Патент на изобретение №2308067

(54) РЕГУЛЯТОР ПНЕВМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

(57) Реферат:

Предлагаемое изобретение относится к устройствам управления, в которых обеспечивается плавное переключение с локального задания регулятору от ручного задатчика на внешнее задание от управляющего вычислительного комплекса (УВК) и обратно (с внешнего задания на локальное) и может быть использовано для управления объектами различного назначения. Техническим результатом является повышение надежности и оперативности управления. Для этого в известном устройстве регулирования дополнительно установлены первый и второй интегрирующие усилители, первый, второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, панель локального управления с ручным задатчиком. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к устройствам управления, в которых обеспечивается плавное переключение с локального задания регулятору от ручного задатчика на внешнее задание от управляющего вычислительного комплекса (УВК) и обратно (с внешнего задания на локальное) и может быть использовано для управления объектами различного назначения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство регулирования, содержащее датчик технологического параметра и исполнительный механизм, подключенные к регулятору, выполненному с блоком управления, задающий выход которого сообщен с нормально открытым входом первого переключателя, и связанный с блоком сигнализации вычислительный блок, аналоговый вход которого соединен с выходом пневмоэлектрического аналогового преобразователя, аналоговый выход – с входом аналогового электропневматического преобразователя, а первый дискретный выход – с управляющим входом первого переключателя, а вход второго переключателя соединен с выходом аналогового электропневматического преобразователя, нормально открытый выход – с нормально закрытым входом третьего переключателя, а нормально закрытый выход через блок памяти соединен с нормально закрытым входом первого переключателя, выход которого связан с нормально открытым входом третьего переключателя и через инерционное звено – с программным входом блока управления регулятора, выход третьего переключателя связан с входом аналогового пневмоэлектрического преобразователя, второй и третий дискретный выходы вычислительного блока соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего переключателей [1].

Недостатком такого устройства регулирования является низкая надежность и оперативность управления, так как для обеспечения безударности переключений с локального задания регулятору от ручного задатчика на внешнее задание от вычислительного блока и обратно (с внешнего задания на локальное) требуется выполнение многоступенчатой процедуры выравнивания локального и внешнего заданий с участием оператора, что предъявляет повышенные требования к квалификации обслуживающего персонала, снижает надежность и оперативность управления технологическим процессом.

Цель изобретения – повышение надежности и оперативности управления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство регулирования установлены первый и второй интегрирующие усилители, первый, второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, панель локального управления с ручным задатчиком и управляющим дискретным выходом, причем выход ручного задатчика соединен с первым входом первого сумматора, а второй вход первого сумматора соединен с выходом первого интегрирующего усилителя, вторым входом третьего сумматора, первым входом четвертого сумматора и первым входом первого переключателя, выход которого соединен с первым входом пятого сумматора, выход которого соединен с входом задания регулятора, выход которого соединен с входом аналогового электропневматического преобразователя, выход которого соединен со входом пневматического исполнительного механизма, а второй вход пятого сумматора соединен с входом вычислительного блока и выходом аналогового пневмоэлектрического преобразователя, вход которого соединен с датчиком технологического параметра, выход третьего сумматора соединен с третьим входом второго переключателя, выход четвертого сумматора соединен с первым входом третьего переключателя, выход второго сумматора соединен с третьим входом третьего переключателя, а третий вход первого переключателя соединен с первым входом третьего сумматора, с вторым входом четвертого сумматора, с выходом второго интегрирующего усилителя и с вторым входом второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом вычислительного блока, а вторые управляющие входы первого, второго и третьего переключателей соединены с дискретным выходом панели локального управления.

В процессе проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было обнаружено устройства, обладающего такой же совокупностью существенных признаков и обеспечивающего заявленный выше технический результат. Указанное обстоятельство позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора пневмоэлектрического.

Устройство содержит датчик 1, регулятор 2, исполнительный механизм 3, вычислительный блок 4, панель локального управления с ручным задатчиком 5, первый переключатель 6, второй переключатель 7, третий переключатель 8, первый интегрирующий усилитель 9, второй интегрирующий усилитель 10, аналоговый электропневматический преобразователь 11, аналоговый пневмоэлектрический преобразователь 12, первый сумматор 13, второй сумматор 14, третий сумматор 15, четвертый сумматор 16 и пятый сумматор 17.

