Устройство для управления исполнительным органом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1229722 А 1(51) 4 6 05 В 11/01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) Е. Н. Бантюков, И. А. Бин и Л. Б. Леонтьев(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОРГАНОМ (57) Изобретение относится к средствам автоматики и может найти широкое применение при управлении магистральными газопроводами. В устройстве решаются задачи разделения полезного сигнала и помехи и разделения режимов трогания и поддержания электромагнитного исполнительного органа типа соленоида. В процессе работы оператор, замыкая контакты командного блока, формирует на его выходе управляющий сигнал. Этот сигнал поступает на вход селектора импульсов, который осуществляет разделение полезного сигнала и помехи.Выходной сигнал селектора поступает на первый вход усилителя мощности и на вход реле времени, выходной сигнал которого поступает на второй вход усилителя мощности. Выходной сигнал усилителя мощности воздействует на исполнительный орган, который открывает клапан в магистральном газопроводе. При полностью открытом клапане срабатывают концевые выключатели исполнительного органа и подают сигнал на Я вход командного блока. Последний прекрашает формирование управляюшего еигна. Я ла. 9 ил.30 35 50 5 с,Изобретение относится к средствам автоматики и может найти примецецис при управлении кранами магистральных газопроводов и т. д.Цель изобретения - повышение помсхозящицеццости и цадежцости устройства.На фиг. 1 прсдставлеца функциональная схемы устройства; на фиг. 2прицципальцая схема первого варианта выполнения комацдцого блока; ца фиг. 3 прицципиальцая схема перво.о вариацта выполцсиия селектора импульсов; ца фиг. 4 - принципиальная схема второго варианта вьполцсция комацдцого блока; на фиг. 5прицципиальцая схема второго варианта Выполцеция селектора импульсов; ца фиг. 6 - - электрическая схема усилителя мощности; а фиг. 7времецные диаграммы, поясцяк- щие приццип работы селектора импульсов, рсалцзовацного по второму варианту вьшолцеция; ца фиг. 8принципиальная схема цсполцитслыюго ор аца; ца фиг. 9 - принципиальная схема блока формирования выходцыдх сигналов исполнительного оргаца.Схема содержит комацдцый блок 1, селектор 2 импульсов, реле 3 времени, усилите.ь 4 моццости, исполнительный оргац 5, элемент И,И 6, триггер 7, элементы 8 и 9 задеркки, элемент И 10, элемент ИЛИ 11, трипер2, элемеггг 13 задержки, формирователь 14 импульсов, элементы 15 и 16 задержки, элемецт И 17, одцовибратор 8, элемент 19 задержки, одновибрятор 20, элемент ИЛИ 21, элемсцт 22 задержки, элемсцт НЕ 23, элемент И 24, элсмецт 25 задержки, элемент НЕ 26, элсмсцт И 27, источник 28 постоянного полокительцого папряжспця, замыкающие контакты 29, общую шипу 30, источник 31 постояпцого положителеяюго напряжения, резисторы 32 и 33, замыкаюцис кеггакты 34, об 1 цую иицу 35, источник 36 постоянного положительного папряжсппя, резистор 37, лгебигИтроцг 38 - 40, резисТ- ры 4 и 42, транзистор 43, общук шипу 44, исгочцик 45 цостояццого положительного цяпряжеция, гнмотку 46 исполцительцого ор гяця, газопровод 47, обмотки 48 и 49 соленоида, сгсржци 50 и 51 соленоида, пружипы Г 2 и 53, опоры 54 и 55, размыкаюпгис коИгакты 56 и 57, источник 58 настоянюго положительного цапряжеция,:амыкающие коптякты 59 и 60, резисторы 61 и 62, общую пиву 63, резисторы 64 и 65, К . цапряжецие ца выходе -го блока.Время задержки ез реле 3 времени устанавливается равным длительности процесса трогация исполцительного органа 5.Кохаегдцый б,ок 1 предназначен;1 ля вы- Р 11 О ОТ К Р С И Г Ц 3. О В Е КЛ Ю 1 Е.1 И Я И С П О,1 Ц И Т С,1 Ь- цого органа 5. На фиг. 2 привсдсц первый пример выполцеция комяндцого олока 1, вырабатывающего сигнал В виде импульса, длительность которого определяется временем работы исполнительного оргаця 5.