Устройство для управления технологическим процессом

(19) (11) 4(51) С 06 Р 15/46 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 Ь) 1. Авторское свидетельство СССР В 585485, кл. С 05 0 27/02, 1977.2. Орлов В,Д. и др. Система управления процессом прессования многослойных печатных плат - "Обмен опытом в радиопромышленности", 1979, Иф 5 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ, содержащее датчики параметров, подключенные через согласующие усилители к первому входу первого коммутатора, соединенного первым выходом и вторым входом с первыми входом и выходом преобразователя напряжение-код, второй выход которого подключен к первым входам блока сравнения, первого блока памяти и блока управления, соединенного выходом с первым входом таймера, с вторыми входами блока сравнения и первого блока памяти и с третьим входом первого коммутатора, второй, : выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, выход которого соединен с входами исполнительных механизмов и первым входом блока индикации, выход первого блока памяти поключен к третьему входу блока сравнения, о т л и ч а, ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования параметров процессов, в него введены второй блок памяти, блок ввода информации, формирователь адреса канала, формирователь адреса памяти, блок формирования режимов, выход которого подключен к вторым входам таймера, блока индикации и второго коммутатора, первый вход - к второму выходу первого коммутатора, второй вход - к выходу таймера и первому входу формирователя адреса канала, третий вход - к выходу блока сравнения, к третьему входу второго коммутатора, к вторым входам блока управления и формирователя адреса канала и к первому входу формирователя адреса памяти, второй вход которого соединен с вторым входом преобразователя напряжение-код, третьим входом блока управления и четвертыми входами первого и второго коммутаторов, третий вход - с первым выходом преобразователя напряжение-код, а выход с первым входом второго блока памяти, с третьим входом первого блока памяти и с четвертыми входами блокасравнения и блока управления, пятый вход которого соединен с выходом блока ввода информации и вторым входом второго блока памяти, выход которого подключен к третьему входу блока сравнения, а третий вход второго блока памяти соединен с третьим входом формирователя адреса канала, с четвертым входом блока формирования режимов и входом блока ввода информа 1 11 ббИзобретение относится к автоматическому управлению и регулированиютехнологических процессов и можетбыть использовано для управления процессами изготовления радиоэлектронной 5ппаратуры.,Известно устройство для управлениятехнологическим процессом прессования,содержащее датчики параметров, коммутатор, блок управления, блок индикации и исполнительные механизмы Я .Однако это устройство не обеспечивает регулирование всех режимов техпроцесса,. необходимые точность регулирования и качество изделий, так 15как имеет ограниченное количествоконтролируемых и регулируемых параметров и требует участия операторав регулировании режимов и контроляпараметров. 20Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство для управления технологическим процессом прессования, содержащее датчик проводимости связующего материала, подключенныйчерез согласующий усилитель к преобразователю напряжение-код, соединенному со входами блока памяти иблока сравнения, второй вход кото- З 0рого соединен с выходом блока памяти, блок индикации, подключенныйк выходу согласующего усилителя,блок управления, вход которого соединен с выходом ПНК, а выход - свторым входом блока памяти и третьимвходом блока сравнения, таймер, входкоторого соединен с выходами ПНК.и блока управления,а выход - с ис:полнительными механизмами 2,Однако для известного устройствахарактерны ограниченные функциональные возможности, недостаточная точность регулирования режимов и высокая трудоемкость процесса, Контрольпроцесса полимеризации связующегоустройством не . производится. Используемое в качестве управляющего параметра время полимеризации рассчитывается по различным эмпирическим 50формулам в зависимости от толщиныпрессуемого пакета без учета характеристик склеивающих прокладок и задается при помощи таймера, что снижает точность и повышает трудоемкость 55процесса. В устройстве также отсутствуют контроль и регулирование температуры нагревательных плит пресса 1382и прнкладываемого давления, от ста= билизации которых зависит характер изменения проводимости связующего воэможность анализа этого изменения и автоматического регулирования ре" жимов процесса и качество иэделий.