Устройство для программного управления технологическим оборудованием

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 254 05 В 19/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ я 1 ПИС ЗОБРЕТ Н ДВТОРС ТЕЛЬГГВ ОЙСТВО Д ЛЯ ТЕХНОЛОГИЧ ОГРАММНОГО УПКИМ ОБОРУДОВА 7Подольский раммируемыйктроникаизопрена ль синтет изводст изобрет путем с ода 15 КА- "Электроника",рацения ериферииретенне связи сков. Изочисло пр во СССР 2, 1980 видетельс 05 В 19/ дных л(57) Изобретение онин циклическими тцессами, напримерлучения бутадиена тносится к управ ехнологическими прокаталитического поского каучукащение устройствисла проводов лиыми блоками датч зволяет сократит ий связи с перифрийными блокдми ддтч;:.Овтгм гам 1упростить устройство, пос трог;(Ог базе микропроцессора. Зто,сос Гига(г Гся введением па числу б( оков; дтИсае цифроаналоговых преосрдзовдтелги МНОГОКЯаЛЬНОГО ЯН(ЛС(ГС-Циг)РОБО О РЕ обрязователя 16 (АЦП) трп герд 1(3( и последовательна соединен( ых злея нта Ц 11, счетчика 12 еемпу(сов и б(с)- ка 13 памяти, При этом многорязря.", ные коды с выходов ка)(лого блока цят - чиков пас аб) яэуют с Гймошь с 00 Бс т" ствуюцего цифроанало.овс)е о преобрд зователя Б аналоговый сигнал, котсрый передают по протяженной двухпроводной линии н я Вход мна Г 0 с лняль НОГО 1(П,(05 Ню((.(."у ч;(г(рсосрс.30В, (г (ТО ( ( Гс.( (К(1 Я 1(1 ТНЫИ 1 ягйк Я:( б.0:. Я 1 д.яти .(-)днятсяК;"Ы ЭДД;(в. СОГ Т, Я Е;ЯТЧ СОВ Врдг(Ичных ц(К.(ях у.,равсгия, (1 триг - 1 (. 1. )1 гмг нт 1. и с сЧс об( с е(1 ив ают вс:арку (о(е(ьог с из ячеек. По Око- (1: ка;е(,(ог(:) тяк Г рс Образования; ); с ыхо(;ов 11 с рдвнивдют " кодом3 с ЫХ 01 Х б(ОК3 дыяТИ и 1 НИ ИХсов гягни фОр"ру."(т е 1 д е(ходе микра:)с. ес:сора оп(грнч, который затем:.с -10 СьзуНт для )еаи.(аии программы ловС.г ".ОяТЕ;ЬНО 0 "1.яВ 11 РНИя ОООНЪдов кием, 3 и 2 тс бл, Иэс(бретееие отнссится к удрдвггнию циклическими техноогическ: ми и" опсс- СЯМИ) НЯГ(РЕМЕР КЯТЯЛ 1 ИЧЕ СКОГО 05(5 чения бутадиена или иопреня В пнсизвадстве сиьтетическо ГО к я(Еу:я может быть использована В х(Гмине скси нефтех 1 ческое и дру -их ор ясляхпромьшленнасти.Цель изобретения - упреенег ус"РОИСГБПУГРМ СсР 1 Е(Ил 1 1 -Н тР,.:,дсв линии связи с периферийным блоками датчиков,На ф 1 Г, 1 Прг г СТЯБП(г На И бгся б(О )всхема устройства. на фиг.2 - сх"(а ОдноГО еифрааеЯ 10 ОВО го 1)гбр;эав: "- теля (ЦАП) на фиг.1 " схема многоканального аналого-цифрового пргабраэавателя,Устройство сс(держит Гене)втор 1ИЕП)ЛЬСОВ С ВИУГг)ЕННИМ ДЕ.(ИГЕЛЕМ ЧЕ С таты (нс пока ан) ) первый с.етчик ПЕрВЫй бЛОК 3 ПЯМятИ. ВКЛ(сЗЕВщЕй Б свой состав многоразрядные ячейки се" прогрякмируемОЙ пастаян 11 ай пямя Ги.в котсрую введены коде прогояммы (сследовательного управления г дуг 1 Ой технологических агрегатов и схему для управлен 1 я Выборк;) й меа Гр д 3;) я," НЬ)С КОДОЗ (ЯЧРИЕ;И; С ХЕМЯи) Д В,Г,г Ь (51 не паказаны) ) Вьчисли"еььй блос (п 1)одесса 11)и 1( ) д реса Генминальный блОк д нля с 01)ирОвяни 5 Вь"хадных управляющих сигналов, Второ. блок / оперативной памяти с внутрен:м цещифрдтором я;реса ячеек. блокЙ ср ннения многсрязрядных кодов,(1 е) 9 данных, триг;ер 1 П, элемент 11) ЗТ 01)аи счг(чик 12 е"иу(е(.