Устройство связи с объектом

Авторы патента:

G05B23/02 - электрические испытания и контроль

Владельцы патента RU 2600715:

Алексеев Алексей Александрович (RU)

Устройство содержит сетевой модуль, многофункциональные малоканальные (одно-, двух- и трехканальные) модули ввода/вывода, базовую печатную плату с установленными на ней разъемными соединителями для подключения модулей и клеммными соединителями для подключения объектовых кабелей. Новым является то, что клеммные соединители имеют дополнительные клеммы для объединения сигналов в группы с общими потенциалами, а многофункциональные модули ввода/вывода дополнительно содержат функциональные устройства для обеспечения защиты как самих модулей ввода/вывода, так и подключенного к ним объектового оборудования от возможных воздействий превышающих максимально допустимые значения напряжений и токов, а также для обеспечения контроля целостности цепей подключенных объектовых кабелей или обеспечения какого-либо другого функционала УСО. При использовании предлагаемого устройства отпадает необходимость использования в электрошкафу УСО дополнительных устройств и внутришкафного электромонтажа, что снижает трудоемкость проектирования и изготовления, упрощает эксплуатацию и снижает себестоимость конструкции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение в устройствах, предназначенных для использования в промышленных системах автоматизации, а именно в программируемых логических контроллерах (ПЛК).

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) являются неотъемлемой частью систем автоматизации (СА) технологического оборудования и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). ПЛК в такого рода системах выполняют множество функций: обрабатывают разнообразные аналоговые и дискретные входные электрические сигналы, преобразуют эти данные по заданным алгоритмам, формируют управляющие воздействия и посредством аналоговых и дискретных выходных сигналов выдают их на исполнительные устройства, производят обмен информацией с другими интеллектуальными устройствами с использованием различных коммуникационных протоколов.

Центральным блоком ПЛК является процессор, к которому добавляются обеспечивающие требуемую функциональность компоненты и который программируется на выполнение некой определенной задачи. В распределенных системах управления (РСУ) на базе ПЛК строятся центральные процессорные устройства (ЦПУ) и устройства связи с объектом (УСО).

ЦПУ является вычислительным устройством, которое получает по информационной сети от УСО информацию о состоянии объекта управления, обрабатывает эту информацию по заданному алгоритму управления и возвращает в УСО управляющие воздействия (включает или выключает исполнительные механизмы СА, задает скоростные режимы электроприводов и др.). Таким образом осуществляется автоматическое управление объектом.

ПЛК УСО содержит модули ввода и модули вывода информации и обеспечивает подключение СА к датчикам (давления, температуры, тока, напряжения и др.) и исполнительным механизмам. Назначением модулей ввода является преобразование физических сигналов от датчиков в цифровые коды, которые затем передаются и обрабатываются в ЦПУ. Назначением модулей вывода является обратное преобразование цифровых кодов из ЦПУ в физические сигналы, подающиеся на исполнительные механизмы СА (например, электромагнитные клапаны, магнитные пускатели и др.). Конструктивно УСО и ЦПУ обычно располагаются в металлических электрошкафах. Как правило, кабели, приходящие с объекта управления и с помощью которых к УСО подключаются датчики и исполнительные механизмы, расключаются на объектовые клеммники, устанавливаемые в электрошкафу. Кроме того, в электрошкафу, помимо ПЛК и объектовых клеммников, устанавливаются различные дополнительные устройства, например, устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), промежуточные реле, барьеры искрозащиты (для взрывоопасных производств), предохранители, размыкатели, устройства гальванической развязки и др. На объектовых клеммниках также устанавливаются дополнительные электрические перемычки, объединяющие сигналы с объекта в определенные группы. Для соединения всех вышеперечисленных устройств внутри электрошкафа используются электрические провода.