Цель изобретения - повьппение точ" ности регулирования параметров технологических процессов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления технологическим процессом, содержащее датчики параметров, подключенные через согласующие усилители к первому входу первого коммутатора, соединенного первым выходом и вторым входом с первыми входом и выходом преобразователя напряжение-код,второй выход которого подключен к первым входам блока сравнения, первого блока памяти и блока управления,соединенного выходом с первым входом таймера, с вторыми входами блокасравнения и первого блока памяти ис третьим входом первого коммутатора, второй выход которого подключен к первому входу второго коммутатора,выход которого соединен с входамиисполнительных механизмов и первым входом блока индикации, выход .пер" вого блока памяти подключен к третьему входу блока сравнения, введены второй блок памяти, блок ввода информации, Формирователь адреса канала, Формирователь адреса памяти, блок Формирования режимов, выход которогоподключен к вторым входам таймера,блока индикации и второго коммутатора, первый вход - к второму выходу первого коммутатора, второй вход -к выходу таймера н первому входуФормирователя адреса канала, третийвход - к выходу блокасравнения, ктретьему входу второго коммутатора,к вторым входам блока управленияи формирователя адреса канала и кпервому входу формирователя адреСапамяти, второй вход которого соединен с вторым входом преобраэоватесля напряжение-код, третьим входомблока управления и четвертыми входами первого и второго коммутаторов, третий вход - с первым выходом преобразователя напряжение-код, а вы-ход - с первым входом второго блока памяти с третьим входом первого блока памяти и. с четвертыми входами блока сравнения и блока управле3 1166ния, пятый вход которого соединен свыходом блока ввода информации ивторым входом второго блока памяти,выход которого подключен к третьемувходу блока сравнения, а третий входвторого блока памяти соединен с третьим входом формирователя адреса канала, с четвертным входом блока формиро,вания режимов и входом блока вводаинформации. 1С вводом в устройство блока вводахарактеристик техпроцесса, второгоблока памяти для их хранения и использования в процессе регулирования, формирователей адресов канала и памяти и 1блока формирования режимов и с расширением функциональных возможностейизвестных блоков повышается точностьрегулирования параметров, сокращаетсятрудоемкость процесса за счет исключения расчетов и уменьшения долиучастия оператора в процессе контроляи регулирования параметров и режимови обеспечивается возможность расширения номенклатуры и количества пара 2 Зметров, что расширяет область применения предлагаемого устройства дляуправления различными технологически-,ми процессами,На чертеже изображена схема предлагаемого устройства для управления технологическим процессом. Устройство содержит датчики 1 параметров, подключенные через сог ласующие усилители 2 к первому входу первого коммутатора 3, соединенного первым выходом и вторым входом с первыми входом и выходом преобразователя напряжение-код 4, второй 40 выход которого подключен к первым входам блока 5 сравнения, первого блока 6 памяти и блока 7 управления, соединенного выходом с первым входом таймера 8, с вторыми входами 45 блока 5 сравнения и первого блока 6 памяти и с третьим входом первого коммутатора 3, второй выход которого подключен к первому входу второ го коммутатора 9, выход которого 50 соединен в входами исполнительных механизмов 10 и первым входом блока 11 индикации, выход первого блока 6 памяти подключен к третьему входу блока 5 сравнения, второй . 55 блок 12 памяти, блок 13 ввода информации, формирователь 14 адреса канала, формирователь 15 адреса памяти 38 4блок 16 формирования режимов, выходкоторого подключен к вторым входамтаймера 8, блока 11 индикации ивторого коммутатора 9, первый входк второму выходу первого коммутатора 3, второй вход - к выходу таймера 8 и первому входу формирователя 14 адреса канала, третий вход -к выходу блока 5 сравнения, к третьему входу второго коммутатора 9, квторым входам блока 7 управления иформирователя 14 адреса канала ик первому входу формирователя 15адреса памяти, второй вход которого соединен с вторым входом преобразователя напряжение-код 4, третьимвходом блока 7 управления и четвертыми входами первого 3 и второго 9коммутаторов, третий вход - с первым выходом преобразователя напряжение-код 4, а выход - с первымвходом второго блока 12 памяти ис четвертыми входами блока 5 сравнения и блока 7 управления, пятыйвход которого соединен с выходомблока 13 ввода информации и вторымвходом второго блока 12 памяти, выход которого подключен к третьемувходу блока 5 сравнения, третийвход второго блока 12 памяти соеди.нен с третьим входом Формирователя14 адреса канала, с четвертым входомблока 16 формирования режимов, входом блока 13 ввода информации,Устройство работает следующим образом.