ъсов, тре -те й блос 13 Гсся(ти, саста 1 Ей иэ схе(" ре 5 ги" "-боса( и многор элядньх ячгг к репраГрямеруеьой постсяннай памяти, В которую введеныкоды заданных состоящие блоков 14дтчиков кочечно. о ло:ожения исполнительных (:ехяниэмав) согласующие реэисторь 15, многоканальный аналогоцифровой преобразователь 16) ьМеющий ГГ (В;ЕЯН;ОМ 1 РгсЕ 1)Е а = 8, ДИффЕРЕН,(Яльньх няня ОВ 1 / Вводя дня 01 ОВОЙ ; формац;не 11 а(1), сло которых рЯвно13. Бмогут быть использованы микропроцессоры и сопутствующие им интегральные микросхемы общего назначения, Например, устройство можно скомпоновать на базе микроЭВМ Электроника-бО с основными платами (процессор М 2, блоки памяти ОЗУ и РПЗУ) и дополнительными модулями (ЦАП, аналогового ввода и дискретного вывода), Используемый при 1 О этом преобразователь АЦП должен удов - летворять следующим требованиям: иметь разрядность не меньше, чем разрядность входного кода ЦАП, иметь погрешность, не превышаюшую половины 15 уровня сигнала, соответствующего младшему значащему разряду ЦАП, иметь большое входное сопротивление (не менее 1 МОм). Первоначальный ввод рабочей программы в блоки памяти устрой ства и их возможная корректировка могут осуществляться с помощью автономных программаторов из номенклатуры средств вычислительной техники.25В состав технологического оборудования, предназначенного для проведения, напримср, процесса получения бутадиена или изопрена, входит группа параллельно включенных реакционных 30 аппаратов (агрегатов). Работа каждого агрегата описывается циклами последовательного выполнения ряда технологических операций, подготовка к пуску, продувка паром, контактирование, регенерация катализатора и др, Для переключения с одной спсрации на другую каждый агрегат имеет запорную арматуру, снабженную исполнительными механизмами с датчиками конечного положе О ния (" Открыто", "Закрыто" ). Циклы работы агрегатов смещены во времени таким образом, чта в то время, какчасть агрегатов находится, например, на контактировании, в остальных осуществляют другие технологические операции.Сигналы с первого выхода генератора 1, подключенного к первому входу элемента И 11, имеют форму непрерывной последовательности стандартных импульсов прямоугольной формы с регулируемым интервалом времени Т междуними (например, наиболее часто Т,1 с), Сигналы с второго выхода генератора 1 подключенного через внутренний делите".ь частоты к входу первого счетчика 2 имеют такую же форму, но увеличенную периодичность паварен пя им, . ьс онн,приме р Т - 60 1, с).Блок 8 сравнения выполняет известную операцию сравнения двух мнсгаразрядных чисел А и Б . Пля определения момента, когда А = Б, производится поразряпнсе суммирование по малупю два, При и-разрядных числах блок 8 состоит из и сумматоров па модулюдва, выходы которых подключены к элементу ИЛИ-НБ. При этом реализуется функциональная зависимость (выходная цепь 1):О,А 4 БР(А,В )=1,А = В,принимающая значение, равное "1" только при попарном равенстве всех одноименных разрядов чисел А = (аЬ- старшие разряды.Устройства работает следующим образом.