Командный блок 1 по первому варианту выполнения (ф 11 г. 2) содержит источи и к 28 юстояццого положительного напряжения, резисторы 64 и 65, замыкающие контакты 30, 11 ервьй вывод которых соединен с первым зыцодом резистора 64 и с источником 28 постоянного Еоложительцого напряжения, элемецт И 1 И 6, первый вход которого явля. сСР Входом комацдцого блока 1, триггер 7, ипформационый Й вход которого соедицсн с вторым выводом резистора 64, а тактовый С-вхе 1 сое;ицсп с Вторым выводом замыкяюпгих контактов 29 и с вторым выводом рсзистора 65, второй вывод которого под. ключец к общей шине 30, элемент 8 задержки, вход которого соединен с выходом триггера 7, к входу сброса Я которого подключен выход элемента ИЛИ 6, второй вход которого соединен с Выходом элемецта 8 задержки. Выход триггера 7 являешься выходом комац,;1,цо.о блока 1. Три гер 7 по тактовомъ С-Входу работает от передних фронтов ими;1 ьсОВ, постмг 310 пгих ца этот Вход. Величина за;1 ержки та элемецтя 8 задержки выбирается ца 10 - 20% больше времени работы 1 раб исполцРЕтсльцого Оргаца 5.Селектор 2 импульсов предназначен для выделения сигнала управления и подавления помех. Схема селекторы 2 импульсов сроится исходя из вида сигнала управления, выдаваемого командным блоком 1 и характеристик помех, действуюцих в цепях передачи сипВла управления от командного блока 1 к исполцительцомх оргацх 5. На фиг. 3 привсдсц первый пример Выполнеци сслекоря Рхпульсов 2 для случая, когда командный блок 1 выдает сипал управлепиг я ци,гс импульса, длительность которого определяется временем ряооты исполнительцого оргаця 5, а в цепях переда еи сигнала упраилеция действуют только одицочные помсхиглитсльцость которых мсцьше величины Еа. В этом случае селек 1 ор 2 импульсов содсркит элемент 9 задержки и элемент ИО, перв:й Вхо,1 которого соединен с входом элесцтя 9 задержки, выход которого подключен х второму входу элемента и 10, выход кото нго являс".ся выходо, селектора 2.Всличипа времени за;иржкц та элсмента 9 за;1 сржки стацяв,РВастся раеИои или 60 льцс всличццы ,113 фи. 4 прРЕБе;1 ец еторой при.,е"р Выполпсция комяндцого блока 1, вырабатываюцсгс сигил упоавсецРя в виде серий им:ульсов, сдеРуггх во времсци один относительно другого, длительность каждой из которых опреде,.яется временем работы исполцительпого органа 5.Кохапдпый 1 блок 1 в этох случае содержит рсзистгры 32 и 33 замыкающие коцтакы 34, первый вывод которых соединен с первым вьводом резистора 32 и с источником 31 постояпцого положительного напряжения элем;цт И;1 И 11, первый вход которого являсгся входом комацдного блока 1, триггер 12, ицформациопцый В-Вхед которого сосдццш с втоэым выводом резистора 32, я тактовый С-входс вторым выведом замы 229722Величина времени задержки тб элемента 16 задержки устанавливается равной велицине сдвига между сериями импульсов, выдаваемыми командным блоком 1Длительность импульсов 1 ь выдаваемых одновибраторами 18 и 20, выбирается равной 0,6 - 0,7 Т, где Т - период импульсов серий, т. е. период импульсов формирователя 14 импульсов командного блока 1 (фиг. 4). Величина времени задержки то элемента 19 задержки выбирается равной 0,5 Т.Усилитель 4 мощности (фиг. 6) содержит источник 36 постоянного положительного напряжения (источник питания устройства управления), резистор 37, первый 45 50 55 каюших контактов 34 и с вторым выводом резистора 33, второй вывод которого подключен к общей шине 35, элемент 13 задерж- ки, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 11, выход которого подключен к входу сброса Я-триггера 12, формирователь 14 импульсов, вход которого соединен с входом элемента 13 задержки и с выходом триггера 12, элемент 15 задержки, вход которого соединен с выходом формирователя 14 импульсов, причем выходы О формирователя 14 импульсов и элемента 15 задержки являются соответственно первым и вторым выходами командного блока 1. Триггер 12 по тактовому 5-входу работает от передних фронтов импульсов, поступающих на этот вход. Величина времени задержки т 1 з элемента 13 выбирается на 1 О - 20 О 4 больше времени работы Ьо. исполнительного органа 5.Величина времени задержки т 1 э элемента 15 устанавливается равной времени сдвига между импульсами последовательностей.