Перед началом техпроцесса припомощи клавиатуры блока 7 управления оператор дает команду на включение устройства, по которой выдается разрешение на выход блока 7 на ввод информации,и формуется сигнал на сброс блока 5 сравнения и блока 16 формирования режимов, поступающий с первого выхода блока 7 на четвертые входы указанных блоков.В блоке 5 устанавливаются в исходное состояние преобразователь двоичного кода в обратный и регистр сравнения, в блоке 16 - счетчик режимов, счетчик установившихся значений параметра и регистр точек контроля, при этом счетчик режимов формирует номер первого (исходного) режима техпроцесса, который выдается на первый выход блока 16.При помощи клавиатуры блока 13 ввода информации оператор задает вид5 11661и номер технологических. параметров играничные значения диапазонов их регулирования, преобразуемые шифратором в двоичный код. По сигналу разрешения, поступающему из блока 7,оператор дает команду на ввод, покоторой схема вывода блока 13 передает на первые входы второго блока12 памяти значение параметра и адресячейки памяти и на второй вход блока 1 О7 сигнал о вводе информации.По сигналу о вводе информации сблока 13 в блок 7 при наличии разрешения формируется команда на запись информации, поступающая натретий вход блока 12,По данной команде в блоке 12 последовательно сбрасываются регистрадреса и регистр информации, в регистр адреса заносится адрес ячейки памяти, в регистр информации записывается значение параметра, котороезаносится в накопитель по адресу,определенному дешифратором.При необходимости изменения харак- д 5теристик техпроцесса оператор припомощи клавиатуры блока 13 задаетвид и номер параметра и дает команду, поступающую на первый вход блока 12, на сброс ячейки накопителя,в которой было записано значение параметра, подлежащее изменению, после чего осуществляется ввод новогозначения параметра.При помощи схемы задания времениЭ 5и временных интервалов таймера 8оператор вводит начальное время изадает длительность временных интервалов, а с помощью схемы задания шкалы измерения формирователя 14 адре.са канала задает шкалу для каждоговходного канала.По окончании ввода характеристик техпроцесса оператор при помощи кла-, виатуры.блока 7 дает команду на за- . 45 пуск устройства в работу, по которой формируются последовательно сигналы на сброс коммутатора 3 (третий вход) и таймера. 8 (первый вход), на запуск таймера 8 и снимается разрешение на 50 ввод информации с входа блока 13.По сигналу на сброс в таймере 8 блокируется поступление импульсов промышленной частоты на делитель и устанавливается в исходное состояние 55 , счетчик времени, по сигналу на запуск блокировка снимается. С выхода делителя на вход счетчика времени 38 6подаются импульсы с интервалом следования 1 с,На выход таймера 8 вьщается последовательность тактовых импульсов с заданным при помощи соответствующей схемы интервалом.По сигналу на запуск устройства иэ блока 7 на третий вход формирователя 14 дается разрешение на выдачу тактовых импульсов с выхода таймера 8 на первый вход и на выход формирователя 14, При поступлении ,тактового импульса в формирователь14 формируются адрес входного каналаи команды разрешения на выдачу адреса входного канала и преобразования входного сигнала датчика.Адрес входного канала, преобразо-.ванный дешифратором в позиционный код, подается на схему. задания шкалы измерения формирователя 14. Кодыадреса входного канала и шкалы измерения выдаются на выход форьирователя 14, По номеру входного канала, выдаваемому дешифратором, определяется вид параметра и режим работы устройства - регулирование (регулирование параметров) или управление (регулирование режимов) , признаки которых выдаются на выход формирователя.Коды адреса входного канала и шкалы измерения подаются через четвертый вход коммутатора 3 в регистр адреса и преобразуются дешифратором в позиционный, Сигналом с выхода дешифратора, соответствующим адресу входного канала, обеспечивается подключение к преобразователю напряжение-код 4 согласующих усилителей 2 датчиков 1 через первые вход и выход коммутатора 3 и первый вход преобразователя 4.Измеряемое напряжение и напряжение обратной связи поступают на входы усилителя постоянного тока преобразователя 4 . Усиленный сигнал ошибки подается на вход управляющего генератора, соединенного с элементами обратной связи, число которых равночислу шкал измерения. Частотный сигнал .с управляющего генератора черезделитель частоты поступает на вход преобразователя частоты в код.По команде преобразования, поступающей с формирователя 14 на второй вход преобразователя 14, формируются сигналы на сброс счетчиков экспозиции и параметра с задержкой7 1166для исключения ошибки из-за переходных процессов и разрешение на подачу в указанные счетчикй преобразуемого входного сигнала. Счетчик параметра преобразователя частоты в кодПНК формирует результат преобразования в двоичном коде. Временныйинтервал измерения параметра формируется счетчиком экспозиции, на входкоторого подается частота эталонного 10генератора. После переполнения счетчика экспозиции формируется сигнал,блокирующий прохождение частотныхсигналов, и вьдается команда об окончании операции преобразования. 