Таким образом, в СА сигнал с датчика подводится объектовым кабелем до электрошкафа УСО. В электрошкафу этот сигнал подводится к объектовому клеммнику. Далее этот сигнал по внутришкафным электрическим проводам подводится к различным дополнительным устройствам. И только после этого сигнал, также с помощью электрических проводов, подводится к модулю ввода ПЛК УСО. После этого сигнал в модуле преобразуется в цифровой вид и передается по информационной шине в ЦПУ для дальнейшей алгоритмической обработки.

Точно так же после алгоритмической обработки в ЦПУ цифровой сигнал управления передается по информационной шине в модуль вывода ПЛК УСО, и далее посредством внутришкафных электрических проводов этот сигнал подводится к дополнительным устройствам, а затем к объектовым клемникам. От объектовых клеммников этот сигнал посредством объектовых кабелей попадает к исполнительным механизмам.

Такой подход используется во всех современных СА, использующих универсальные ПЛК, такие как Siemens, Omron, Yokogawa и многие другие.

При разработке электрошкафов создается схема подключения объектовых кабелей к клеммникам, схема внутришкафного электромонтажа, конструкция электрошкафа с различными модулями ввода/вывода и дополнительными устройствами. В больших СА таких электрошкафов может быть от единиц до десятков, при этом один электрошкаф, как правило, не похож на другой из-за разного состава сигналов и дополнительных устройств. Таким образом, трудоемкость разработки конструкторской документации для одного электрошкафа получается достаточно высокой.

С такими же сложностями сталкиваются и при изготовлении электрошкафов за счет их неунифицированности, большого объема внутришкафного электромонтажа и последующей проверки и наладки всего электрошкафа в сборе.

Существует довольно много одноплатных ПЛК для организации в электрошкафах УСО ввода-вывода сигналов, но они не содержат всей гаммы дополнительных устройств (ДУ), а следовательно, в УСО требуется установка различных ДУ и использование внутришкафных электрических проводов. Из-за этого невозможна унификация электрошкафа УСО.

Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство ввода/вывода сигналов Terminator I/O фирмы AutomationDirect.com, см. сайт www.automationdirect.com. Это устройство представляет из себя модульную систему, которая объединяет в себе функции терминальных блоков и модулей распределенного ввода/вывода. В состав каждой удаленной системы ввода/вывода входят следующие компоненты: источник питания, базовый контроллер, один или несколько модулей ввода/вывода.

Недостатком этого устройства является то, что в нем используются многоканальные модули и их номенклатура и функционал недостаточны для того, чтобы в шкафу УСО исключить использование различных дополнительных устройств (ДУ).

Кроме того, клеммные поля не имеют резервных клемм для дополнительных соединений. Следовательно, в шкафу УСО при использовании контроллера Terminator I/O все равно требуется использование ДУ, а значит требуется и внутришкафной электромонтаж. Кроме того, в связи с тем, что габаритные размеры каждого такого контроллера зависят от количества и состава модулей ввода/вывода, невозможна унификация электрошкафа УСО.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции электрошкафа УСО, уменьшение трудоемкости сборки и удешевление изделия в целом. Кроме того, существенно упрощается обслуживание такого УСО и его модификация.

Для решения этой задачи предлагаемое устройство связи с объектом (УСО) содержит сетевой модуль, многофункциональные малоканальные (одно-, двух- и трехканальные) модули ввода/вывода, базовую печатную плату с установленными на ней разъемными соединителями для подключения модулей и клеммными соединителями для подключения объектовых кабелей, отличающееся тем, что для объединения сигналов в группы с общими потенциалами или для разветвления сигналов клеммные соединители имеют дополнительные клеммы, а многофункциональные модули ввода/вывода дополнительно содержат функциональные устройства для обеспечения требуемого уровня защиты как самих модулей ввода/вывода, так и подключенного к ним объектового оборудования от возможных воздействий превышающих максимально допустимые значения напряжений и токов, а также для обеспечения контроля целостности цепей подключенных объектовых кабелей, при этом количество клеммников, выделенных под каждый модуль ввода/вывода, равно девяти.