Генератор 1 импульсов формирует импульсы с периодом Т , поступающие на вход делителя частоты, коэффициент деления которого равен й, Периодичность повторения импульсов на выходе делителя определяется соотношением Т = Й Т, и устанавливается несколько больше интервала времени, необходимого для срабатывания испопнительного механизма (открытия или закрытия). По сигналу с выхода делителя первый счетчик 2 изменяет свое состояние на очередное и формирует код адреса команд, которые хранятся в первом блоке 3 памяти. На выходах блока 3 последовательно устанавливаются коды команд, состоящие из двух частей: кода адреса и кода операции. Код операции поступает на входы вычислительнсга блока, а код адреса - в адресную шину 5, Сигналы от блока 14 датчиков в виде 1-разрядного кода поступают на входы ЦАП 17, который осуществляет перевод кода в аналоговый сигнал, Электронные ключи 18 обеспечивают сопряжение выходных цепей датчиков ЦАП 17. Срабатывание каждого контакта датчика вызывает срабатывание соответствующего ключа, который переключает выходные цепи делителя 19 то к шине с нулевым потенциалом источника 20, та к выходной шине, При переходе от старшего разряда к и адшему и наоборот выходной так изменяется два раза. Усилитель.Входной сигнал н ггп)7 яже н.гяпамяти упря ЯГресаПС ШИНЕ 5, ,И Нсц ПЕО ОЯЗО 21 суьмирует разрлдны:- рует на выходе сигнал, ный входному коду;ггде К = Ва/2 Е 2 О 0 0 О 0 0 О 0 О 0 0 О 0 0 0 0 0 0 О 1 1 1 1 ) 1 11, О 0 0 О О 0 О 0 0 О 0 О 0 О 0 0 О ( О 1 1 1 1 11 1 1 Выходной сигнал каждого ЦАП ) 2 передается по протяжен:п)й двухпроводной линии вязи черз соггасу)а)гяий раз)гав тор 1,7 ня соответствук)щигг вход мно ГО- канального аналого-цифрового преобразоват ля 16, При кажгои измене.ии кода ядресар поступагсг)Гего по шинс. э :га управляющие входы многокачгльного аналого-цифрового преобразователя 1), последний осуцествляет коимутацио ввод и преобразование аналоговой информации в эквивалентный двси ггый код С - 1И = К 2 а, который характериз г 1) текущее состояние блока 14 датчиков .) го агрегата (1 = 1 2. . . ггг), В табл, 2 приведено соответствие вход ного сигнала цифровому код, на выходах АЦП 16. 1 Е 0 О О 0 О 0 С ,) 02 Е 0 0 0 0 0 0 О 0; 04 Е 0 0 О О О 0 0 1 0ВЕ 0 0 О 0 0 О ) 0 0 Г) Ц- опорное -,апряжение источ -никаа, = С), 1 - .;Озффициенты;О 1 - число разрядов.Б табл. 1 ггоказаны значения выходньгх сигналов десятиразрядного ЦАП при различных входных кодах (при Р.К = 10 кОм),)6 Е 0 0 0 0 О 1 0 0 О 0 32 Е О 0 О 0 1 О О 0 0 0 0 О 1 О О 0 О 0 0 28 Е .) 0 1 0 О 0 О О 0 0 256 Е 0 1 О 0 0 О О 0 0 0 О О О 0 О 0 0 0 О Б табл, 2 Е - значение сигнала на няльного аналого-гГифро- ОГ)ЯТЕЛЯ ) О" ООТВЕТСТВУ разряду на его выходе.001 В для 10-разряднорхнсм значении вь.одного Яг)ном 10 В. Второй блок вляе тся си.": Ялами кодаУ (Постладимся11с.игнал)гк с . выхода Ко -е аьгия (К 1) ) АЦП 16, Сигн:. г кода адрес.а при помощи внутренней схемы 5 п.авлет-.ггя вьи)ирает одну из за -данных я.еек г;амяти, При нулевом уров сигнагпа на входеВались-с-.итыва -писывается в эту ячейку, При единичном уровне сигнала на входе 3-С записанная информация поступает на выход второго блока 7 памяти для считыва 5 ния, Одновременно единичный уровень сигнала с выхода КП устанавливает триггер 10 в единичное состояние, которое разрешает прохождение импульсов с генератора 1 импульсов через элемент И 11 на вход второго счетчика 12импульсов.