Brevet FR2058228A1 — publié le 19710528

2965Q 1 2058228 La présente invention a trait, dans son ensemble, aux techniques de régulation de procédés ou processus et plus particulièrement à celles de ces techniaues utilisant un calculateur numérique pour la régulation d'une pluralité de procédés. 5 La présente invention est notamment applicable aux dispositifs de régulation d'une pluralité de procédés semblables, simultanément par une seule exécution d'un programme de commande et elle sera décrite avec une référence particulière à une telle disposition bien que 18 on notera que 1'invention, a de plus larges applications 10 comme par exemple le contrôle simultané de procédés différents*, Les dispositifs de régulation de procédés multiples ont jusqu'à présent incorporé des dispositifs à calculateur numérique qui accomplissaient- une série de tests sur les grandeurs de sortie ou d'accès des procédés poi-r chaque procédé L'un des principaux problèmes d'un dispositif de régulation de procédés multiples est que des exécutions multiples des programmes ramifiés sont nécessaires pour réguler les multiples procédés. La fréquence du service de régulation de chacun des procédés dépend 30 de ce fait de plusieurs facteurs, au nombre desquels s le nombre des procédés à réguler, la complexité de la tâche de régulation pour chaque procédé et la variabilité des programmes ramifiés en cause. Puisqu'il existe des limites finies à la vitesse à laquelle le processeur central peut exécuter séquentiellement les programmes 35 ramifiés de test, pour un nombre donné quelconque de procédés à contrôler, la fréquence du service de régulation pour chacun des procédés est aussi limitée. Un autre problème avec les dispositifs de régulation de ce type est que les besoins en mémoires sont très importants du fait kO du besoin d'emplacements de mémoire pour l'emmagasinage des données 70 29650 2 2058228 et des programmes, nécessités par ce type -de processus séquentielo La présente- invention apporte ea neuf un dispositif "de régala»» ti'on*amélioré de- procédés multiples9 qui résout? entre autres 5 les problèmes énumérés ci-dessus , - au moyen d'une interface dé commandé: " 5 qui est compatible avec la plupart des types de calculateurs centraux, La présente invention a pour objet un dispositif de régulatioa de procédés employant unie unité de traitement centrale, tm' dispositif et une méthode pour réaliser simultanément 'des opérations de v,r régulation sur une pluralité de procédés industriels. Selon une forme daescécution de l'invention,, un dispositif de régulatioa de procédés multiples incorpore s des moyens d'intes^ae® d5 entrés pour interroger simultanément uné pluralité "de collections de variables à' régler,- les moyens d8interface■ d8entrée comportant -1'^ des moyens pour rassembler- et présenter--à une unité centrale d© traitement- tme pluralité d® mots de données ayant chacun une structure informationnelle correspondant à lsaccumulation des sorties-- -desdites collections de variables à régler, les moyens d*interface d®entrée- comportant "aussi des moyens pour décoder les adresses des 2rt mots de données rassemblés, indépendamment du nombre de procédés "représentés"- dans chaque sot de données, en vus de transférer les mats- de données à l'unité central© de traitement dans laquelle un® pluralité de mots de commande sont élaborés à partir des"mots de données par l'exécution d'un' programme .de commandej et des moyens 25 A'interface de sortie pour décoder les adresses des mots de commande en irue de les transférer "de l'unité centrale de traitement aux moyens d'interface de sortie,, indépendamment "du nombre de procédés représentés dans chaque mot de'commande, les moyens d'interface de sortie incluant des moyens pour"recevoir et traduire les mots de 30 commande.'en vue d© commander simultanément la pluralité de collections de variables à régler. -Selon un aspect plus limité de l'invention^ les moyens pour rassembler et présenter à l'unité centrale de traitement les mots de données comportent des moyens pour accumuler cSte"à côte des "35 signaux de sortie'-dé'-'même natùre pour chacune"'des'collections des variables'-à-régler""dés" procédés' dans'chacun, dès :'mbts 'de données* ....... . ^ - ' . - „ * * - -• J- - de procédés'' industriels'» '; -;- "1 "" " 5 '"' " kO - ' ïîii-âuts,e'é'63ét"HM:-1-*-invention est de réduire le s'"besoins en bad original 29650 3 2058228 mémoires de l'imité centrale de traitement, dans un dispositif de régulation de procédés industriels multiples. Un autre objet de l'invention, inhérent à son mode de fonctionnement , est d'accroître la fréquence du service de régulation pour 5 chacun des procédés industriels soumis à la régulation; cet avantage résulte soit du fait qu'une unité centrale de traitement détei>-minœ peut réguler un plus grand nombre de procédés que précédemment, soit du fait que la vitesse de travail de l'imité centrale de traitement peut être abaissée. 