Устройство для управления распределенными объектами

 

!

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

Н306РЕТК Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () 781774

Ф

l ь (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 12,01.79 (21) 2714491/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (28)Приорнтет—

3 (51)М. Кл.

G 05 О 7i06

Государственный комитет ло делам изобретений и отхрытнй

Опубликовано 23 11 80 Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23.11.80 (53) УДК 62.50 (088,8) i

1 Ч (Ю. И. Сучков

1

Кубанский государственный проектный научно-ис йедовайЛьйни институт "Кубаньгипроводхоэ" (72) Автор изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Изобретение относится к автоматике и тедемеханике, а именно к устройствам для автоматического программного управления системы в доснабжения, и может быть использовано также для автоматизации производственных технологических систем водоснабжения.

Известна система стационарной автоматической программной водоподачи, состоящая из магистрального напорного трубопровода, питаемого насосной станцией. Трубопровод снабжен кесто колькими ответвлениями, идущими к водопотребителю. Каждый ряд ответвлений подключен к магистральному трубопроводу с помощью электроуправляемой задвижки, каждая иэ которых подключена парой проводов через блоки селекдии, имеющей ограничители напряжения и дискриминаторы полярности с одними концами многопроводной линии связи в порядке транспоэиции соединений пар проводов но комбинаторному коду, а другие концы которой соединены через два ряда контактов и щетки коммутаторов выбора блока селекции, расположенного в программном автоматическом блоке источником питания постоянного тока. Соединение многопроводной линии связи с двумя рядами контактов коммутатора выбора блока селекции выполнено подобно соединению блока селекции с многопроводной линией связи, а цепь управления коммутатором выбора блока селекции подключена к вышеупомянутому источнику питания контактом реле времени продолжительности подключения потребителя к питающему водоводу (11.

Недостатки известного устройства: — не обеспечивается контроль за работой каждого исполнительного органа и защита от аварийных случаев, что может привести нри выходе из строя, например, одного из соленоидов и прорыве сетки к затоплению колодцев и непроизводительным потерям воды; — при выборочной подаче воды по участкам возможно отключение только всех последующих участков н не обеспечивается воэможность откдючения участков, находящихся в головной части или выборочно; — не обеспечивается подключение различных выдержек времени выборочно для каждого соленоида тттдравлической задвижки;

781774 — не обеспечивается контроль эа состоянием колодцев с установленными в них соленоидами и гидравлическими задвижками.

Известно устройство для управления распределеннымй объектами, в котором осуществляется индикация аварийного состояния объектов и отключение их (2).

Однако данное устройство не осуществляет переход на следующую позицию регулирования при неисправности объекта предыдущей позиции регулирования.

Задачей изобретения является устранение в значительной мере указанных недостатков и создание системы, обеспечивающей без увеличе" нйя количества" проводов связи предотвращение включения управляющих соленоидов гидравлических задвижек при аварийном состоянии водоводной сети и переход на следующую позицию регулирования.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в. устройство, содержащее репейный блок задания временного режима работы, через выходные контакты которого обмотка шагового искателя подключена к источнику питания, выходные контакты шагового искателя подключены к одному концу многопроводной линии связи, по числу объектов управления последовательно соединенные блоки селекции и исполнительные реле, а также по числу объектов управления последовательно соединенные датчики и блоки защиты, введены последовательно соединенные резистивный делитель напряжения, первый транзисторный ключ и управляющий релейный зле- 3 мент, а блоки защиты выполнены в виде вторых транзисторных ключей, включенных между соответствующими проводами другого кон,.ца линии связи и входами блоков селекции, йрйчем вход резистивного делителя напряжения

40 включен в разрыв провода, соединяющего щетку Шагового искателя с одним из полюсов источника питания, а выход управляющего релейного элемента подключен к соответствующему входу релейного блока задания временного режима работы, замыкающий контакт которого включен между коллектором и эмиттером транзистора первого ключа.

На фиг. 1 изображена общая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 — принци50 пиальная электрическая схема цепей управления и коммутации; на фиг. 4 — расположение элементов исполнительного органа (блок селекции,, управляемый соленоид, задви"ма) в колодце.

Устройство состоит из (фиг. 1) магистрапь55 ного напорного трубопровода 1, уложенного в траншее и питаемого насосной станцией 2. Трубопровод 1 имеет несколько ответвлений 3, также уложенных в земле, на которых располо4 жены водопотребители 4. Каждый ряд ответвлений 3 подключен к магистральному трубопроводу 1 с помощью гидравлической задвижки 5, управляемой исполнительным реле (соленоидом) 6.

Каждый соленоид 6 управляется электрическими сигналами, подаваемыми по пятипроводному кабелю 7 от блока управления 8, образованного релейным блоком задания временного режима работы 9 и шаговым искателем 10.

Описываемая в качестве примера схема расчитана на управление двадцатью задвижками. 5, Количество задвижек может быть выбрано другим, в зависимости от необходимости, что не меняет самого принципа устройства. Блок управления 8 содержит четырехраэрядный двадцатипятиконтактный шаговый искатель (коммутатор) 10, четыре реле времени 11, 12, 13, 14, трансформатор 15 с выпрямителем 16, два электромагнитных реле 17, 18, коммутаторы 19 и 20 образуют блок 9.

