Автоматизированная система управления технологическими процессами

 

Предлагаемая система относится к автоматизации производственных процессов. Технический результат заключается в обеспечении возможности изменения как последовательности технологических процессов, так и скорости их протекания. Система содержит вычислительное устройство с входным и выходным интерфейсами, датчики, коммутаторы, исполнительные механизмы, дешифратор выбора соответствующего коммутатора и цифроаналоговый преобразователь. 1 ил.

Автоматизированная система управления технологическими процессами относится к области автоматизации производственных процессов и может быть, в частности, использована при автоматизации технологических процессов на дорожно-строительных предприятиях в дорожном и мостовом строительстве.

Известна автоматизированная система управления технологическими процессами, включающая вычислительное устройство для анализа времени рассогласования с ожидаемым временем протекания технологических процессов, систему блоков датчиков, коммутаторов, а также исполнительных механизмов (см., например, Автоматизация производственных процессов в дорожном строительстве / Под ред. Л.Я. Цикермана, М.: Транспорт, 1972, с.187-189).

Недостатком известной автоматизированной системы управления является то, что она отрабатывает и контролирует заданные параметры технологического процесса без гибкого их изменения в процессе отработки каждой операции, как по последовательности, так и при необходимости изменения последовательности их выполнения.

В основу изобретения поставлена задача создания автоматизированной системы управления, позволяющей производить выбор и последовательность технологических процессов в зависимости от фактического протекания технологического процесса в целом путем не только изменения последовательности технологических процессов, но и скорости их протекания.

Поставленная задача решается тем, что автоматизированная система управления технологическими процессами включает вычислительное устройство для анализа времени рассогласования с ожидаемым временем протекания технологических процессов с входным и выходным интерфейсами к вычислительному устройству, систему блоков датчиков, коммутаторов, а также исполнительные механизмы. Причем к выходу цифроаналогового преобразователя, который предназначен для выработки соответствующего управляющего напряжения, подключены коммутаторы, входы которых соединены параллельно между собой, а выходы подключены к исполнительным механизмам и обеспечивают подачу фиксированного дискретного напряжения на соответствующие исполнительные механизмы путем управления коммутаторами посредством дешифратора выбора. При этом соответствующие выходы выходного интерфейса подключены к дешифратору выбора соответствующего коммутатора, подающего дискретное напряжение на исполнительные механизмы, а остальные его выходы подключены к цифроаналоговому преобразователю для формирования управляющего дискретного напряжения. Выходы датчиков могут быть соединены между собой параллельно и иметь общий вход на входной интерфейс или каждый датчик может своим выходом соединен с соответствующим элементом воздействия на клавиатуру вычислительного устройства.

Автоматизированная система управления технологическими процессами включает в себя (см. чертеж) вычислительное устройство 1 с входным и выходным интерфейсами, систему блоков датчиков 2, коммутаторы 3 (в количестве восьми штук), исполнительные механизмы 4 (в количестве восьми штук), цифроаналоговый преобразователь 5, дешифратор выбора коммутаторов 6, блок воздействия на клавиатуру 7.

Функционирование системы основывается на отработке времени рассогласования фактического времени начала (конца) технологических процессов и ожидаемого (расчетного) времени. Для последовательно происходящих друг за другом технологических процессов на вход входного интерфейса системы подаются электрические сигналы от датчиков, регистрирующие начало (конец) технологических процессов, причем выходы от этих датчиков могут быть электрически соединены параллельно.

Для непоследовательно происходящих технологических процессов может быть использован блок воздействия на клавиатуру, который отрабатывает сигналы от каждого отдельного датчика и обеспечивает имитацию нажатия определенной клавиши стандартной клавиатуры. В этом случае программное обеспечение "ловит" факт нажатия клавиши клавиатуры, обрабатывает полученное сообщение и формирует выходные фиксированные дискретные напряжения на определенные исполнительные механизмы.