На фиг. 5 приведен второй пример выполнения селектора импульсов 2 лля случая, когда командный блок 1 выдает сигнал управления в виде двух сдвинутых во времени серий импульсов, длительность 25 каждой из которых определяется величиной 1 рдд, а в цепях передачи сигнала управления действуют только одиночные импульсные помехи. В этом случае селектор 2 импульсов содержит элемент 16 задержки, вход которого является первым входом селекто- З 0 ра 2, на который подается основная серия входных импульсов, элемент И 17, первый вход которого соединен с выходом элемента 16 задержки, а второй вход является вторым входом селектора 2 импульсов, на который подключается сдвинутая во времени серия З 5 входных импульсов, одновибратор 18, вход которого соединен с выходом элемента И 17, элемент 19 задержки, одновибратор 20, к входу которого подключен выход элемента 19 задержки, элемент ИЛИ 21, первый вход которого соединен с выходом одновибратора 18 и с входом элемента 19 задержки, выход одновибратори 20 подключен к второму входу элемента ИЛИ 21, выход которого является выходом селектора 2 импульсов. вывод которого соединен с первым полюсом источником 36 постоянного положительного напряжения, стабилитрон 39. второй вывод которого является вторым входом усилителя 4 мощности, стабилцтроц 38, первый вывод которого соелинец с вторым выводом резистора 37 и является первым входом усилителя 4 мощности, стабилцтрон 40, резистор 41, транзистор 43, база которого соединена с первыми выволамц резистора 41, стабцлитронов 39 и 40 и с вторым выводом стабилитрона 38, коллектор транзистора 43 является выходом усилителя 4 мощности, резистор 42, к первому выводу которого подключен эмиттер транзистора 43, второй вывол стабилитрона 40 соединен с вторыми выводами резисторов 41 и 42 и с обшей шиной 44. На чертеже фцг. 6 показано полключеццс вывода усилителя 4 мощности к обмотке 46 исполнительного органа 5 (исполнительный орган питается от другого источника 45 постоянного положительного напряжения).Командный блок 1 по первому варианту выполнения (фиг. 2) работает слелуюшим образом.В исхолном состоянии триггер 7 находится в нулевом положении, замыкающие контакты 29 разомкнуты.При замыкании замыкающих контактов 29 ца тактовом входе триггера 7 появляется единичный сигнал, цо переднему фронту которого триггер 7 устанавливается в единичное положение. Сигнал с единичного выхода триггера 7 запускает элемент 8 задержки и поступает на выход командного блока 1 в качестве сигнала управления. При появлении сигнала на входе командного блока 1 (это сигнал об окончании работы исполнительного органа 5) триггер 7 устанавливается в нулевое положение через элемент ИЛИ 6. Снимается сигнал с выхода командного блока 1. В том случае, если по какой- либо причине исполнительный орган 5 не окоццит работу в течение установленного времени Йрю., то через время т на выходе элемента 8 задержки появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 6 устанавливает триггер 7 в нулевое положение и этим прекращает выдачу сигнала управления на выходе командного блока .Командный блок 1 по второму варианту выполнения (фиг.4) работает следующим образом.В цсхолном положении триггер 12 находится в нулевом положении, замыкающие контакты 34 разомкнуты, формирователь 14 нмпульсов заторможен и не выдает импульсы.При замыкании замыкающих контактов 34 ца тактовом входе триггера 12 появляется единичный сигнал, цо переднему фронту которого триггера2 устанавливается в единичное положение. Сигнал с единичного выхода триггера 12 запускает элемент 13 задержки и разрсцает работу формцрова 1229722теля 14 импульсов, который начинает выдавать импульсы на первый выход команд.ного блока 1 и на вход элемента 15 задержки.С выхода последнего последова тельностьимпульсов, сдвинутая на время т 1, поступа.