Блок регулятора пневмоэлектрического может работать в одном из двух режимов:

– режим локального задания, при котором аналоговый сигнал задания регулятору подается оператором от ручного задатчика, входящего в состав панели локального управления регулятором,

– режим внешнего задания (супервизорный режим), при котором сигнал задания регулятору приходит от вычислительного блока, который вычисляет оптимальное задание на основе математической модели управляемого процесса.

В режиме локального здания управляющие входы первого 6, второго 7 и третьего 8 переключателей обесточены, в результате чего их подвижные контакты соединены со своими первыми входами. Выход второго интегрирующего усилителя 10 через четвертый сумматор 16 и третий переключатель 8 соединен со своим входом.

Аналоговый сигнал задания от ручного задатчика панели локального управления 5 подается на первый вход первого сумматора 13, а на второй вход сумматора 13 в качестве отрицательной обратной связи подается сигнал с выхода первого интегрирующего усилителя 9. Разностный сигнал с выхода сумматора 13 через второй переключатель 7 поступает на вход интегрирующего усилителя 9. При таком соединении блоков выходной сигнал интегрирующего усилителя 9 будет равен сигналу с ручного задатчика, поступающему на первый вход сумматора 13, т.е. будет его повторять. Выходной сигнал интегрирующего усилителя 9 через первый переключатель 6 подается на первый вход пятого сумматора 17, а на второй его вход поступает сигнал текущего значения регулируемой переменной процесса от датчика 1 через пневмоэлектрический преобразователь 12. Сигнал рассогласования с выхода сумматора 17 поступает на вход регулятора 2, выходной сигнал которого через аналоговый электропневматический преобразователь 11 подается в качестве сигнала управления на исполнительный механизм 3. Одновременно выходной сигнал интегрирующего усилителя 9 подается на первый вход четвертого сумматора 16, а на второй его вход поступает сигнал отрицательной обратной связи с выхода второго интегрирующего усилителя 10. Разностный сигнал с выхода сумматора 16 через третий переключатель 8 поступает на вход интегрирующего усилителя 10. Такое соединение блоков обеспечивает равенство выходного сигнала интегрирующего усилителя 10 и выходного сигнала интегрирующего усилителя 9, т.е. выходной сигнал интегрирующего усилителя 10 будет повторять (отслеживать) выходной сигнал интегрирующего усилителя 9.

В любой момент времени оператор может перевести регулятор из режима локального задания в режим внешнего задания путем подачи дискретного сигнала с панели локального управления 5 на вторые (управляющие) входы первого 6, второго 7 и третьего 8 переключателей, в результате чего их подвижные контакты соединят выходы переключателей со своими третьими входами. Выход первого интегрирующего усилителя 9 через третий сумматор 15 и второй переключатель 7 будет соединен со своим входом. К первому входу сумматора 17 через переключатель 6 будет подключен выход интегрирующего усилителя 10. Так как к моменту переключения переключателя 6 выходные сигналы интегрирующих усилителей 9 и 10 были равны, то переход с локального на дистанционный режим произойдет безударно. Далее выходной сигнал интегрирующего усилителя 10 будет на сумматоре 14 складываться с поступающим на первый вход этого сумматора сигналом задания от вычислительного блока 4 и разностный сигнал через переключатель 8 будет поступать на вход интегрирующего усилителя 10, выходной сигнал которого начнет плавно изменяться со скоростью, определяемой постоянной времени интегрирования интегрирующего усилителя 10, приближаясь по величине к сигналу задания от вычислительного блока, пока они не станут равными. Одновременно выходной сигнал интегрирующего усилителя 10 подается на первый вход третьего сумматора 15, а на второй его вход поступает сигнал отрицательной обратной связи с выхода первого интегрирующего усилителя 9. Разностный сигнал с выхода сумматора 15 через второй переключатель 7 поступает на вход интегрирующего усилителя 9. Такое соединение блоков обеспечивает равенство выходного сигнала интегрирующего усилителя 9 и выходного сигнала интегрирующего усилителя 10, т.е. выходной сигнал интегрирующего усилителя 9 будет повторять (отслеживать) выходной сигнал интегрирующего усилителя 10.