Одновременно с этим в компьютере выполняется программа математического моделирования автоматизируемых технологических процессов. В момент подачи сигналов от датчиков производится анализ времени рассогласования (ошибки) с ожидаемым временем. В случае если от датчика поступит сигнал об опережении времени протекания технологических процессов, вычислительное устройство выдает такую команду, согласно которой на выходе цифроаналогового преобразователя вырабатывается соответствующее пониженное напряжение на исполнительный механизм и технологический процесс замедляется. Аналогично отрабатывается от датчиков сигнал об отставании времени протекания технологических процессов.

Таким образом, появляются возможности отрабатывать сложные временные циклы, продолжительность которых программно может меняться по описанным в программном обеспечении законам, можно оперативно приостанавливать технологические процессы в случае несоблюдения определенных условий и требований, а также в аварийных ситуациях.

В случае несанкционированной незаконченности какого-то цикла или, если он вообще не произошел по каким-то причинам, программно можно задавать аварийные доработки этого цикла (и при этом одновременно управлять функционированием других циклов).

Управление электрическими механизмами происходит с помощью восьмибитовой шины, организованной восемью управляющими проводами.

При необходимости изменения скорости функционирования механизмов при протекании технологических процессов происходит программное управление изменением величины управляющих напряжений.

Так, например, три управляющих провода можно использовать для выбора коммутатора, через которое подается управляющее напряжение (в этом случае количество устройств может быть до 2³, т.е. восемь). Тогда остальные пять управляющих провода можно задействовать для дискретной посылки напряжения на управляемый механизм (например, двигатель). При этом плавность управления будет пропорциональна величине дискретности напряжения чем может быть достигнута эффективная отработка времени рассогласования начала (конца) технологических процессов. Формирование выходных управляющих напряжений реализовано при помощи цифроаналогового преобразователя, который в простейшем виде представляет набор дискретных источников питания, параллельно замкнутых на выходе: 1в (2⁰), 2в (2¹), 4в (2²), 8в (2³), 16в (2⁴), 32в (2⁵), 64 (2⁶) и т. д. Их количество зависит от количества задействованных для дискретизации управляющих проводов выходного интерфейса.

Воздействуя сигналами с выхода выходного интерфейса на управление такого цифроаналогового преобразователя, на выходе напряжения дискретных источников питания суммируются, и, таким образом, программно меняется управляемое напряжение на электрические механизмы, используемые в технологическом процессе. Следует отметить, что восемь управляющих проводов шины выходного интерфейса можно использовать в разных комбинациях в зависимости от поставленных задач. Например, для выбора управляемого устройства можно использовать не три, а большее или меньшее количество проводов шины, тогда соответственно уменьшается или увеличивается количество шин для формирования управляемого напряжения.

Управляемое напряжение на исполнительные механизмы подается от цифроаналогового преобразователя через коммутаторы, управляемые дешифратором выбора. Своими входами коммутаторы 3 соединены параллельно и подключены к выходу цифроаналогового преобразователя.

При появлении соответствующего сигнала от дешифратора выбора открывается соответствующий коммутатор и выработанное цифроаналоговым преобразователем напряжение поступает на соответствующий исполнительный механизм.

Предложенная автоматизированная система управления обеспечивает гибкое изменение параметров технологического процесса в процессе отработки каждой операции, возможность изменения последовательности выполнения операций в нестандартных ситуациях.

Формула изобретения

Автоматизированная система управления технологическими процессами, содержащая вычислительное устройство, предназначенное для анализа времени рассогласования с ожидаемым временем протекания технологических процессов, с входным и выходным интерфейсами к вычислительному устройству, датчики, коммутаторы, а также исполнительные механизмы, отличающаяся тем, что она содержит дешифратор выбора соответствующего коммутатора и цифроаналоговый преобразователь, к выходу которого подключены коммутаторы, входы которых соединены параллельно между собой, а выходы подключены к исполнительным механизмам и обеспечивают подачу фиксированного дискретного напряжения на соответствующие исполнительные механизмы путем управления коммутаторами посредством дешифратора выбора, при этом соответствующие выходы выходного интерфейса подключены к дешифратору выбора соответствующего коммутатора, а остальные выходы выходного интерфейса подключены к цифроаналоговому преобразователю, причем выходы датчиков соединены с входом входного интерфейса.

РИСУНКИ

Рисунок 1