Устройство содержит также резистивный делитель напряжения 21, первый транзисторный ключ 22, управляющий релейный элемент 23, датчик защиты 24 (фиг. 4), блок селекции 25, блок защиты 26, Устройство работает следующим образом.

Включением тумблера 27 (фиг. 2) подается питание в схему, загорается сигнальная лампа 28.

Затем кнопкой 29 устанавливаются щетки ша- .. гового искателя в первое положение, Выключателями коммутатора 19 устанавливается программа выбора ответвлений 3 на напорном трубопроводе 1, замкнутое положение вьпслючателя из коммутатора 19 соответствует пропуску соответствующего ответвления 3.

Группой переключателей коммутатора 20 устанавливается одна из двух норм времени работы каждого ответвления 3.

В первом положении щеток коммутатора 10 плюс источника питания через контакты 10 — 2 подключается к 1-му проводу кабеля 7, а ми- . нус источника питания через размыкающий 13 — 2 контакт и контакты 10 — 3 к 2-му проводу кабеля 7.

На другом конце кабеля (фиг. 3) напряжение с 1-го и 2-го проводов подается на блок селекции 25. Под действием приложенного напряжения к блоку селекции в нем открывается транзистор 30 и через диод 31 питание подключается к управляющему соленоиду 6. Управляющий соленоид переключает кран (на рисунке не показан), через который поступает давление воды, открывающее гидравлическую задвижку 5, начинается процесс водоснабжения потребителя полива участка.

Одна из двух норм времени выдачи воды выбирается с помощью реле 17 и 18. Если переключатель для первого положения щеток коммутатора в ряду 10 — 4 находится в положении, 781774

1О

25 указанном на фиг. 2, то сбрасывается реле 18 и своим контактом 18 — 1 включает в работу реле времени 12, таким образом норма времени подключения потребителя отсчитывается этим реле времени. По истечении заданного времени водоподачи срабатывает реле 12 и контактом 12 — 1 подает питание к реле 13 и 14, реле срабатывает и раэмыкаюшим контактом 13 — 1 отключается питание от реле времени 12, другим контактом 13 — 2 снимается напряжение с кабеля связи 7, третьим контактом 13 — 3 шунтируется транзисторный ключ 22, чтобы релейный элемент

23 не потерял питания при отключении питания от кабеля связи 7. Примерно через 1 с после размыкания контакта 13 — 1 размыкается контакт

12-1, но контакты реле 13 имеют задержку на замыкание 5 с, за это время реле времени 12 успевает вернуться в исходное положение. Контакты реле времени 14 — 1 имеет задержку 2 с, после размыкания 14 — 1 щетки коммутатора переходят во второе положение и при обесточенном кабеле связи 7, что предотвращает подгорание контактов 10 — 2 и 10 — 3. По истечение . 5 с размыкаюшие контакты 13 — 2 замыкаются и подключается питание к кабелю связи 7 и к реле времени 11 или 12. Под действием приложенного напряжения к следующему блоку селекции 25 (фиг, 3) подключается питание (провода 1-го и 3-го) к управляющему соленоиду

6 этого блока, селекции, происходит открытие следующей гидравлической задвижки, а предыдущая гидравлическая задвижка (работавшая) начинает закрываться после снятия напряжения . с 1-го и 2-ro проводов. Последующие переключения блоков селекции происходят аналогичным

3S образом.

Если щетка ряда контактов 10 — 1 встанет на контакт с замкнутым выключателем в группе коммутатора 19, то катушки искателя 10 получают питание через этот выключатель и размыкающий контакт 10 — 6 и переводят щетки коммутатора в следующее положение. Таким образом происходит исключение иэ работы ответвления 3 трубопровода 1 и, соответственно,4 исключение из водоснабжения одного участка трубопровода.

По окончании работы последнего (двадцатого) ответвления 3 остальные пять положений шаговый искатель проходит быстро, что обеспечивается контактами 10-1, в цепи которых нет выключателей коммутатора 19, и щетки устанавливаются в нулевое положение. В этом положении контакт 10 — 5 размыкается и отклю-! чает питание от программного устройства, водоподача заканчивается.

Для получения многоцикловой работы программного автоматического устройства замыкается тумблер 32, шунтирующий размыкающий контакт 10 — 5. Таким образом, по окончании водоподачи первого цикла щетки коммутатора проходят нулевое положение и останавливаются в первом положении, водоподача начинается сначала.

