Устройство для управления распределенными объектами

(22) Заявлено 12,01.79 (21) 2714491/18-24с присоелннением заявки ре -(3 05 О 7/06 Государственный комитет ло делам изобретений и отхрытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ Изобретение относится к автоматике и теде- механике, а именно к устройствам для автоматического программного управления системы вь доснабжения, и может быть использовано также для автоматизации производственных технологических систем водоснабжения.Известна система стационарной автоматической программной водоподачи, состоящая из магистрального напорного трубопровода, питаемого насосной станцией. Трубопровод снабжен кесто колькими ответвлениями, идущими к водопот. ребителю. Каждый ряд ответвлений подключен к магистральному трубопроводу с помощью злектроуправляемой задвижки, каждая из которых подключена парой проводов через блоки селекдни, имеющей ограничители напряжения и дискриминаторы полярности с одними конца. ми многопроводной линии связи в порядке транспозиции соединений пар проводово комбинаторному коду, а другие концы которой соединены через два ряда контактов и щетки коммутаторов выбора блока селекции, расположенного в программном автоматическом блоке источником питания постоянного тока. Соедине. ние многопроводной линии связи с двумя рядами контактов коммутатора выбора блока селек. цни выполнено подобно соединению блока се. лекции с многопроводной линией связи, а цепь управления коммутатором выбора блока селекции подключена к вышеупомянутому источнику питания контактом реле времени продолжитель. ности подключения потребителя к питающему водоводу (11.Недостатки известного устройства:- не обеспечивается контроль за работой каждого исполнительного органа и зацнта от аварийных случаев, что может привестири вы. ходе из строя, например, одного из соленоидов и прорыве сетки к затоплению колодцев и не. производительным потерям воды;- при выборочной подаче воды по участкам возможно отключение только всех последующих участков н не обеспечивается возможность откдючения участков, находящихся в головной части или выборочно;- не обеспечивается подключение различных выдержек времени выборочно для каждого соленоида птдравлической задвижки;781774- не обеспечивается контроль эа состояниемколодцев с установленными в них соленоидамии гидравлическими задвижками,Известно устройство для управления распределеннымйобъектами, в котором осуществляется индикация аварийного состояния объектови отключение их 2,Однако данное устройство не осуществляетпереход на следующую позицию регулированияпри неисправности объекта предыдущей позициирегулирования.Задачей изобретения является устранение взначительной мере указанных недостатков исоздание системы, обеспечивающей без увеличе"нйя количества" проводов "связи предотвращениевключения управляющих соленоидов гидравлических задвижек при аварийном состоянии во.доводной сети и переход на следующую позицию регулирования,Цель изобретения - повышение надежностиустройства.Поставленная цель достигается тем, что в,устройство, содержащее репейный .блок заданиявременного режима работы, через выходныеконтакты которого обмотка шагового искателяподключена к источнику питания, выходныеконтакты шагового искателя подключены к одному концу многопроводной линии связи, почислу объектов управления последовательно со.единенные блоки селекции и исполнительныереле, а также по числу объекжв управленияпоследовательно соединенные датчики и блокизащиты, введены последовательно соединенныереэистивный делитель напряжения, первый трап.эисторный ключ и управляющий релейный элемент, а блоки защиты выполнены в виде вто.рых транзисторных ключей, включенных между соответствующими проводами другого кон,.ца линии связи и входами блоков селекции,прйчемвходрезистивного делителя напряжения40включен в разрыв провода, соединяющего щетку шагового искателя с одним из полюсов источника питания, а выход управляющего релейного элемента подключен к соответствующемувходу релейного блока задания временного режима работы, замыканнций контакт котороговключен между коллектором и эмиттером транзистора первого ключа.На фиг. 1 изображена общая схема предла.гаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - принци 50пиальная электрическая схема цепей управленияи коммутации; на фиг. 4 - расположение элементов исполнительного органа (блок селекции,, управляемый соленоид, задви"ма) в колодце,Устройство состоит из (фиг. 1) магистрапь 55ного напорного трубопровода 1, уложенного втраншее и питаемого насосной станцией 2, Трубопровод 1 имеет несколько ответвлений 3,также уложенных в земле, на которых располо. 4жены водопотребители 4. Каждый ряд ответвле.ний 3 подключен к магистральному трубопроводу 1 с помощью гидравлической задвижки 5,управляемой исполнительным реле (соленоидом) 6,Каждый соленоид 6 управляется электрически.ми сигналами, подаваемыми по пятипроводному кабелю 7 от блока управления 8, образованного релейным блоком задания временногорежима работы 9 и шаговым искателем 10.Описываемая в качестве примера схема расчитана на управление двадцатью задвижками. 