На фиг.1 прилагаемых чертежей показана схема устройства связи с объектом (УСО);

на фиг.2 - схема модуля ввода/вывода.

Схема УСО содержит базовую печатную плату 1, на которой установлен сетевой модуль 2, одноканальные модули ввода/вывода 3 и объектовые клеммники 4 с разъемными соединителями для подключения модулей ввода/ вывода 3, объектовые кабели 5 и 6. Модуль ввода/вывода 3 содержит установленные последовательно блок защиты от импульсных перенапряжений 7, барьер искрозащиты 8, соединенный с блоком питания 9, аналого-цифровой преобразователь 10, микропроцессор 11, HART-модем 12, соединенный с микропроцессором 11, барьером искрозащиты 8 и аналого-цифровым преобразователем 10.

Устройство работает следующим образом.

Аналоговый сигнал, например, от интеллектуального датчика давления поступает на объектовый клеммник 4 базовой печатной платы 1, затем через разъемный соединитель 13 он поступает в одноканальный модуль ввода 3 на блок защиты от импульсных перенапряжений 7, барьер искрозащиты 8, который запитан от блока питания 9, далее - на аналого-цифровой преобразователь 10 и на HART-модем 12, который выделяет из аналогового сигнала диагностическую информацию о состоянии датчика. Затем оцифрованный сигнал поступает на микропроцессорный блок 12, где происходит программная фильтрация цифрового сигнала. Затем по последовательному интерфейсу обработанная информация передается в сетевой модуль 2.

Таким образом, сигнал из объектового кабеля попадает непосредственно в блок ввода/вывода УСО, в котором производятся все необходимые преобразования с учетом функций каких-либо дополнительных устройств, используемых в УСО, и далее оцифрованная информация передается по информационной шине в ЦПУ, и наоборот, управляющая информация от ЦПУ поступает в блок ввода/вывода УСО и далее после преобразования через объектовые клеммники непосредственно поступает на объектовые кабели.

В данной конструкции отпадает необходимость использования в электрошкафу УСО дополнительных устройств и внутришкафного электромонтажа. Схемотехника и номенклатура таких модулей ввода/вывода такова, что позволяет перекрыть всю возможную номенклатуру дополнительных устройств, используемых в УСО. Конструкция и габариты таких блоков ввода/вывода УСО стандартизована, и меняется только набор модулей ввода/вывода в зависимости от состава сигналов СА в подключаемых объектовых кабелях.

Конструкция электрошкафа УСО на базе стандартизованных блоков ввода/вывода также является стандартизованной, а это значит, что затраты на разработку и изготовление такого электрошкафа сокращается в 5…10 раз по сравнению с электрошкафом, построенным на базе универсальных ПЛК.

Эксплуатация таких стандартизованных электрошкафов УСО также существенно упрощается. Модернизация электрошкафов УСО осуществляется за счет установки в резервные места электрошкафа дополнительных блоков ввода/вывода.

1. Устройство связи с объектом (УСО), содержащее сетевой модуль, многофункциональные малоканальные (одно-, двух- и трехканальные) модули ввода/вывода, базовую печатную плату с установленными на ней разъемными соединителями для подключения модулей и клеммными соединителями для подключения объектовых кабелей, отличающееся тем, что для объединения сигналов в группы с общими потенциалами клеммные соединители имеют дополнительные клеммы, а многофункциональные модули ввода/вывода дополнительно содержат функциональные устройства для обеспечения требуемого уровня защиты как самих модулей ввода/вывода, так и подключенного к ним объектового оборудования от возможных воздействий превышающих максимально допустимые значения напряжений и токов, а также для обеспечения контроля целостности цепей подключенных объектовых кабелей.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество клеммников, выделенных под каждый модуль ввода/вывода, равно девяти.

