Пульт для системы автоматизированного управления

Авторы патента:

Полезная модель относится к пультам для системы управления технологическим процессом в объектах, в частности к пультам для системы автоматизированного управления двигатель-генератором электростанции. Предлагаемая полезная модель содержит модуль вторичного источника питания, органы управления и индикации, схему интерфейса, схему опроса клавиатуры, функциональную клавиатуру, индикатор, контроллер ввода/вывода, оперативное запоминающее устройство, схему управления индикатором, процессор, постоянное запоминающее устройство, таймер, оперативное запоминающее устройство знакогенератора, два генератора частоты, схему формирования сетки частот, шину магистральную. Полезная модель обеспечивает сокращение связей между процессором, памятью, контроллером ввода/вывода, таймером, схемой опроса клавиатуры за счет соединения их между собой шиной магистральной, повышает надежность эксплуатации пульта. Повышает эффективное быстродействие пульта за счет распараллеливания процессов управления индикатором и обмена информацией с системой автоматизированного управления путем введения специального оперативного запоминающего устройства знакогенератора, двух генераторов частоты и схемы формирования сетки частот. Повышается диагностика пульта за счет введения таймера (счетчика контрольного времени) - производится контроль циклической работы процессора.

Известен пульт системы дистанционного управления (патент РФ №94038977, G05G 1/00 от 10.11.1996 г), содержащий носимый жесткий корпус, ремень крепления, передающую антенну, рукоятку управления движением машины, позиционную рукоятку управления с «n» конечными выключателями, «к» командных органов управления, «n+к» блоков формирования команд с соответствующими блоками питания.

В известном пульте используются аналоговые схемы управления, что снижает быстродействие и технические возможности пульта, а использование беспроводной передачи управляющих сигналов снижает надежность передачи, т.е. достоверность управления пульта.

Известен пульт для системы управления технологическим процессом (патент Франции FR 2659462, G06F 15/46 от 06.03.1990 г., заявитель: фирма CEGELEC, Франция) - прототип.

Известный пульт содержит клавиатуру, внутренний логический блок, канал передачи цифровых данных, логический блок (процессор), память.

Недостатками известного пульта для системы автоматизированного управления являются:

- невысокая надежность пульта из-за использования непосредственных связей между схемами и узлами;

- снижение эффективного быстродействия пульта из-за последовательного процесса выполнения управления индикатором и обмена информацией с объектом управления;

- отсутствие аппаратной диагностики контроля работы пульта.

Предлагаемый пульт для системы автоматизированного управления устраняет перечисленные выше недостатки.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности эксплуатации пульта, эффективного быстродействия и диагностики пульта.

Для достижения указанного технического результата в пульт для системы автоматизированного управления, содержащий модуль вторичного источника питания, органы управления и индикации, схему интерфейса, схему опроса клавиатуры, функциональную клавиатуру, индикатор, контроллер ввода/вывода, оперативное запоминающее устройство, схему управления индикатором, процессор, постоянное запоминающее устройство, при этом первый выход системы автоматизированного управления соединен с входом модуля вторичного источника питания, первый выход которого соединен с первым входом индикатора, а второй выход через органы управления и индикации - с вторым входом системы автоматизированного управления, схема управления индикатором связями управления соединена с вторыми входами индикатора, а информационными связями - с третьими входами индикатора, контроллер ввода/вывода через схему интерфейса кодовыми линиями связи соединен с третьими входами системы автоматизированного управления, функциональная клавиатура первыми выходами соединена с первыми входами схемы опроса клавиатуры, а вторыми выходами - с четвертыми входами системы автоматизированного управления, введены таймер, оперативное запоминающее устройство знакогенератора, два генератора частоты, схема формирования сетки частот, при этом контроллер ввода/вывода, таймер, схема опроса клавиатуры, оперативное запоминающее устройство знакогенератора, процессор, постоянное запоминающее устройство соединены между собой шиной магистральной, второй порт оперативного запоминающего устройства знакогенератора соединен с информационными входами схемы управления индикатором, вход первого генератора частоты через схему

формирования сетки частот соединен с управляющими входами схемы управления индикатором, выходы второго генератора частоты соединены с управляющими входами процессора контроллера ввода/вывода таймера.