5,Количество задвижек может быть выбрано дру.гим, в зависимости от необходимости, что неменяет самого принципа устройства. Блок управления 8 содержит четырехраэрядный двадца.типятиконтактный шаговый искатель (коммутатор) 10, четыре реле времени 11, 12, 13, 14,трансформатор 15 с выпрямителем 16, дваэлектромагнитных реле 17, 18, коммутаторы 19и 20 образуют блок 9,Устройство содержит также резистивныйделитель напряжения 21, первый транзисторныйключ 22, управляющий релейный элемент 23,датчик защиты 24 (фиг. 4), блок селекции 25,блок защиты 26,Устройство работает следующим образом.Включением тумблера 27 (фиг. 2) подаетсяпитание в схему, загорается сигнальная лампа 28.Затем кнопкой 29 устанавливаются щетки ша.гового искателя в первое положение, Выключателями коммутатора 19 устанавливается программа выбора ответвлений 3 на напорном тру.бопроводе 1, замкнутое положение вьпслючате.ля из коммутатора 19 соответствует пропускусоответствующегоответвления 3,Группой переключателей коммутатора 20устанавливается одна иэ двух норм времениработы каждого ответвления 3,В первом положении щеток коммутатора 10плюс источника питания через контакты 10 - 2подключается к 1.му проводу кабеля 7, а ми-.нус источника питания через размыкающий 13 - 2контакт и контакты 10 - 3 к 2-му проводу ка.беля 7.На другом конце кабеля (фиг. 3) напряже.ние с 1-го и 2-го проводов подается на блокселекции 25. Под действием приложенного на.пряжения к блоку селекции в нем открывается транзистор 30 и через диод 31 питание подключается к управляющему соленоиду 6. Уп.равляющий соленоид переключает кран (на рисунке не показан), через который поступаетдавление воды, открывающее гидравлическуюзадвижку 5, начинается процесс водоснабженияпотребителя полива участка,Одна иэ двух норм времени выдачи водывыбирается с помощью реле 17 и 18. Если пе.реключатель для первого положения щеток ком.мутатора в ряду 10 - 4 находится в положении,7817746 указанном на фиг. 2, то сбрасывается реле 18и своим контактом 18 - 1 включает в работуреле времени 12, таким образом норма времени подключения потребителя отсчитываетсяэтим реле времени. По истечении заданного времени водоподачи срабатывает реле 12 и контактом 12 - 1 подает питание к реле 13 и 14, реле срабатывает и раэмыкаюшим контактом 13 - 1отключается питание от реле времени 12, другимконтактом 13 - 2 снимается напряжение с кабелясвязи 7, третьим контактом 13 - 3 шунтируетсятранзисторный ключ 22, чтобы релейный элемент23 не потерял питания при отключении питания откабеля связи 7. Примерно через 1 с после размыкания контакта 13 - 1 размыкается контакт 1 О 5 12 - Ч, но контакты реле 13 имеют задержку назамыкание 5 с, за это время реле времени 12успевает вернуться в исходное положение. Контакты реле времени 14 - 1 имеет задержку 2 с,после размыкания 14 - 1 щетки коммутатора переходят во второе положение и при обесточенном кабеле связи 7, что предотвращает подго.рание контактов 10 - 2 и 10 - 3. По истечение. 5 сразмыкаюшие контакты 13 - 2 замыкаютсяи подключается питание к кабелю связи 7 и креле времени 11 или 12. Под действием приложенного напряжения к следующему блоку се 20 25 лекции 25 (фиг, 3) подключается питание (провода 1-го и 3-го) к управляющему соленоиду 6 этого блока, селекции, происходит открытие следующей гидравлической задвижки, а предыдущая гидравлическая задвижка (работавшая) начинает закрываться после снятия напряжения . с 1.го и 2-го проводов, Последующие переключения блоков селекции происходят аналогичным35 образом. Если щетка ряда контактов 10 - 1 встанет на контакт с замкнутым выключателем в группе коммутатора 19, то катушки искателя 10 получают питание через этот выключатель и размыкающий контакт 10 - 6 и переводят щетки коммутатора в следующее положение, Та. ким образом происходит исключение иэ работыответвления 3 трубопровода 1 и, соответственно исключение из водоснабжения одного участка трубопровода.По окончании работы последнего (двадцатого) ответвления 3 остальные пять положений шаговый искатель проходит быстро, что обеспечивается контактами 10-1, в цепи которых нет выключателей коммутатора 19, и щетки устанавливаются в нулевое положение, В этом положении контакт 10 - 5 размыкается и отклю.чает питание от программного устройства, водо. подача заканчивается.Для получения многоцикловой работы программного автоматического устройства замыка. ется тумблер 32, шунтирующий размыкающий контакт 10 - 5, Таким образом, по окончанииводоподачи первого цикла щетки коммутаторапроходят нулевое положение и останавливаютсяв первом положении, водоподача начинаетсясначала,При появлении воды в колодце выше допус.тимого уровня, например, при поврежденииучастка водовода в районе этого, колодца, кон.такты датчика 24 (фиг, 4) замыкаются водойи в цепи базы транзистора 33 (фиг, 3) начинает протекать ток, величина которого определяется сопротивлением 34, сопротивлением диода35 и сопротивлением водяного промежутка датчика 24, транзистор 33 открывается и черездиод 36 подается положительный потенциал на, ограничитель напряжения, собранный на опорном диоде 37 и сопротивлении 38 и включен.