Изобретение относится к автоматизированным измерительным системам сложной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении возможности местного и дистанционного автоматизированного контроля и диагностики РЭА в реальном масштабе времени в удаленных, в том числе необслуживаемых, аппаратных пространственно-распределенного УС в процессе эксплуатации РЭА.

Способ и устройство для мониторинга устройства, оснащенного микропроцессором // 2597472

Изобретение относится к устройству мониторинга для микропроцессора, сконструированного для работы в системе, оснащенной микропроцессором, безопасность которого является важным параметром.

Способ и устройство для проверки логики работы информационно-управляющих систем // 2595633

Изобретение относится к способам испытаний информационно-управляющих систем (ИУС), которые должны формировать необходимые управляющие команды в зависимости от условий обстановки, которые определяются поступающими на вход ИУС информационными сигналами, путем формирования и использования необходимых и достаточных испытательных тестов, сформированных по результатам математического планирования эксперимента.

Способ контроля режимов эксплуатации локомотивов // 2593729

Изобретение относится к области управления движением поездов. Способ контроля режимов эксплуатации локомотивов заключается в сборе информации о работе локомотива бортовой микропроцессорной системой управления локомотивом, передаче указанной информации в централизованный блок анализа данных и ее обработке с помощью указанного блока.

Способ проведения испытания целостности седла клапана // 2592146

Настоящее изобретение относится к способам автоматического проведения испытаний целостности седла клапана, для одного или нескольких клапанов во время нормальной работы клапанов.

Способ контроля процессов эксплуатации сложного технического объекта и система для его осуществления // 2589329

Группа изобретений используется в системах контроля сложных технических объектов. Технический результат - создание средств контроля процессов сложных объектов, обеспечивающих автоматизированный контроль параметров объекта и фактического исполнения операций с объектом, а также проверок параметров после окончания операций.

Способ и устройство для определения диагностики // 2588587

Изобретение относится к области диагностики неисправностей радиоэлектронных систем. Техническим результатом является уменьшение числа неопределенностей, числа возможных комбинаций причин неисправностей в случае множественных неисправностей в системе.

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала // 2586859

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала.

Система и способ обеспечения диагностической информации о неисправности // 2586767

Изобретение относится к идентификации и устранению неисправностей в транспортных средствах. Система обеспечения диагностической информации о неисправности транспортного средства содержит блок приема и обработки кодов неисправности и выдачи диагностической информации.

Способ управления подготовкой и пуском ракеты-носителя и система для его реализации // 2583733

Изобретение относится к области технической кибернетики и может быть использовано в автоматизированных системах управления подготовкой к пуску и проведению пусков ракет-носителей космического назначения различного класса, а также в автоматизированных системах управления технологическими процессами сборки и проведения испытаний сложных технических объектов.

Проверка тока контура управления процессом // 2601186

Изобретение относится к технологическим устройствам в системах управления и мониторинга процессов. Технический результат - в повышении точности диагностики устройства. Технологическое устройство (102) содержит датчик (120) технологического параметра, выполненный с возможностью генерирования выходного сигнала (126), указывающего обнаруженный технологический параметр; схему (122) вывода тока контура, выполненную с возможностью регулирования тока контура в двухпроводном контуре (106) управления процессом до некоторого значения на основании выходного сигнала; схему (140) измерения тока контура, соединенную с контуром управления процессом и выполненную с возможностью генерирования измеренного значения (142) тока контура на основе тока контура; и схему (124) проверки тока контура, выполненную с возможностью аппроксимации значения тока контура на основе выходного сигнала и свойств фильтра (150, 156) нижних частот и генерирования диагностического сигнала (144) на основании сравнения аппроксимированного значения (164) тока контура и измеренного значения тока контура. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса "человек - машина" // 2602350

Изобретение относится к приборостроительной технике и может быть использовано на летательных аппаратах для обработки, хранения и отображения полетной информации. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей системы в части обеспечения мониторинга состояния пилота, что позволяет предотвращать летные происшествия и аварии ЛА, а также повысить достоверность установления причин, приведших к летному происшествию или катастрофе. Технический результат достигается тем, что система, содержащая блок сбора и преобразования информации, защищенный накопитель, блок съема информации, блок контроля, контроллер защищенного накопителя, блок накопления и обработки диагностической информации состояния элементов и агрегатов ЛА, причем информационные входы блока сбора и преобразования информации соединены с датчиками и системами летательного аппарата, дополнительно снабжена блоком диагностирования физического состояния пилота. 1 ил.

