Устройство для автоматического управления производственными процессами

р, ОП ИЕ-я"

ИЗОЬРЕТЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11)547727

К АВТОРСКОМУ СВИД (61) Дополнительное к авт. сви (22) Заявлено 19.08,74 (21) 2053280/24 (51) М. Кл.еаоб В в 02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.02.77. Бюллетень № 7 (53) УДК

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

681. .078 (088.8) (45) Дата опубликования описания03.06.77 (72) Авторы изобретения

В. В. Тарасов, Ю. Н. Камынин и Н. Н. Нестеренко (71) Заявитель Конотопский ордена Трудового Красного Знамени электромеханический завод "Красный металлист" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ

20

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в дискретных системах управления, например, в угольной и горнорудной промышленности для автоматизации лоточно-транспортных систем на поверхности шахт и обогатительных фабрик, обмена вагонеток па поверхности и в шахте, водоотлива, управления стрелками и сигналами на рельсовом транспорте.

Известны устройства для автоматического управления производственными процессами, используемые в уголы.ой и горнорудной промышленности и содерЖащие блоки ввода с прямым и инверсными выходами, блоки памяти и задержки с прямыми и инверсными выходами, программный блок, блок считывания информации, выходные олоки (1),(2). Однако в этих устройствах для реализации произвольных логических операций цизъюнкции и коньюнкции над переменными каждая из переменных должна вводиться в устройство с прямым и инверсным значением, вследствие чего каждый из каналов ввода переменных, задержки и памяти должен быть снабжен элементом НЕ, что усложняет устройство и увеличивает его стоимость.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство для автоматического управления производственными процессами, содержащее элементы НЕ, программный блок, первый и второй выходы которого соединены через первый элемент ИЛИ с первыми пятью входами программного блока, третий выхî I, которого соединен со входом блока задержки, четвертый и пятый выходы — со входами блока памяти, а шестой и седьмой выходы — со входами олока вывода, выход блока памяти соешшен с шестым входом программного блока, выход блока задержки соединен с седьмым входом программного блока, и входов устройства соединены с и последующими входами программного блока. (и+2) соответствуюищх выходов которого сое;пшсны со входамп второго элемента ИЛИ (3).

К недостаткам этого устройства относится то, что в нем на кажцый входной канал ввода переменных устанавливается элемент НЕ специально для преобразования прямых входных сигналов инверсные и наоборот. Введение на входы устройства элементов НЕ усложняет его и увеличиваег стоимость. Причиной введения элементов НЕ на входы устройства является принятая структура связей между его блоками и универсальность назначения, требующая обеспечения реализации устрой547727 ством любых логических функций, содержащих в качестве аргументов переменные как прямого, так и инверсного значения.

Для реализации логической операции конъюнкция, например, вида Zn = А, А, А, ° A4 в этом устройстве ее необходимо преобразовать к виду: и т "Z "S "4=A< A А5+А4 где А1, А, А., А, — символы входных переменных с прямыми и инверсными значениями, что требует инвертирования входных сигналов.

Для реализации логической операции дизъюнкция, например, вида Хп1=А,+А +А +А, требуется также инвертирование входных сигналов от леременных А и А .

Целью изобретения является упрощение устройства для автоматического управления производственными процессами за счет уменьшения ". зличества элементов схемы.

При такой схеме связей реализация логической операции конъюкции, например, вида Zn=А, А, X 40 Аз - А, осуществляется следующим образом: Zn =

=A, Аг Аз A4 = А1 Аз Аг A 4 =(А1.Аз) ° (А,+

+ А4), а операция дизъюнкция, например, вида

Z rn= А, + Аг+ Аз+ А, таким ооразом: Z — — А, +

+Аг + Аз + А4 = (А1 + Аг) + (Аз + А„) = (А1 + Аг)+ 45

+(Аз Аа) .

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для автоматического управления производственными процессами: на фиг. 2 — развернутая программная таблица состояний. 50

Устройство состоит из программного блока 1, содержащего приемники информации 2, программирование которых осуществляется при помощи программоносителя 3. Каждому входному каналу

А — An соответствует два выхода, один из кото- 55 рых подсоединен ко входу приемника информации, выход которого подсоединен к одному из входов элемента И 4, а второй выход подсоединен ко входу приемника информации, выход которого подсоединен к одному из входов элемента ИЛИ 5 60

3ro достигается тем, что устройство содержит цва элемента И и третий элемент ИЛИ, причем входы устройства соединены с и последующими входами программного блока, последние (n+2) выхода которого соединены со входами первого 25 элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И и через первый элемент HE-с первым входом третьего элемента

ИЛИ, выход которого соединен с (2n+8)-м входом программного блока, выход второго. элемента ИЛИ 30 соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и через второй элемент НŠ— со вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с (2п+9) - м входом программного блока, выход блока памяти соединен с (2n+10)-м входом программного блока, выход блока задержки соединен с (2п+11)-м входом программного блока.