В начальный момент счетчик 12 импульсов обнулен. Емкость его определяется числом технологических операций, которые необходимо выполнить вкаждом полном цикпе работь агрегата(в данногл примере это число "Крав -на 24). На выходах второго счетчика12 импульсов Формируется код, который 20поцается на входы третьего блока 13памяти. Внутренняя схема управленияобеспечивает последовательную выборкусодержимого из ячеек этого блока памяти. Каждый следующий илпульс от 25генератора 1 импульсов с периодом Тустанавливает на выходах второгосчетчика 12 импульсов новый код итак до тех пор, пока не будет считаносодержимое всех ячеек, В ячейках блока 13 памяти хранятся многоразрядныекоды, разряды которых сфорглированы всоответствии с заднным состояниемблока 14 датчиков в периоды выполнения технологических операцгй. Еслицатчик соответствует положению исполнительного механизма "Открыто", то всоответствующем разряде ячейки блока13 записана логическая "1", если "Закрыто" - логический О, Коды В заданнога состояния датчиков с выходовблока 13 памяти поступают через шину9 данных на вторь;е входы блока 8 сравнения, на первых входах которогоприсутствует код А с выходов второго 45блока 7 памяти, Блок 8 сравнения сравнивает эти коды, Если они неравнозначны, то на первом вьглоде присутствует сигнал логического "0", а навтором его выходе - логической "1",При неравенстве кода В блок 8 сравнения осуществляет сравнение следующего кода В , который поступает с выходов блока 13 памяти, и так сравниваются последующие коды В (К = 1,2, , 24),Только при совпадении значенийвсех разрядов кодов А и В на первомвыходе блока 8 сравнения возникаетс и г н ал л О г ич е с к ои 1 , кот ар ыи ра зрешает вычислительному бло к у 4 с ч итать и з шины 9 код В, который затемисп Ол ь 3 уе т с я в к аче с т в е О Ге р анда х ара к т е риз ующе го те куще е состояние датчиков положения в данной техн ало гической апе р а ц ии . Сигнал с второго вых од а блока 8 сравнения используется дл я целе й аварийной сигнализации вслучае н е р а в н о з н ач на с т и кода А с а в семи кодами В . Каждый р а з, когда в т агрой счетчик импульсов 12 переполняется, он обнуляется и сигнал с его выхода устанавливает триггер 10 в исходное (нулевое) состояние при этомэлемент И 11 закрывается и тем самымпрекращает доступ импульсов на гхадсчетчика 12 гмпульсов, который одновременна обнуляется. Процессор 4 реализует заданные временные задержкии логические функции (конъюнкцию,дизьюнкцию и др.) над операндом, поступающим на его информационные входыпо шине 9, формирует управляющие сигналы в соответствии с кодом операции,установленным на его входах по выходным линиям блока 3 памяти, и выдаетэти сигналы на входы блока 6.Терминальный блок 6 принимает управляющие сигналы и Формирует выходные сигналы по адресу, код которогопоступает па адресной шине 5. Послет;го, как исполнительные механизмыпервого агрегата переходят в положение для проведения очередной технологической операции, на выходах первого блока 3 памяти устанавливаетсякод команды управления следующим агрегатом и в адресную шину 5 поступаетновое значение кода, который подключает к информационному входу многоканальнога аналого-цифрового преобразователя 16 выходной сигнал соответствующего ЦАП 17 и подготавливает кприему информации следующую ячейкувторого блока 7 памяти.Многоканальный аналого-цифровойпреобразователь 16 работает следующим образогЦифровой каД из шины 5 принимаетсяканальньгм приемником 22 и поступаетна входы дешифратора 23 и на информац 1 лагНые входь регистра 24 данных ввода. На выходах дешифратора вырабатываются управляющие сигналы "Ввод и"Вывод . Па сигналу "Ввод код с выхода приемника 22 запоминается в регистре 24, с выходов которого код А,/ЛСНИЕ:/.