные моменты времени, соответствующие установленным на наборномполе значениям временных констант, происходит включение и выключение исполнительных реле переключателя 5 каналов управления, осуществляющих коммутацию в различных каналах управления хроматографа.Выходные сигналы триггеров 38 и 39 переключателя 5 каналов управле 12871ния поступают на один из входов элементов И 17 и 18 регулятора 11 температуры. На вторые входы элементов И 17 и 18 приходят импульсы с выходов делителя 14 частоты генератора 2 импульсов. Таким образом, в определенные интервалы времени (заданные на наборном поле и определяемые выходными сигналами триггеров 38 и 39) на выходах элементов И 17 и 18 10 появляются импульсы, частота которых определяет скорость подъема температуры.Импульсы с выходов элементов И 17 и 18 через элемент ИЛИ 19 поступают на преобразователь 20 числа импульсов в напряжение, выходной сигнал которого прямо пропорционален частоте поступающих импульсов и временному интервалу их поступления. 20Выходное напряжение преобразователя 20 числа импульсов в напряжение запоминается в узле 21 аналоговой памяти, сигнал с выхода которого поступает на вход терморегулятора.В процессе хроматографического анализа возникает необходимость включения и выключения исполнительного устройства, управляющего переключением шкалы измерения, точно в момент выхода очередного пика, С этой целью в схему управления исполнительным реле 41 введен триггер 35. Кроме того, для управления реле 41 используются сигналы, поступающие с идентификато ра 12 пиков. Сигнал детектора хроматографа поступает на вход дифференцирующего усилителя 42. Выходной сигнал усилителя, пропорциональный производной входного сигнала, поступает 40 на вход компаратора 43. Выходной сигнал компаратора представляет собой последовательность прямоугольных импульсов, передний фронт которых совпадает с моментом начала пика (при 45 превышении производной некоторого начального уровня), а задний - с момента окончания пика (производная становится меньше этого уровня).По переднему фронту происходит 50 срабатывание триггера 44, по заднему - триггера 45. На элемент И 28 поступают сигналы десятков секунд, единиц и десятков минут, Появление же сигнала совпадения на выходе эле мента И 28 происходит точно в момент начала пика. Этот сигнал перебрасывает триггер 37 и включает исполнительное реле 41. Одновременно он вы 10 8зывает срабатывание триггера 35, выходной сигнал которого поступает наодин из входов элемента И 29. Сигналсовпадения на выходе элемента И 29появляется в момент срабатываниятриггера 45, т,е. окончания пика. Таким образом, отключение исполнительного реле 41 происходит точно в момент окончания пика,По окончании цикла анализа сигналсовпадения с выхода элемента И 34переключателя 5 каналов управленияпоступает на вход счетчика 6 циклов.На выходе счетчика 6 (вых. 2) появляется сигнал логической единицы, который приходит на входы элементов И50-53 логической матрицы дешифратораадреса анализируемого потока. Переключатель о 7 переключателя 8 анализи 11 1руемых потоков стоит в положении 1а значит совпадение сигналов логич еской единицы произойдет на входе элемента И 5 0, Сигнал с выхода элементаИ 5 0 через элемент ИЛИ 6 2 поступаетна вход триггера 7 0 , включающего исполнит ельное реле 7 4 . Одновременно ,в связи с отсутствием соответствующего сигнала на выходе элемент а ИЛИ 6происходит установление триггера 7в исходное положение и включение исполнител ьног о реле 7 5, что приводитк включению всех ранее выключенныхисполнительных реле 8 6- 8 9 ,В результате через последовательно соединенные замкнутые контакты исполнительных реле 74 и 86 происходит подключение обмотки клапана другого потока (в данном случае потока У 1) к входному каскаду усилителя 78Выходной сигнал усилителя поступает на входы элементов ИЛИ 83-85, выходные сигналы которых выключают исполнительные реле 87-89 что исключает возможность ошибочного включения любого из остальных потоков. Выходной сигнал усилителя 78 включает исполнительное реле 90. При этом величина сигнала аналоговой метки, выдаваемой на вторичный регистрирующий прибор, определяется соотношением сопротивления резистора 94 и суммы сопротивлений резисторов 95-98. Далее отрабатывается цикл анализа аналогично рассмотренному ранее для потока У 2. По окончании данного цикла анализа выходной сигнал элемента И 34 блока 5 переключения каналов управления переводит счетчик 6 циклов в следую128711 щее положение, подключая к хроматографу для анализа очередной поток,По окончании анализа последнего из четырех потоков счетчик 6 циклов возвращается в исходное состояние и цикл переключения потоков повторяет- СЯ е Формула изобретения Устройство для программного управления хроматографом, содержащее генератор одиночных импульсов, идентификатор пиков концентрации компонентов и последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, задатчик программы и переключатель каналов управления, вторые входы которого соединены с выходами идентификатора пиков концентрации компонентов, вход которого подключен 0 1 Ок первому входу устройства для программного управления хроматографом,вход генератора одиночных импульсовсоединен с кнопкой "Пуск, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей устройства за счет последовательного анализа нескольких потоков, введены последовательно соединенныесчетчик циклов, дешифратор адресаанализируемого потока, переключательанализируемого потока, формировательблокирующих сигналов и фиксатор номера анализируемого потока, выход которого подключен к второму выходуустройства для программного управления, подключенного третьими выходамик вторым выходам формирователя блокирующих сигналов, выход переключателяканалов управления соединен с входомсчетчика циклов,128710 хред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетни Редак Волощу аз 7715/50ВН дписное по 11303водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,П Тираж 86 Государствен елам изобрет Москва, Ж-З ого комитета ССний и открытийРаушская наб