При появлении воды в колодце выше допустимого уровня, например, при повреждении участка водовода в районе этого колодца, контакты датчика 24 (фиг. 4) замыкаются водой и в цепи базы транзистора 33 (фиг. 3) начинает протекать ток, величина которого определяется сопротивлением 34, сопротивлением диода

35 и сопротивлением водяного промежутка датчика 24, транзистор 33 открывается и через диод 36 подается положительный потенциал на . ограничитель напряжения, собранный на опорном диоде 37 и сопротивлении 38 и включенный в базу транзистора 30. Ток базы транзистора 30 прекращается, транзистор 30 закрывается и отключает питание от управляющего соленоида 6, ток в кабеле связи 7 станет равен нулю. Исчезновение тока в кабеле связи 7 уменьшает до нуля падение напряжения на сопротивлении 39 делителя 21 (фиг. 2). базовый ток транзисторного ключа 22 прекращается и транзистор закрывается, катушка релейного элемента 23 теряет питание, два размыкающих контакта 23 — 1 и 23 — 2 закрываются. Контактом

23 — 2 включается сигнальная лампа 40 аварии, контактом 23 — 1 включается реле 13 и 14. Затем контактом 13 — 1 отключается питание от реле времени 12, другим контактом 13 — 2 снимается напряжение с кабеля связи 7, третьим контактом 13-3 шунтируется транзисторный ключ 22, репейный элемент 23 снова получает питание, сигнальная лампа 40 гаснет, и контактом 23 — 1 отключается питание от реле 13 и 14.

Примерно через 1 с после раэмыкания контакта 13 — 1 размыкается контакт 12 — 1, но контакты реле 13 имеют задержку на замыкание 5 с, эа это время реле времени 12 успевает вернуть. ся в исходное положение. Контакт 14 — 1 имеет задержку 2 с, после размыкания контакта 14 — 1 щетки искателя 10 переходят в следующее положение при обесточенном кабеле связи 7. По истечение пяти секунд размыкающий контакт 13 за. мыкается и подключается питание к кабелю связи 7 и реле времени 11 или 12. Под дей ствием приложенного напряжения к следующему блоку селекции 25 (фиг. 3) срабатывает управляющий соленоид 6 этого блока и происходит открытие задвижки. Таким образом, благодаря дополнительно введенным ключевым устройствам, аварийная задвижка (колодец) может быть выключена из водоснабжения в любой момент времени после подключения питания к аварийному блоку селекции, и программное автоматическое устройство переходит к управлению следующим блоком селекции. Уст781774 ройство также позволяет перед включением в работу автоматической системы с помощью ручного управления (кнопка 29) проверить аварийное состояние каждого колодца, а выключателем коммутатора 19 (фиг. 2) можно сразу исключить иэ водоснабжения аварийные трубопро воды..

Применение несколько усложненной схемы блоков селекции объясняется тем, что при подключении напряжения к двум любым проводам 1 кабеля связи 7 оказывается под напряжением сразу несколько блоков селекции, причем три из них под напряжением прямой полярности, а остальные под напряжением противоположной полярности. Блоки селекции, находящиеся под найряжением противоположной йолярйости, не срабатывают благодаря наличию дискриминатора полярности — диода 31 (фиг. 3). А из блоков селекции, находящихся под напряжением прямой полярности, срабатывает только один находящий-зо ся под полным напряжением питания, так как два других блока селекции оказываются включенными последовательно к двум проводам, находящимся под напряжением, и, благодаря наличию ограничителя напряжения и диода 37 и д сопротивления 38 (фиг. 3), эти блоки не срабатывают. Ограничитель напряжения настроен на напряжение 16 в, а рабочее напряжение в кабеле связи 7 равно 24.

Таким образом, схема селекции, хотя несколько усложнена, позволяет значительно снизить количество проводов кабеля связи 7, так как стоимость в основном зависит от стоимости линий связи. Кроме того, кабельная продукия остро дефицитна, а кабели с большим ко- з5 личеством жил требуют; специального обоснования при применении. Данное техническое решение, кроме того, имеет особо важное значение дпя народного хозяйства, так как оно обеспечивает возможность экономии чистой питьевой воды.

Формула изобретения

Устройство для управления распределенными объектами, содержащее релейный блок задания временного режима работы, через выходные контакты которого обмотка шагового искателя подключена к источнику питания, выходные контакты шагового искателя подключены к одному концу многонроводной линии связи, по числу объектов управления последовательно соединенные блоки селекции и исполнительные реле, а также по числу объектов управления последовательно соединенные датчики и блоки защиты, отличающееся тем,что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит последовательно соединенные резистивный делитель напряжения, первый транзисторный ключ и управляющий релейный элемент, а блоки защиты выполнены в виде вторых транзисторных ключей, включенных между соответствующими проводами другого конца ли= нии;.связи и входами блоков селекции, причем вход резистивного делителя напряжения включен в разрыв провода, соединяющего щетку шагового искателя с одним из полюсов источника питания, а выход управляющего релейного элемента подключен к соответствующему входу релейного блока задания временного режима работы, замыкающий контакт которого включен между коллектором и эмиттером транзистора первого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент С111А N 3591850, кл. 307 — 141, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР Р 383019, кл. G 05 0 23l19, 1971 (прототип).

781774 фиг. 3

Фиг. г

Составитель Л. Птенцова

Техред М. Петко Корректор r Назарова

Редактор М. Габуда

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8133/52 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5