ет на второй выход командного блока 1. Вмомент появления сигнала на входе командного блока 1 (это сигнал об окончании работы исполнительного органа 5) триггер 12устанавливается в нулевое положение черезэлемент ИЛИ 11. При исчезновении сигнала (Она единичном выходе триггера 12 формирователь 14 импульсов затормаживается ипрекращает выдачу импульсов. На выходахкомандного блока 1 оканчивается импульсные последовательности (сигнал управления,Если по какой-либо причине исполнительный орган 5 не окончит работу в течение установленного времени 1.6, то через время т 1на выходе элемента 13 задержки появляетсясигнал, который через элемент ИЛИ 1устанавливает триггер 12 в нулевое положение, формирователь 14 импульсов затормаживается и прекращает выдачу импульсов.На выходах командного блока 1 оканчиваются импульсные последовательности (сигнал управления).Селектор 2 импульсов по первому варианту выполнения (фиг. 3) работает следующим образом.При появлении импульса на входе селектора 2 импульсов подготавливается к открытию элемент И 10 и запускается элемент9 задержки. Если на вход селектора 2 импульсов поступил сигнал управления, длительность импульса которого намного превосходит время задержки т 9 элемента 9 задержки, то в момент появления импульса на выходе элемента 9 задержки срабатывает эле.мент И 1 О и на выходе селектора 2 импуль. 35сов появляется сигнал. Если на вход селектора 2 поступила помеха, длительность которой мерньше т 9, то к моменту появления импульса на выходе элемента 9 задержки напервом входе элемента И 10 уже отсутст 40вует импульс и элемент и 10 не срабатывает,т. е. одиночные импульсы, имеющие длительность меньше т 9, появляются селектором2 импульсов,Селектор 2 импульсов по второму варианту выполнения (фиг. 5) работает следующимобразом.Импульсы основной последовательности,поступающие на первый вход селектора 2импульсов, задерживаются элементом 16задержки на время сдвига между импульсными последовательностями и поступают свыхода элемента 16 задержки на первыйвход элемента И 17, на второй вход которого поступают импульсы сдвинутой во времени последовательности. Если импульсы,поступающие на входы селектора 2 импульсов, являются сигналом управления, то происходит совпадение во времени импульсовна входах элемента И 17, который срабатывает и каждый импульс с его выхода запускает одновибратор 18. Одновибратор 18 выдает импульс длительностью 1 ь одновременно запускается элемент 19 задержки. Через время задержки т 9 импульс с выхода элемента 19 задержки запускает одновибратор 20, который также выдает импульс длительностью 11. Импульсы с выходов одновибраторов 18 и 20 поступают через элемент ИЛИ 21 на выход селектора 2 импульсов.При поступлении следующих пар импульсов на входы селектора 2 импульсов он работает аналогично. При поступлении каждой пары импульсов сигнала управления на выходе селектора 2 импульсов формируется импульс длительностью (= 1,1 - 1,2 Т. Так как эта длительность больше периода импульсов сигнала управления, то на выходе селектора 2 импульсов будет формироваться непрерывный сигнал. В момент окончания импульсных последовательностей оканчивается и сигнал на выходе селектора импульсов 2 с задержкой на время 1,1 - 1,2 Т. При поступлении на какой-либо вход одиночного импульса-помехи элемент И 17 не срабатывает и на выход селектора 2 импульсов не выдаются сигналы. Работа этого варианта выполнения селектора 2 импульсов иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на фиг. 7.Усилитель мощности (фиг. 6) работает следующим образом.В исходном состоянии на первый вход усилител я 4 мощности подается сигнал (7; =О, а на второй вход - Уз= - 1. Стабилитрон 38 закрыт, так как величины сигнала К недостаточно, чтобы открыть его ни по цепи стабилитрон 38 стаоилитрон 40 - общая шина 44, ни по цепи стабилитрон 38 - стабилитрон 39. Транзистор 43 закрыт и ток через обмотку 45 исполнительного органа 5 близок к нулю.