На фиг.1 показана структурная схема пульта и его связи с системой автоматизированного управления; на фиг.2 - внешний вид панели дистанционного пульта управления (ДПУ); на фиг.3 - внешний вид панели местного пульта управления (МПУ).

На фиг.1 показано:

1 - система автоматизированного управления (САУ) предназначена для управления дизель-генератором.

2 - пульт управления для САУ предназначен для дистанционного или местного управления САУ:

- включения САУ;

- задания режимов работы САУ;

- отображения на органах индикации хода режимов и состояния дизель-генератора;

- отображения диагностической информации.

3 - модуль вторичного источника питания (ВИП) предназначен для преобразования постоянного входного напряжения питания пульта в ряд постоянных стабилизированных напряжений заданных номиналов и обеспечения гальванической развязки входной и выходных цепей, а также выходных цепей между собой. Питание модуля производится первичным постоянным напряжением 24В. Принцип работы модуля ВИП основан на высокочастотном преобразовании энергии источника 24В в гальванически развязанную энергию постоянного тока.

4 - органы управления и индикации предназначены для включения питания САУ и ДПУ; для отображения наличия питающего напряжения.

В состав органов управления и индикации входят тумблер ПИТАНИЕ (для выдачи команды типа «сухой» контакт в релейный блок прибора САУ на включение питания ДПУ и прибора САУ) и светодиодные индикаторы:

ПИТАНИЕ (для индикации исправного состояния модуля ВИП пульта), СЕТЬ (для индикации наличия входного напряжения сети в приборе САУ) (см. фиг.2).

5 - схема интерфейса предназначена для обмена кодовой информацией с прибором САУ по последовательному интерфейсу ИРПС (20 мА «токовая петля») со скоростью 9,6 кбод.

6 - схема опроса клавиатуры в соответствии с алгоритмом, состоящим из циклического сканирования контактов кнопок клавиатуры, через два регистра и мультиплексор производит циклический опрос состояния кнопок.

7 - функциональная клавиатура предназначена для задания оператором режимов работы дизель-генератора и САУ. Состоит из 10 кнопок без фиксации (см. фиг.2). Рекомендуемый цвет кнопок с гравировкой ДПУ, САУ - зеленый, с гравировкой ПУСК, РАЗБЛОКИРОВКА, ДИАГНОСТИКА, ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЗАЩИТ - белый, с гравировкой СТОП, ОТКЛЮЧЕНИЕ ЗАЩИТ, ВВОД - желтый, с гравировкой ЭКСТРЕННЫЙ СТОП - красный.

8 - трехстрочный электролюминесцентный индикатор предназначен для динамического отображения информации.

9 - контроллер ввода/вывода (микросхема 580ВВ51А) предназначен для приема и передачи кодовой информации, программируемый на обмен 11 -битными словами (включая старт-стоповые биты) со скоростью 9,6 кбод.

10 - таймер (счетчик контрольного времени) предназначен для контроля циклической работы процессора.

11 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) (микросхема 537РУ9А) предназначено для хранения переменной информации в процессе выполнения программ пульта.

12 - схема управления трехстрочным индикатором и ОЗУ знакогенератора формирует управляющие напряжения сеток и анодов индикатора 8 в соответствии с содержимым ОЗУ знакогенератора.

13 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) знакогенератора (микросхема 537РУ9А) предназначено для хранения информации, поступающей

в пульт из САУ. Запись информации в ОЗУ идет под управлением процессора 14. Считывание информации из ОЗУ происходит без участия процессора 14 через регистр промежуточного хранения. При этом адреса ячеек ОЗУ формируются двоичными делителями схемы формирования сетки частот.

14 - процессор (микросхема 1821ВМ85) предназначен для программного управления схемами и узлами пульта.

15 - постоянное запоминающее устройство (микросхема 556РТ7А) предназначено для хранения исходной программы пульта.

16 - схема формирования сетки частот предназначена для получения кратных частот на двоичных делителях.

17 - генератор частоты на 8 МГц предназначен для синхронизации работы схемы управления 12.

18 - генератор частоты на 6 МГц предназначен для синхронизации работы процессора 14, контроллера 9 и таймера 10.

Контроллер 9, таймер 10, ОЗУ 11, 13, процессор 14 и постоянное запоминающее устройство 15 обмениваются информацией между собой посредством общей магистральной шины. ОЗУ знакогенератора 13 вторым портом обменивается информацией со схемой управления 12.