ЯКЛ Р// /ВОСТ .)Е/1, )/РО/ Г)СОРЯ ./ . "П Н), ЗМ На ГР ЯЖЕН 5)Яв//хо/Я греб/53.,/.,/31 / я 1 эро-НЯГря/НИЕ ;, - ,;.353:)ЛЕ/ " Э/,;05уровне) ".- Я 3 и )я// 1: /; ///,//,3/1 ЯГ , ОХв НИя//)1/х/ЧЕ -К 011З ПО ОТ И/: О/;.ЕГО)1-1.0 /13Т, Е . П .ОМЕ/ .Д)3 ИГ Я) УС ТЯНЯ/3 ЛИВ Яетс 5 в 1 . Если а д;пном такте преобразования не выполняется условие ,) П, ) то сигна сброса не выраба - ;/ / ) )т,.13 с)ется ком/ярят;)ром ЗП и соответ 13 ующий разряд р/згистра 34 остается.циничном состо.нии. П те:ение 1тактов происхо;.Ит последовательная) / 1 у .я и о В к а в 1и.и в) всех р а зояцо,/ регистра 3-. .,Пе ВВ ция 3 якянчияе 1 с я Б мо )н "/ переходя. Синхронизир /ющего еди;"1)чногз сигнала в послед)/ разряд сцвигаощего регистра 29, .Вк кяк при этом с ;омощью триггера .53 вырабатывает"я сигнал запрета назл ен ;1 1. 2прогускяющегот)ковые;зпульс/ От ге- срятора 26вхо;, одни: а/юще о егистра 29. Б;ИГ)//ап с посге; не го рязртдя сдв 5 гаг/,его р.гистра .:. ,Сигнал окончания,1 н ало / 0 дЩ)т)0 в/О. 0 /.рео б О аз ОВ Яния ) /10т уп/)г)т так)к ня )ход регистра 35 со - тоя)я, Гг е 3 я 110 минае тся . При появ1). Ото.Ому код с выходов регистра 34Ор.з к.)я).н/е )1/редатчики 36 поступри )п)ст/плен,/ Ня вход блока 16Б предлагаемом устройстве оборудование агрегатов может также управ - ляться в ручном режиме от кнопок местного пункта управления по известным схемам дистанционного управления, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для программного управления технологическим оборудованием, содержащее генератор импульсов, первый выход которого подключен к входу первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с входами первого блока памяти, адресные выходы которого соединены с первыми адресными входами терминального блока и второго блока памяти, выходы которого подключены к первым входам блока сравнения, подключенного выходом ерез шину дан О ных к информационным входам вычислительного блока, выход кода операции первого блока памяти подключен к информационному входу вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 25 что, с целью упрощения устройства путем сокращения числа проводов линии связи с периферийными блоками датчиков, в него введены по числу блоков датчиков цифроаналоговые преобразователи, триггер, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, элемент И, второй счетчик импульсов и третий блок памяти, выходы которого подключены к первым выходам второго счетчика импульсов, соединенного вторым выходам с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу "Конец преобразования" многоканального аналого-циФрового преобразо -вателя и к входу Запись-считывание второго блока памяти, информационные входы которого соединены с выходами многоканального аналого-цифрового преобразователя, адресные входы которого подключены к адресным выходам первого блока памяти, а информационные входы - к соответствующим выходам цифроаналоговых преобразователей, входы которых соединены с выходами соответствующих блоков датчиков, первый вход элемента И соединен с выходом триггера, а второй вход с вторым выходом генератора импульсов, а выход - со счетным входом второго счетчика импульсов, выходы третьего блока памяти соединены с вторыми входами блока сравнения и, через вину данных, - с вычислительным блоком.