При появлении сигнала Ь= 1 на первом входе срабатывает цепочка стабилитрон 38 - стабилитрон 40 - общая шина 41 и на базу транзистора 43 подается напряжение срабатывания стабилитрона 40. Транзистор 43 открывается и через обмотку 45 исполнительного органа 5 начинает протекать ток трогания исполнительного органа 5. При появлении после этого сигнала Ь;= - 0 срабатывает цепочка стабилитрон 38 - стабилитрон 39, потому что напряжение стабилизации стабилитрона 39 выбирается меньше напряжения стабилизации стабилитрона 40. На базе транзистора 43 устанавливается меньшее напряжение, так как стабилитрон 40 выходит из режима стабилизации. Сопротивление транзистора 43 возрастает и ток через обмотку 45 исполнительного органа 5 уменьшается, т. е. через обмотку 45 исполнительного органа 5 протекает ток поддержания.При коротком замыкании в цепях исполнительного органа 5, когда на коллектор транзистора 43 попадает напряжение питания исполнительного органа 5, усилитель 4 мощ 1229722ности не выходит из строя, потому что, с одной стороны, ток через транзистор 43 ограничен резистором 42, а с другой стороны, в этом случае транзистор 43 начинает закрываться,Устройство для управления исполнительным органом работает следуюшим образом.В исходном состоянии на выходах командного блока 1, на выходе селектора 2 импульсов и на выходе реле 3 времени отсутствуют сигналы. Исполнительный орган 5 обесто чен.Сигнал управления, вырабатываемый командным блоком 1, при замыкании замыкающих контактов 29 (или 34) поступает на вход селектора 2 импульсов, который анализирует сигнал по установленным признакам (допустим по длительности), и, если этот сигнал соответствует установленным критериям, то на выходе селектора 2 импульсов появляется сигнал, запускающий реле 3 времени и поступающий на первый вход усилителя 4 мощности, Последний подает в исполнительный орган 5 ток трогания. По истечении времени трогания появляется сигнал на выходе реле времени 3 и усилитель 4 мощности переключается в режим обеспечения тока поддержания. Таким образом, 2 дальнейшая работа исполнительного органа 5 протекает при меньшем токе. В момент окончания работы исполнительного органа 5 на его выходе появляется сигнал и на выходах командного блока 1 исчезает сигнал управления, вследствие этого исчезает сиг нал на выходе селектора 2 импульсов и на выходе реле 3 времени (реле 3 времени выполняется по такой схеме, чтобы при исчезновении сигнала на его входе исчезал бы сигнал и на его выходе) и исполнительный орган 5 обесточивается. устройство возвращается в исходное состояние.Появляющиеся в цепях передачи сигнала управления помехи, не соответствующие установленным критериям селекции, подавляются селектором 2 импульсов и не приводят к самопроизвольным переключениям исполнительного органа.Введение селектора 2 импульсов.и новых связей отличает предлагаемое устройство от известного, так как устройство не реагирует на помехи и более надежно при работе потому, что исполнительный орган большую часть времени переключения работает при пониженном токе, а также потому, что короткое замыкание в цепях исполнительного органа не приводит к выходу из строя устройства. Кроме того, уменьшается расход электроэнергии на перевод исполнительного органа из одного положения в другое, что особенно сушественно для управления исполнительными органами ком прессорных станций газопроводов, расположенных в удаленных районах.формула изобретения Устройство для управления исполнительным органом, содержащее реле времени и последовательно соединенные усилитель мощности, исполнительный орган и командный блок, отличающееся тем, что, целью повышения помехозащишенности и надежности устройства, в нем установлен селектор импульсов, соединенный входом с выходом командного блока, а выходом - с первым входом усилителя мощности и через реле времени - с вторым входом усилителя мощности./Г ггомаиЯ длогУ СООл 7 слгЕуюиег роистба д уараРлеюи ислолнищ гуьги орга ль- ои Щ 1130Филиал Составитель Ю. 1 л1 скрсд И. Верес 1 ираж 836ИГ 1 И Государственного ком по делам изобретений и оМосква, Ж - 35, Раушска ППП Патент, г. Ужгород,Редактор С. ПатрушЗаказ 2228147ВН иковКорректор М. 11 арошПодписноеитета СССРткрытийя на 6., д. 4/5ул. Проектная, 4 номуоето уступля