Научно-исследовательский комплекс имитации систем автоматического управления технологическими процессами
Полезная модель относится к классу регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использована для исследования систем автоматического управления технологическими процессами.
Техническим результатом настоящей полезной модели является возможность одновременного моделирования различных технологических процессов с использованием одного модуля имитации.
Указанный результат достигается путем введения дополнительных рабочих мест и распределении между ними информации, получаемой с модуля имитации.
В состав научно-исследовательского комплекса входит модуль имитации технологических процессов и четыре идентичных рабочих места. Модуль имитации технологических процессов включает в себя ЭВМ, коммутационные модули (каждому рабочему месту соответствует один коммутационный модуль), модуль имитации ошибок, коммутационная панель. Рабочие места включают в себя ЭВМ, коммутационную панель, блок приема сигналов от имитатора, программируемый логический контроллер с количеством контактов достаточным для подключения дополнительных устройств, датчик температуры, датчик усилия, датчик давления, температурная камера. В состав температурной камеры входят нагревательный элемент, вентилятор и датчик температуры.
Полезная модель относится к классу регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использована для исследования систем автоматического управления инженерными системами зданий и технологическими процессами производства строительных материалов.
Наиболее близким из известных аналогов является Система для моделирования технологических процессов (Патент РФ 
2256208, МПК-G05B 15/00). Система включает в свой состав персональный компьютер, аналоговые модули, модули термопар и термосопротивлений, модули имитации исполнительных механизмов, калибратора и реле с индикацией. Персональный компьютер с помощью интерфейса персонального компьютера соединен с интерфейсом узловой шины, а интерфейс узловой шины соединен с управляющим процессором, управляющий процессор связан с интерфейсом полевой шины, интерфейс полевой шины соединен с аналоговым модулем, модулями дискретных сигналов, модулями термодатчиков. При этом к модулям через шины и интерфейсы подключены эталонный источник, реле с индикацией, термопара, термосопротивление, калибратор, имитаторы исполнительных механизмов.
Недостатком устройства является невозможность одновременного моделирования различных технологических процессов с использованием одной установки.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - возможность одновременного моделирования различных технологических процессов с использованием одного модуля имитации. Обеспечение такой возможности важно с точки зрения организации исследовательского процесса, в частности, одновременного исследования различных систем автоматического управления.
Сущность технического решения состоит во введении дополнительных четырех рабочих мест и распределении между ними информации, получаемой с модуля имитации, для одновременного моделирования четырех различных технологических процессов.
На Фиг.1 изображена структурная схема полезной модели.
В состав научно-исследовательского комплекса входит модуль (стенд) имитации технологических процессов (1) и четыре идентичных рабочих места (2). Модуль имитации технологических процессов включает в себя ЭВМ (3), которая генерирует электрические сигналы идентичные электрическим сигналам конечных устройств (датчиков) систем автоматического управления в тех или иных технологических процессах (согласно программно реализуемой математической модели). Далее сигналы по шине передаются на коммутационные модули (4). Каждому рабочему месту соответствует один коммутационный модуль. На коммутационных модулях сигналы разделяются: 30% передаются на модуль имитации ошибок (5), 70% передаются на коммутационную панель (6). На модулях имитации ошибок (соединенных с ЭВМ) сигналы изменяются, в соответствии с заданным алгоритмом, имитируя неисправности: электрические наводки, обрывы и т.п. После модулей имитации ошибок сигналы также передаются на коммутационную панель (6).
С коммутационной панели модуля имитации технологических процессов сигналы по шине распределяются между четырьмя идентичными рабочими местами. На модулях автоматического управления сигналы приходят на коммутационную панель (7). С коммутационной панели сигналы передаются по шине на блок приема сигналов от имитатора (8). Блок приема сигналов от имитатора представляет собой клеммы, которые коммутируются с помощью набора одножильных проводов с программируемым логическим контроллером (9). Порядок коммутации зависит от имитируемого технологического процесса и типа передаваемых сигналов. Кроме того, с целью повышения наглядности практических работ, к программируемому логическому контроллеру подключены: датчик температуры (10), датчик усилия (11), датчик давления (12), температурная камера (13). В состав температурной камеры входят нагревательный элемент, вентилятор и датчик температуры. Она предназначена для моделирования температурных процессов (в частности, управления температурой в помещении). Программирование контроллера и визуализация процессов управления (посредством специального программного обеспечения) осуществляется с помощью ЭВМ (14), соединенной по шине с программируемым контроллером.
Описанный научно-исследовательский комплекс обладает универсальностью и имеет возможность включения в его состав других устройств, используемых в системах автоматического управления, путем их подключения свободным контактам программируемого логического контроллера (9). Благодаря этому, комплекс позволяет проводить тестирование совместимости (интероперабельности) устройств, работающих в одной системе автоматического управления.
Таким образом, предлагаемый научно-исследовательский комплекс позволяет решать задачу одновременного моделирования различных технологических процессов с использованием одного модуля имитации на базе ЭВМ, что позволяет повышать производительность научно-исследовательской работы.
1. Научно-исследовательский комплекс имитации систем автоматического управления технологическими процессами, содержащий блок имитации на базе ЭВМ, генерирующей электрические сигналы, идентичные сигналам конечных устройств (датчиков) систем автоматического управления в тех или иных технологических процессах, согласно программно реализуемой математической модели, отличающийся тем, что в него введены четыре рабочих места для одновременной имитации четырех различных технологических процессов, причем для обеспечения возможности подключения четырех рабочих мест, модуль имитации технологических процессов включает в себя дополнительно четыре коммутационных модуля, принимающих сигналы с ЭВМ и передающих их далее на входы модулей имитации ошибок и на входы коммутационных панелей, с выходов которых сигналы передаются на входы коммутационных панелей рабочих мест, с выходов каждой из которых передаются на входы блоков приема сигналов от имитатора, с выходов которых, с помощью набора одножильных проводов, сигналы передаются на контакты программируемых логических контроллеров (подключенных к ЭВМ оператором на каждом рабочем месте), к контактам которых подключены датчик температуры, датчик усилия, датчик давления, температурная камера (в состав которой входят нагревательный элемент, вентилятор и датчик температуры).
2. Научно-исследовательский комплекс по п.1, отличающийся тем, что наличие незадействованных контактов на программируемом логическом контроллере обеспечивает возможность подключения к научно-исследовательскому комплексу других устройств, используемых в системах автоматического управления.