ный в базу транзистора 30. Ток базы транзистора 30 прекращается, транзистор 30 закрывает.ся и отключает питание от управляющего соле.ноида 6, ток в кабеле связи 7 станет равен ну.лю, Исчезновение тока в кабеле связи 7 уменьшает до нуля падение напряжения на сопротивлении 39 делителя 21 (фиг. 2). базовый токтранзисторного ключа 22 прекращается и тран-зистор закрывается, катушка релейного элемента 23 теряет питание, два размыкающих контакта 23 - 1 и 23 - 2 закрываются. Контактом23 - 2 включается сигнальная лампа 40 аварии,контактом 23 - 1 включается реле 13 и 14. За.тем контактом 13 - 1 отключается питание отреле времени 12, другим контактом 13 - 2 снимается напряжение с кабеля связи 7, третьимконтактом 13-3 шунтируется транзисторныйключ 22, репейный элемент 23 снова получаетпитание, сигнальная лампа 40 гаснет, и контактом 23 - 1 отключается питание от реле 13 и 14.Примерно через 1 с после раэмыкания контакта 13 - 1 размыкается контакт 12 - 1, но контакты реле 13 имеют. задержку на замыкание 5 с,эа это время реле времени 12 успевает вернуться в исходное положение, Контакт 14 - 1 имеетзадержку 2 с, после размыкания контакта 14 - 1щетки искателя 10 переходят в следующее положение при обесточенном кабеле связи 7, По истечение пяти секунд размыкающий контакт 13 за.. мыкается и подключается питание к кабелюсвязи 7 и реле времени 11 или 12. Под дей.ствием приложенного напряжения к следующему блоку селекции 25 (фиг. 3) срабатывает управляющий соленоид 6 этого блока и происходит открытие задвижки. Таким образом, благодаря дополнительно введенным ключевымустройствам, аварийная задвижка (колодец) может быть выключена из водоснабжения в лю.бой момент времени после подключения питания к аварийному блоку селекции, и програм.мное автоматическое устройство переходит куправлению следующим блоком селекции, Уст.781774ройство также позволяет перед включением вработу автоматической системы с помощьюручного управления (кнопка 29) проверить ава.рийное состояние каждого колодца, а выключа.телем коммутатора 19 (фиг. 2) можно сразуисключить иэ водоснабжения аварийные трубопроводы.Применение несколько усложненной схемыблоков селекции объясняется тем, что при подключении напряжения к двум любым проводам 1кабеля связи 7 оказывается под напряжениемсразу несколько блоков селекции, причем трииз них под напряжением прямой полярности,а остальные под напряжением дротивоположнойполярности, Блоки селекции, находящиеся под"найряжением противоположной йолярйости, несрабатывают благодаря наличию дискриминатораполярности - диода 31 (фиг, 3). А из блоковселекции, находящихся под напряжением прямойполярности, срабатывает только один находящий,ся под полным напряжением питания, так какдва других блока селекции оказываются включенными последовательно к двум проводам, на.ходящимся под напряжением, и, благодаря на.личию ограничителя напряжения и диода 37 и дсопротивления 38 (фиг, 3), эти блоки не сра.батывают. Ограничитель напряжения настроенна напряжение 16 в, а рабочее напряжение вкабеле связи 7 равно 24,Таким образом, схема селекции, хотя нес.колько усложнена, позволяет значительно снизить количество проводов кабеля связи 7, таккак стоимость в основном зависит от сгоимос.ти линий связи. Кроме того, кабельная продукция остро дефицитна, а кабели с большим количеством жил требуют; специального обоснования при применении. Данное теищческое решение, кроме того, имеет особо важное значение дпя народного хозяйства, так как оно обес. печивает возможность экономии чистой питьевойводы,Формула изобретения Устройство для управления распределенными объектами, содержащее релейный блок задания временного режима работы, через выходные контакты которого обмотка шагового искателя подключена к источнику питания, выходные контакты шагового искателя подключены к одному концу многонроводной линии связи, по числу объектов управления последовательно соединенные блоки селекции и исполнительные реле, а также по числу объектов управления последовательно соединенные датчики и блоки защиты, отличающееся тем,что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит последовательно соединенные резистив. ный делитель напряжения, первый транзистор. ный ключ и управляющий релейный элемент, а блоки защиты выполнены в виде вторых транзисторных ключей, включенных между соответствующими проводами другого конца ли= нии,.связи и входами блоков селекции, причем вход резистивного делителя напряжения включен в разрыв провода, соединяющего щетку шагового искателя с одним из полюсов источника питания, а выход управляющего релейного элемента подключен к соответствующему входу релейного блока задания временного режима работы, замыкающий контакт которого включен между коллектором и эмиттером транзистора первого ключа.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе 1. Патент С 111 А У 3591850, кл, 307 - 141, опублик. 1970.2, Авторское свидетельство СССР йф 383019, кл. 6 05 О 2319, 1971 (прототип)., Назаро Тираж 956 ПодпиИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035,. Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 4/5 каз 8133/52ВН Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,