Управляющие команды от нажатой кнопки функциональной клавиатуры 7 и включенного тумблера (см. фиг.2): ВКЛЮЧЕНИЕ ПИТАНИЯ САУ, ЭКСТРЕННЫЙ СТОП, ДПУ, САУ, ПУСК, ВВОД передаются в САУ 1 по релейным связям, СТОП, РАЗБЛОКИРОВКА, ДИАГНОСТИКА, ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЗАЩИТ, ОТКЛЮЧЕНИЕ ЗАЩИТ передаются в САУ 1 по кодовой линии связи через схему 5.

Дистанционный пульт управления (ДПУ) устанавливается на расстоянии до 60 м от прибора САУ на рабочем месте оператора.

Пульт с расположенными на нем органами управления и отображения обеспечивает возможность включения питания САУ, передачу управляющих

команд оператора и прием информации для отображения на индикаторе. Питание пульта осуществляется от источника напряжения прибора САУ.

После включения питания пульта производится выполнение автоматических тестовых проверок, после чего пульт программным способом устанавливается на прием информации из САУ и на опрос функциональной клавиатуры.

Тесты обеспечивают проверку исправности процессора, памяти, устройства индикации, т.е. всех узлов и схем пульта.

При положительном прохождении тестов на индикаторе высвечивается соответствующая информация: ТЕСТ1*, ТЕСТ2*. Символ «*» означает положительный результат теста. Тестирование индикатора производится визуально оператором по оценке правильности вывода тестовой информации на индикатор и по надписи как указано выше.

После включения питания САУ производится выполнение автоматических тестовых проверок прибора САУ, после чего пульт программным способом устанавливается на прием информации из САУ и на опрос функциональной клавиатуры.

Тесты обеспечивают проверку исправности всех блоков и модулей, входящих в прибор САУ, а также целостность цепей датчиков и исполнительных устройств дизеля перед пуском дизель-генератора.

При положительном прохождении тестов на индикаторе высвечивается соответствующая информация: ГОТОВНОСТЬ САУ.

Циклический контроль готовности к пуску продолжается непрерывно до получения в САУ команды оператора на пуск дизель-генератора.

САУ обеспечивает возможность выполнения следующих вариантов пуска дизель-генератора:

- организацию режима «Горячий резерв»;

- программный пуск с предварительным разогревом дизеля;

- экстренный пуск без предварительного разогрева.

Нужный вариант пуска задает оператор с дистанционного пульта управления последовательным нажатием кнопок ДПУ, ВВОД.

Режим пуска с пульта задается кнопкой ПУСК, имеющей три функциональных значения: «ПУСК» (программный), «ЭКСТРЕННЫЙ ПУСК», «ГОРЯЧИЙ РЕЗЕРВ», которые последовательно отображаются в виде «подсказки» оператору на нижней строке индикатора при каждом нажатии кнопки. После выбора нужной «подсказки» оператор нажимает исполнительную кнопку ВВОД, выводящую САУ на автоматическое выполнение выбранного режима.

Далее оператор после прохождения всех технологических этапов пуска дизель-генератора и вхождения его в эксплуатационный режим производит передачу управления с пульта на САУ путем последовательного нажатия кнопок САУ, ВВОД, т.е. управление дизель-генератором выполняется только прибором САУ в автоматическом режиме.

Плановый останов дизель-генератора выполняется оператором путем последовательного нажатия кнопок ДПУ, ВВОД, СТОП, ВВОД.

Экстренный останов дизель-генератора выполняется оператором путем последовательного нажатия кнопок ДПУ, ВВОД, ЭКСТРЕННЫЙ СТОП, ВВОД или автоматически при срабатывании аварийных защит дизель-генератора.

При отрицательном прохождении тестов САУ на индикаторе пульта высвечивается соответствующая информация: НЕТ ГОТОВНОСТИ САУ. Оператор выводит необходимую диагностическую информацию на индикацию поочередно с помощью кнопок ДИАГНОСТИКА, ВВОД. Для выхода из режима «Диагностика» нажать кнопку САУ.

После устранения причины неисправности предупредительная сигнализация может быть обнулена оператором последовательным нажатием кнопок РАЗБЛОКИРОВКА, ВЫВОД на пульте.

Дизель-генератор в дополнение к аварийным защитам имеет неаварийные защиты.