15В режиме регулирования, признаккоторого подается с формирователя 14на второй вход формирователя 15 адреса памяти, при поступлении с выхода Формирователя 14 на второй вход 20формирователя 15 тактовых импульсовформируется адрес ячеек блока 12 свеличинами граничных значений диапазона регулирования данного параметраи признаки верхней и нижней границ 25диапазона.По сигналу о конце преобразования,поступающему с второго выхода преобразователя 4 на первый вход блока 7,в блоке управления формируется коман- ЗОда на сравнение.При наличии признака регулирования на третьем входе блока 7 в блок12 (второй вход) вьдается команда насчитывание информации, по которой35последовательно сбрасываются регист-,ры адреса и информации, в регистрадреса с формирователя 15 через третий вход блока 12 заносится адресячейки со значением нижней границыдиапазона блока регулирования, поадресу, определенному дешифратором,в регистр информации заносятся данные из накопителя и затем вьдаютсяна третий вход блока 5 сравнения.По команде сравнения, поступающейиэ блока 7 на второй вход блока 5,в блоке сравнения формируются сигналы на сброс преобразователя двоич,ного кода в обратный и регистра сравОнения, на запись в преобразователь . текущего значения параметра, поступающего на первый вход блока 5 свторого выхода преобразователя 4,сигнал разрешения на вход в регистрсравнения значения нижней границыдиапазона регулирования, подаваемого иэ блока 12 на третий вход бло 138 8ка 5, сигнал на запись в регйстртекущего значения параметра в обратном коде и осуществляется сравнениеполученных значений,Если текущее значение параметраменьше нижней границы диапазонарегулирования, признак которой подается с выхода формирователя 15на четвертый .вход блока 5, с регистра сравнения вьдается сигнал на выходы блока сравнения, поступающийна третий вход коммутатора 9 выходов. При наличии на первом входекоммутатора 9 номера входного канала, получаемого с второго выходакоммутатора 3, и признака регулирования на четвертом входе, поступающего с выхода формирователя 14,коммутатор 9 выходов Формирует команду на включение исполнительногомеханизма 10 регулирования данногопараметра.При получении одного из результатон с регистра сравнения блэка 5формируются сигналы на сброс регистра и окончания сравнения, поступающие на первый вход формирователя,15, который формирует адрес ячейкиблока 12 со значением верхней грани- .цы диапазона регулирования н выдает сигнал на считывание информации.При наличии команды на сравнение ипризнака регулирования сигнал насчитывание через четвертый вход ивыход блока 7 подается на второйвход блока 12. После сброса регистров адреса и информации в регистрадреса заносится адрес ячейки созначением верхней границы диапазона регулирования, которое из нако- .пителя через регистр информации выдается на выход блока 12,При наличии команды на сравнениена втором входе блока 5 производитсяввод в регистр сравнения текущегозначения параметра и значения верхней границы диапазона регулирования.Если в результате сравнения оказалось, что сравниваемые величины равны для верхней границы диапазона регулирования, признак: которой подается из формирователя 15 на четвертый вход блока 5, или текущее значение параметра больше верхней границы, на выход блока вьдается сигнал с регистра сравнения, поступающий на третий вход коммутатора 9 выходов, который при наличии напервом входе номера входного канала, поступающего из коммутатора 3,на четвертом входе - признака регулирования, выдаваемого формирователем 14, и на втором входе - номера 5режима, вьщает команду на выключениеисполнительного механизма 10 регулирования данного параметра и сигналв блок 16, ..,При наличии на первом входе бло Ока 16 номера входного канала и натретьем входе результата сравнения врегистре точек контроля фиксируетсяколичество точек контроля параметров одного вида, значения которых 15достигли заданного, По достижениивсех точек заданного значения с регистра выдается .сигнал в счетчикрежимов на изменение номера режима.На вьгход БФР вьдаются номер нового 20режима и сигнал о том, что параметрпринял установившееся значение,В режиме управления при формиро,вании по тактовому импульсу адресавходного канала в формирователе 14 25формируется признак управления, который подается на вторые входы преобразователя 4 и Формирователя 15, Приэтом результат преобразования преобразователя 4 поступает в блок 6 30(второй вход),и блок 5 (первый вход),а в формирователе 15 формируетсяадрес ячейки блока 6 с предьдущимзначением параметра и по сигналуо конце преобразования из преобразо-Звателя 4 вьдается на выход формирователя.