Способ, аппарат и система для интеллектуального управления устройством и самонастраиваемое устройство // 2602982

Изобретение относится к интеллектуальному управлению устройством. Технический результат - простое, удобное и более быстрое управление интеллектуальным устройством за счет использования переносного самонастраиваемого управляющего устройства посредством инициирования на переносном устройстве события ввода на основе информации параметров, включенной в графический интерфейс взаимодействия, отображаемый на данном устройстве. Способ включает в себя: извлечение, посредством управляющего устройства, информации параметров управляемого устройства в текущем состоянии; генерирование графического интерфейса взаимодействия и его отправку в форме потока данных устройству взаимодействия для отображения; прием события ввода, отправленного посредством устройства взаимодействия, где событие ввода инициировано пользователем на основе информации параметров, отображенной на графическом интерфейсе взаимодействия устройства взаимодействия; синтаксический анализ события ввода для получения инструкции управления; и отправку инструкции управления управляемому устройству. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ и устройство управления ресурсами управления технологическим процессом // 2605921

Изобретение относится к области управления технологическими процессами. Техническим результатом является эффективное управление ресурсами управления технологическим процессом. Способ отображения графических представлений периферийных устройств управления технологическим процессом содержит отображение графического представления системы управления технологическими процессами; определение местоположения периферийного устройства управления технологическим процессом на графическом представлении путем сопоставления информации, связанной с периферийным устройством управления технологическим процессом, с соответствующим местоположением на графическом представлении; и отображение пиктограммы в непосредственной близости от местоположения на графическом представлении, представляющей собой графическое изображение периферийного устройства управления технологическим процессом и содержащей ссылку на информацию, связанную с периферийным устройством управления технологическим процессом. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ анализа и диагностики крупномасштабных автоматизированных систем управления производственными процессами // 2607237

Изобретение касается способа анализа и диагностики крупномасштабной автоматизированной системы управления производственными процессами, имеющей множество контуров управления. Технический результат заключается в обеспечении технической помощи специалисту по системам управления для контроля множества контуров управления, их идентификации и диагностики. Оценки для заданных ключевых показателей эффективности (KPI) автоматически вырабатываются для управления, процесса и частей сигнала каждого контура управления. Автоматически вырабатываемые оценки заданных KPI можно отображать в графическом интерфейсе пользователя (ГПИ) компьютера. Пользователь может изменить автоматически выработанные оценки заданных KPI. Различные представления данных можно также отобразить в ГПИ. Представления данных включают тренды временных рядов для измеряемого параметра процесса, выходного сигнала контрольного устройства, установленного значения контрольного устройства и ошибки, а также представления группировок параметров контрольного устройства в виде двумерных и трехмерных графиков. 14 з.п. ф-лы, 1 табл., 31 ил.

Диагностика шума измерения параметра процесса // 2609758

Группа изобретений относится к передатчикам параметра процесса. Технический результат – повышение точности измерения параметра процесса. Для этого передатчик параметра процесса включает в себя аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который принимает сигнал датчика, предоставляемый датчиком, который считывает параметр процесса и преобразует сигнал датчика в цифровой сигнал. Процессор принимает цифровой сигнал и предоставляет выходной сигнал измерения, соответствующий цифровому сигналу. Детектор шума принимает сигнал датчика и генерирует первое значение, соответствующее числу событий положительных шумов относительно положительного порогового значения, и второе значение, соответствующее числу событий отрицательных шумов относительно отрицательного порогового значения. Процессор оценивает подсчет шумов и генерирует выходной сигнал шума, соответствующий обнаруженному шуму, на основании первого и второго значений. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Прогноз операций технического обслуживания двигателя летательного аппарата // 2611239