Неаварийные защиты относятся к разряду отключаемых защит. Отключение может произвести оператор до срабатывания защиты с пульта. При наличии признака «Защита отключена» и срабатывании отключаемой защиты САУ выводит на индикацию отрицательный результат контроля и продолжает заданный режим работы. Оператор также на фоне выполняемого режима может снять отключение защит кнопками пульта. В этом случае срабатывание защиты приведет к неаварийному останову дизель-генератора.

Предупредительные защиты подключаются в режиме «Работа». При появлении любого сигнала предупредительной защиты работа дизель-генератора не прекращается, САУ индицирует сигналы «НЕИСПРАВНОСТЬ» и автоматическое диагностирование причины неисправности.

По требованию оператора расшифровка всех сработавших защит может выводиться на индикацию поочередно с помощью кнопок ДИАГНОСТИКА, ВВОД. Для выхода из режима «Диагностика» нажать кнопку САУ.

После устранения причины неисправности предупредительная сигнализация может быть обнулена оператором последовательным нажатием кнопок РАЗБЛОКИРОВКА, ВВОД на пульте.

Устранение дребезга контактов кнопок осуществляется программно.

Местный пульт управления (МПУ) является встроенным в прибор САУ, используется при проведении пуско-наладочных и регламентных работ. Дополнительно к функциям дистанционного пульта управления (ДПУ) он имеет возможность отработки рабочих программ САУ (проведение коррекций) см. фиг.3.

Конструктивные отличия следующие:

МПУ имеет универсальную клавиатуру, предназначенную для проведения технологических работ и состоит из 16 кнопок без фиксации.

Кнопки универсальной клавиатуры имеют гравировку: цифры от 0 до 9, знаки «-» (минус), «.» (десятичная точка), «», «», «/», «х» («х» -функция коррекции).

Функциональная клавиатура имеет дополнительную кнопку с гравировкой СБРОС - рекомендуемый цвет кнопки белый.

Схема 6 (см. фиг.1) ведет опрос состояния кнопок универсальной и функциональной клавиатуры.

В состав органов управления и индикации входят светодиодные индикаторы:

- САУ ГОТОВ (для индицирования сигнала исправности САУ, поступающего из прибора САУ);

- САУ ОТКАЗ (для индицирования сигнала отказа САУ).

Контакты кнопок клавиатур объединены в матрицу 7×4, что позволяет проводить опрос состояния кнопок программно-схемными средствами.

Индикатор СЕТЬ (зеленое свечение) запитывается от источника напряжения прибора САУ.

Индикатор ПИТАНИЕ (зеленое свечение) запитывается напряжением от модуля ВИП пульта.

Индикаторы САУ ГОТОВ (зеленое свечение) и САУ ОТКАЗ (красное свечение) запитываются напряжением от релейного блока прибора САУ.

Пульт для системы автоматизированного управления, содержащий модуль вторичного источника питания, органы управления и индикации, схему интерфейса, схему опроса клавиатуры, функциональную клавиатуру, индикатор, контроллер ввода/вывода, оперативное запоминающее устройство, схему управления индикатором, процессор, постоянное запоминающее устройство, при этом первый выход системы автоматизированного управления соединен с входом модуля вторичного источника питания, первый выход которого соединен с первым входом индикатора, а второй выход через органы управления и индикации - с вторым входом системы автоматизированного управления, схема управления индикатором связями управления соединена с вторыми входами индикатора, а информационными связями - с третьими входами индикатора, контроллер ввода/вывода через схему интерфейса кодовыми линиями связи соединен с третьими входами системы автоматизированного управления, функциональная клавиатура первыми выходами соединена с первыми входами схемы опроса клавиатуры, а вторыми выходами - с четвертыми входами системы автоматизированного управления, отличающийся тем, что он содержит таймер, оперативное запоминающее устройство знакогенератора, два генератора частоты, схему формирования сетки частот, при этом контроллер ввода/вывода, таймер, схема опроса клавиатуры, оперативное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство знакогенератора, процессор, постоянное запоминающее устройство соединены между собой шиной магистральной, второй порт оперативного запоминающего устройства знакогенератора соединен с информационными входами схемы управления индикатором, выход первого генератора частоты через схему формирования сетки частот соединен с управляющими входами схемы управления индикатором, выходы второго генератора частоты соединены с управляющими входами процессора, контроллера ввода/вывода, таймера.