Выход элемента И 4 соединен непосредственно с одним из входов элемента И 6 и через инвертор HE

7 с одним из входов элемента ИЛИ 8.

Выход элемента ИЛИ 5 соединен непосредственно со вторым входом элемента ИЛИ 8 и через инвертор НЕ 9 — со вторым входом элемента И 6.

Выходы элементов И 6 и ИЛИ 8 через приемники информации 2 и 2 объединены между собой по схеме ИЛИ 10, выход которой при помощи приемников информации соединен со входами блоков вывода 11, задержки 12, памяти 13. Выходы блоков задержки и памяти соединены посредством приемников информации со входами элементов И 4 и ИЛИ 5, причем каждый выход блоков задержки и памяти соединен непосредственно с одним из элементов И 4 и ИЛИ 5.

Программный блок 1 представляет собой коммутатор сигналов, который может быть выполнен в виде механического устройства с вращающимися программоносителями 3 в виде, например, диска или цилиндра с выбитыми на нем отверстиями по определенной программе согласно заданному алгоритму управления, чем обеспечивается разрешение или запрещение прохождения сигнала через приемники информации, выполненные, например, в виде фотодиодов. В качестве источников сигналов могут быть использованы световые лучи, воздушный поток, магнитная энергия, импульсы электрического тока, ядерное излучение. Приемник информации 2 представляет собой элемент с ключевой характеристикой, в качестве которого могут быть использованы фотоэлементы, пневмо элементы, элементы магнитной техники, детекторы ядерного излучения.

Блок вывода 11 представляет собой набор из нескольких выходных усилителей и выполняет функции усиления выходных сигналов.

Блок задержки 12 представляет собой набор из нескольких элементов задержки с входами включения Х и выходами" . Блок выполняет функции задержки сигналов.

Блок памяти 13 представляет собой набор из нескольких элементов памяти, каждый из которых имеет входы включения Х, входы отключения

Х, и выходы P. Блок выполняет функции запоминания сигналов, Предложеное устройство реализует алгоритмы управления, представленные совокупностью логических и временных функций дизъюнктивной или конъюнктивной формы.

Таблица состояний (фиг. 2) имеет строки и столбцы, в которых программируются значения отдельных входных и выходных сигналов, а также вид реализуемой операции (конъюнкция или дизыонкция), Входные строки А, P, L А, Р, ь предназначены для программирования ожидаемых прямых сигналов (сигнал должен быть) и ожидаемых инверсных сигналов (сигнал отсутствует) от переменных А, P и Г. Выходные строки предназначены для программирования значений одной из

547727

60 переменых Х<, Хо, Х и X . Две промежуточные строки таблицы предназначены для программирования вида реализуемой операции И или ИЛИ, причем в каждом столбце программируется выполнение только одной операции.

Каждый столбец таблицы состояний à, à ...а„ соответствует одному состоянию системы (такту) и предназначен для программирования значений входных переменых и сотвествующих им значений выходных переменных. Запрограммированные наборы тактовых состояний системы отображают технологический цикл автоматизируемого процесса управления.

Работа устройства для автоматического управления производственными процессами заключается в следующем.

Входные сигналы от технологических дат яков поступают на входы А — А . Каждый иэ входных

II сигналов поступает одновременно на входы двух приемников информации 2, программироватле которых осутцествляется в соответствии с программной таблицей состояний на программоносителе 3, программного блока 1, работа которого заключается в непрерывном перемещении программоносителя над соотвествующими приемниками информации в соотвествии с программной таблицей состояний.

Выходные сигналы с запрограммированных приемников информации поступают на входы элементов И 4 и ИЛИ 5, на каждом из которых при реализации операции конъюнкция, происходит совпадение отдельно ожидаемых прямых (на элементе И 4) и инверсных (на элементе ИЛИ 5) сигналов, а при реализации операции дизъюнкция эти элементы выполняют, соответственно, логические операции — положительное и отрицательное

ИЛИ.

Выходные сигналы с элементов И 4 и ИЛИ 5 поступают непосредственно на первые входы соответственно элементов И 6, ИЛИ 8 и через инверторы

НЕ 7, НЕ 9 на вторые входы элементов ИЛИ 8, И 6, таким образом, при реализации операции конъюнкция выходной сигнал появляется на выходе элемента И 6, а при реалйзации операции дизъюнкция — на выходе элемента ИЛИ 8.