С панели локального управления 5 оператор в любой момент времени может перевести регулятор из режима внешнего задания в режим локального задания путем снятия дискретного сигнала со вторых (управляющих) входов первого 6, второго 7 и третьего 8 переключателей, в результате чего их подвижные контакты соединят свои выходы со своими первыми входами. Выход первого интегрирующего усилителя 9 через третий сумматор 15 и второй переключатель 7 будет соединен со своим входом. К первому входу сумматора 17 через переключатель 6 будет подключен выход интегрирующего усилителя 9. Так как к моменту переключения переключателя 6 выходные сигналы интегрирующих усилителей 9 и 10 были равны, то переход с локального на дистанционный режим произойдет безударно. Далее выходной сигнал интегрирующего усилителя 9 будет на сумматоре 13 складываться с поступающим на первый вход этого сумматора сигналом задания от ручного задатчика панели локального управления 5 и разностный сигнал через переключатель 7 будет поступать на вход интегрирующего усилителя 9, выходной сигнал которого начнет плавно изменяться со скоростью, определяемой постоянной времени интегрирования интегрирующего усилителя 9, приближаясь по величине к сигналу задания от ручного задатчика, пока они не станут равными.

В обоих режимах – и режиме локального задания, и режиме внешнего задания сигнал текущего значения регулируемого параметра от датчика 1 через пневмоэлектрический преобразователь 12 поступает в вычислительный блок 4, где используется для вычисления оптимального значения внешнего задания регулятору по математической модели управляемого процесса.

Таким образом, предлагаемый регулятор пневмоэлектрический позволяет осуществлять непрерывный процесс управления технологическим объектом путем безударного переключения регулятора в любой момент времени с локального задания на внешнее задание и наоборот, что повышает надежность и оперативность управления.

Предлагаемый регулятор пневмоэлектрический может найти широкое применение при регулировании технологических процессов в различных отраслях промышленности, особенно на ответственных объектах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, где предъявляются повышенные требования к надежности, оперативности и пожаровзрывобезопасности управления.

Предлагаемый регулятор пневмоэлектрический может быть практически реализован на типовых электрических элементах комплекса АКЭСР или на электронных логических элементах общего назначения. В качестве вычислительного блока может быть использован любой современный программно-технический управляющий комплекс (ПТК), например ПТК «КРУГ-2000» фирмы «КРУГ». Как вариант, регулятор пневмоэлектрический был реализован на средствах микропроцессорной техники и опробован в работе на одном из объектов нефтеперерабатывающей промышленности. Испытания подтвердили заявленный технический результат, выраженный в повышении надежности и оперативности управления.

Источник информации

Авторское свидетельство СССР №1486986, кл. G05В 15/00, 1989 (прототип).

Формула изобретения

Регулятор пневмоэлектрический, содержащий датчик технологического параметра, исполнительный механизм, регулятор, вычислительный блок, определяющий оптимальное значение сигнала задания регулятору на основе математической модели управляемого процесса, первый, второй и третий переключатели, аналоговый электропневматический преобразователь, аналоговый пневмоэлектрический преобразователь, отличающийся тем, что в нем установлены первый и второй интегрирующие усилители, первый, второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, панель локального управления с ручным задатчиком и управляющим дискретным выходом, сигнал с которого подается на вторые управляющие входы первого, второго и третьего переключателей, а аналоговый сигнал локального задания с выхода ручного задатчика панели локального управления подан на первый вход первого сумматора, а его выход соединен с первым входом второго переключателя, выход которого соединен с входом первого интегрирующего усилителя, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, первым входом четвертого сумматора, первым входом первого переключателя и вторым входом третьего сумматора, а выход третьего сумматора связан с третьим входом второго переключателя, сигнал оптимального значения задания с выхода вычислительного блока подан на первый вход второго сумматора, а его выход соединен с третьим входом третьего переключателя, выход которого соединен с входом второго интегрирующего усилителя, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, первым входом третьего сумматора, третьим входом первого переключателя и вторым входом четвертого сумматора, а выход четвертого сумматора связан с первым входом третьего переключателя, а выход первого переключателя соединен с первым входом пятого сумматора, выход которого соединен с входом регулятора, выход которого через последовательно включенный аналоговый электропневматический преобразователь соединен с пневматическим исполнительным механизмом, а сигнал с датчика технологического параметра через последовательно включенный аналоговый пневмоэлектрический преобразователь подан на второй вход пятого сумматора и вход вычислительного блока.

РИСУНКИ