По сигналу о конце преобразования,поступающему на первый вход блока 7,в блоке управления одновременно с 40командой на сравнение формируетсякоманда на считывание информациииз блока 6, которая подается на второй вход блока памяти параметров.При этом в блоке 6 формируются сигналы на запись адреса ячейки памятив регистр адреса и на вьдачу информации из накопителя через регистринформации в блок 5.В режиме управления осуществляют/ся контроль и анализ изменения управляющегопараметра путем сравнениятекущего и предыдущего (третий вход)его значений. Команда на изменениережима техпроцесса формируется, когда параметр принимает установившееся значение (результат сравненияравен нулю) или проходит через точку экстремума (изменяется знак результат сравнения).Если результат сравнения равеннулю, сигнал из блока 5 поступаетв блок 16 (третий вход), в счетчикустановившихся значений при наличиисоответствующего выхода со счетчикарежимов и номера канала, которыйподается иэ коммутатора 3 на первый вход блока. При достижении счетчиком установившихся значений заданного числа для исключения случайности в определении экстремума вьдается сигнал на выход блока, что параметр принял установившееся значение,и в счетчик режимов на изменениережима техпроцесса.При переходе через экстремумрезультат сравнения поступает натретий вход блока 16 и фиксируетсяв регистре точек контроля , с которого вьдается сигнал на изменениережима в счетчик режимов и на выходблока.По .сигналу на изменение режимаиз блока 16 на второй вход коммутатора 9 при наличии номера входногоканала (первый вход), признака управления (четвертый вход) и номера режима (второй вход) коммутатор выходов формирует команду на исполнительный механизм 10 изменения режима техпроцесса,При наличии признака управления/на третьем входе блока 7, полученного с выхода формирователя 14, и сигнала о конце сравнения (второй вход)из блока 5 блок 7 управления последовательно формирует команды на сбросячейки блока 6, в которой хранилосьпредьдущее значение параметра, и назапись нового значения.По команде на сброс блока 6 (второй вход) сбрасывается ячейка накопителя, определенная регистром адресаи дешифратором. По команде на запись,поступающей также через второй входблока 6, форьируются сигналы на запись в регистр адреса нового адреса,полученного иэ формирователя 15, инового значения параметра, выдаваемого преобразователем 4 на первыйвход блока б, в регистр информации,затем в накопитель,, Для исключения выдачи ложного сигнала на изменение режима техпроцессапо нулевому результату сравнения длямедленно меняющегося управляющего1166 О параметра в начале данного режима предусмотрена воэможность задания задержки начала контроля параметра при помощи соответствующей схемы таймера 8.По сигналу о начале режима - появлении номерарежима на втором входе таймера Формируются сигналы на сброс счетчика времени и на занесение в него со схемы задания через. шифратор необходимой задержки.В конце опроса всех датчиков параметров по сигналу о конце сравнения из блока 5 на второй вход формирователя 14 при наличии выхода с дешифратора, соответствующего пос леднему номеру входного канала, формируется команда о конце опроса, которая подается в блок 7 (третий вход), Формирующий сигналы на сброс коммутатора 3 входов (третий вход) , 20 и таймера 8 (первый вход), после чего процесс опроса повторяется.Номера режимов и сигналы на их изменение с выхода блока 16,а также команды на включение и выключение . 25 исполнительных механизмов 10 с выхода коммутатора 9 в процессе работы 138 12устройства поступают в блок 11 индикации для контроля оператору.После окончания последнего режима техпроцесса при получении сигнала на его изменение из блока 16 коммутатор 9 выходов выдает команду на исполнительный механизм 10 прекращения техпроцесса и сигнал на выключение устройства (при необходимости). По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности за счет введения контроля и регулирования температуры плит и давления, контроля процесса полимеризации связующего материала и регулирования всех режимов техпроцесса, повысить точность регулирования режимов второй ступени давления и охлаждения и качество изделий за счет своевременного определения моментов изменения режимов и снизить трудсемкость процесса прессования за счет сокращения длительности режимов и исключения расчетов времени полимеризации.1166138 Составитель Д.Москалецедактор С.Саенко Техред АБабинец Корректо липенко 71 одп е илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4, Заказ 4312/45 Тираж ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раукомитета СССРи открытий ская наб., д, 4