Выходные сигналы с элементов И 6 или ИЛИ 8 поступают на соответствующие входы приемников

1 информации 2, 2, которые программируются в соответствии с программной таблицей состояний.

Выходные сигналы с приемником информации 2 или 2 поступают на входы элемента ИЛИ10, II выход которого через запрограммированные приемники информации воздействует на входы блоков вывода 11, задержки 12 и памяти 13, Усиленные выходные сигналы с блоков вывода воздействуют на исполнительные устройства, а выходные сигналы с блоков задержки и памяти в виде обратной связи заводятся на входы приемников информации аналогино входному сигналу.

Принцип работы схемы устройства для автоматического управления производственными процессами рассмотрим на конкретном примере.

Допустим, необходимо реализовать операцию конъюнкцию, записанную в следующем виде:

, =А,.А. А,An

Для этого необходимо запрограммировать два приемника информации, соответствующие входам

А, A> в группе ожидаемых прямых сигналов и цва приемника информации, соответствующие входам A»A>,в группе ожидаемых инверсных сигналов. Таким образом,при наличии сигналов на входе образовавшегося двухвходового элемента И4 появляется сигнал "1", а при отсутствии сигналов на входах А> и An на выходе образовавшегося двухвхадоиого элемента ИЛИ 5 появляется сигнал "0", который после инвертирования на элементе НЕ 9 преобразовывается в "1" и совместно с

"1" от элемента И 4 поступают на входы элемента И

6, единичный выход которого через запрограммированньп1 приемник информации 2, соответствующий операции конъюнкпия, поступает на вход элемента ИЛИ 10. Выходной сигнал "1" с элемента

ИЛИ 10 поступает на вход блока вывода 11 через запрограммированный приемник информации 2.

Для реализации операции цизъюнкция, записанной. например, в виде п=, +A +Аэ+An, необхолима запрограммировать два приемника информации, соответствующие входам А, А. в гну ц1с ожицаемых инверсных сигналов и два приемника информации, соответствующие входам А,, Ап в группе ожидаемых прямых сигналов. Таким образом, при наличии сигналов " Г* на входах А или А> на выходе элемента ИЛИ 5 появляется сигнал "1", а при отсутствии сигнала на одном из входов А или

А на выходе элемента И 4 появляется сигнал "О", который после инвертирования на элементе НЕ 7 преобразовывается в "1" и совместно с "Г от элемента ИЛИ 5 поступает на входы элемента ИЛИ

8, единичный выход которого через запрограммированный приемник информации 2, соответ 11 ствующий операции дизъюнкция, поступает на вход элемента ИЛИ 10. Выходной сигнал "1" с элемента

ИЛИ 10 поступает на вход блока вывода 11 при помощи запрограммированного выходного приемника информации.

Технико — экономическая эффективность от реализации изобретения зависит от выбранной элементной базы r» количества и титов (типоразмеров в зависимости от количества входной и выходной информации) устр -.йств. Для автоматического управления процесса.ги в угольной и горнорудной промышленности при изготовлении устройств с количеством в..адов от 5 до 100 и выше реализация изобретения позволяет экономить от 25 цо 100 элементов НЕ на ка:.;; ом устройстве.

547727

<Рормула изобретения

Устройство для автоматического управления производствеными процессами, содержащее элементы НЕ, программныи блок, первый и второй выходы которого соединены через первый элемент

ИЛИ с первыми пятью входами программного блока, третий выход которого соединен со входом олока задержки, четвертый и пятый выходы — со входами блока памяти, а шестой и седьмой выходы— со входами блока вывода, выход блока памяти соединен с шестым входом программного блока, выход блока задержки соединен с седьмым входом программного блока, И входов устройства соединены с д последующими входами программного блока, (n+2) соответствующих выхода которого соединены со входами второго элемента ИЛИ, о тл ича ю щее ся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит два элемента И и третий элемент ИЛИ, причем входы устройства соединены . n последующими входами программного блока, последние (n+2) выхода которого соединены со входами первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с (2n+8) входом программного блока, выход второго элемента ИЛИ соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и через второй элемент HE co вторым входом второго элемента И, выход которо1О ro соединен с (2n+9) входомпрограммного блока, выход блока памяти соединен с (n+ 10) входом программного блока, выход задержки соединен с (2 тт +11) входом программного блока.

Источники информации, принятые во внимание

1я при экспертизе:

Авторское свидетельство СССР Р 276516, М. Кл. G 06 F 7/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР Р 433477, М. Кл. G 06 F 7/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР Р 300879, М.Кл. G 06 F 5/18, 1969, (прототип) .