Группа изобретений относится к способу и системе прогнозирования операций технического обслуживания типовых двигателей летательных аппаратов. Технический результат – повышение точности прогнозирования операций технического обслуживания. Для того предложена система, содержащая: средства инициализации входных данных; средства обработки для сравнения совокупности (М1, Mn) моделей отказов, адаптированных к упомянутому типовому двигателю для выбора соответствующей модели (Mi) отказа с возрастом (T0) отказа, определяющим возраст упомянутого двигателя в момент отказа; средства обработки для связи с упомянутой соответствующей моделью отказа правил (R) принятия решения об уровне объема работ на упомянутом типовом двигателе в зависимости от совокупности (P1, Р2, Pi) параметров, относящихся к упомянутому типовому двигателю; и средства обработки для определения необходимого уровня объема работ (Wf) технического обслуживания упомянутого типового двигателя в зависимости от упомянутых правил принятия решений. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ и устройство для оценки целостности оборудования, управляющего технологическим процессом // 2611985

Группа изобретений относится к средствам диагностики целостности корпуса оборудования. Технический результат – повышение точности определения потерь целостности корпуса оборудования. Предложен способ, согласно которому в технологической установке принимают первую последовательность измерений импеданса корпуса клапана в ответ на первую частоту, сохраняют указанную первую последовательность измерений импеданса, принимают вторую последовательность измерений импеданса корпуса клапана в ответ на вторую частоту, сохраняют указанную вторую последовательность измерений импеданса, сравнивают первую и вторую последовательности измерений импеданса и генерируют указание о потере целостности корпуса клапана, если первая последовательность измерений импеданса отклонена от второй последовательности измерений импеданса. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности // 2613402

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе. Для поиска топологического дефекта фиксируют определенное число возможных неисправностей, определяют время контроля сравнительно со временем переходного процесса, определяют параметр интегрального преобразования, используют тестовый сигнал и интегральные оценки сигналов, фиксируют число контрольных точек системы, регистрируют реакцию объекта диагностирования и реакцию заведомо исправной системы в контрольных точках определенным образом, определяют интегральные оценки выходных сигналов, регистрируют их, замещают систему с номинальными характеристики контролируемой, подают на вход системы аналогичный тестовый сигнал, определяют интегральные оценки сигналов контролируемой системы для каждой из контрольных точек, их отклонения от номинальных значений и нормированные значения отклонений, определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для контрольных точек и нормированные значения определенным образом, определяют диагностический признак и по его минимуму определяют топологический дефект. Обеспечивается уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией моделей с пробными отклонениями. 1 ил.

Способ и система для контроля в реальном времени горения без впрыска воды с низким уровнем выбросов оксидов азота и диффузионного горения // 2613548

Изобретение относится к способу контроля и диагностики отклонений в работе газовой турбины. Для реализации способа используют компьютерное устройство, интерфейсное устройство и запоминающее устройство с предварительно сохраненными на нем наборами правил, связывающие выходные и входные данные работы газовой турбины в реальном времени, причем входные данные связаны с разбросом температуры потока отработанных газов, состоянием детекторов пламени газовой турбины, переходами турбины в другой режим работы, определяют перепад давления в линии газообразного топлива и сравнивают его с пороговыми значениями, выдают рекомендации оператору газовой турбины на перевод ее работы в другой режим при условии соответствия перепаду давления заданному диапазону пороговых значений. Дополнительно определяют неисправную камеру сгорания путем определения угла закрутки потока отработанных газов на основе определения разброса температуры от датчиков температуры и соответствие его порогу разброса температуры для определенного режима горения. Обеспечивается своевременное предоставление сведений о неисправностях газовой турбины для предотвращения аварийных остановок. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.