10 La figure unique est un schéma synoptique de l'invention utilisée dans un dispositif de commande de procédés industriels multiples. La figure unique montre l'invention telle qu'elle est utilisée dans un dispositif de régulation de procédés multiples dans lequel 15 les procédés sont, par exemple, des brûleurs d'un four à brûleurs multiples « La présente invention peut aussi être avantageusement utilisée dans un dispositif d'avertissement, et aussi pour la régulation de plusieurs pompes, ou plusieurs soufflantes, nécessitant des suites 20 de départs et d'arrêts. L'application de cette invention peut être étendue facilement à la régulation en parallèle de collections quelconques d'appareils nécessitant des séquences de programmes de commande similaires. Le dispositif de régulation de procédés multiples est interposé 25 entre une pluralité de procédés A, B, C, D, E, N et une égale pluralité de régulateurs de procédés de même référence. Au procédé A correspond un certain nombre de grandeurs de sortie A1, A2, A3 et Ak et la valeur de chacune de ces variables de sortie est acheminée par line des lignes de données 10 (l), 10 (2), 10 (3) et 10 (k) 30 respectivement, à une interface d'entrée 12 de régulation en parallèle. Ladite interface 12 incorpore une pluralité dfinterrogateurs-rassembleurs 14a, 14b, 14c, l4d et un décodeur d'adresses d'entrée 2k. Un calculateur central 22 incorpore tin programme de commande 35 et il est relié au décodeur d'adresses d'entrée 2k par une ligne de signalisation 26. Le décodeur d'adresses d'entrée 2k débite sur une pluralité de lignes de signalisation 30t attaquant les inter— rogateurs-rassembleurs d'entrée 14a, t4b, 14c, l4d, au moyen de lignes de signalisation individuelles 30a, 30b, 30c, 30d, . L*in-40 terrogateur-rassembleur d'entrée î4a enregistre en continue les 2965Q h 2058228 valeurs des variables Al t B1 9 C1 5 D1 0.,. N1 , par le canal dHias pluralité de lignes d'entrée de données en parallèle désignée dans son ensemble par 16a, Cette information figure dans 11 interrogatem?-rassembleur 14a sous la forme d'un mot de données; XI faut bien 5 comprendre que ce mot de données est collecté d'une façon simultanée, indépendamment du nombre des procédés en cause. Une pluralité de lignes de sortie de données 18a en parallèle (équivalente à la pluralité de lignes d'entrée de données 16a) sortant de 1'interrogateur-rassembleur 14a, constitue une partie du câble 10 omnibus d'entrée 20 du calculateur central 22 i Un arrangement semblable de lignes d'entrée de données et de lignes de sortie d© données, ayant reçu des références appropriées, permet le transfert de chaque mot de données des autres interrogateurs-rassembleurs » 14b s 14c, l4dô Les sorties en parallèle de ces interrogateur s-15 ras sembleurs constituent également une partie du câblage omnibus d8entrée 20 dans le calculateur central 22. Le calculateur central 22 est adapté pour obtenir à partir des mots de données urne pluralité d© ia®ts de commande en exécutant en séquence im programme de commande 20 Une iaterfac© 32 de sortie de régulation en parallèle incorpore iss décodeur d;adresses de sorti® jh et une pluralité de récepteurs-traducteurs 36a,> 36bj, 36cè Une pluralité de lignes de signalisation, repérée dans son ensemble par kot w& du décodeur d'adresses de sortie 34 aux récepteurs-traducteurs 36a. s 36b, 36c respectivement» 25 Un mot de commande pour la pluralité des procédés est envoyé au réeepteur-traducteur de sortie 36a, indépendamment du nombre de procédés à contrôler, et, de la même façon, des mots de commande sont envoyés aux récepteurs-traducteurs de sortie 36b et 36c. Le calculateur central 22 est relié au décodeur d'adresses de sortie 30 34 par une ligne de signalisation 38. Un câble omnibus de sortie 42 relie le calculateur central 22 aux récepteurs-traducteurs respectifs par des lignes de commande de sortie en parallèle 44a, 44b, 44c. Les récepteurs-traducteurs sont reliés par des lignes de régulation de sortie en parallèle 46a, 46b et 46c et par des lignes de régulation 35 de sortie 48 (x), 48 (y) et 48 (z) à des régulateurs de procédés. Le régulateur du procédé A incorpore sur la figure une pluralité de bobines de relais AX, AY et AZ; chaque bobine est reliée à la ligne de régulation de sortie de référence analogue, à l'une de ses extrémités respectives, l'autre extrémité éteint à la terre. 40 Une disposition semblable est représentée pour chacun des autres BAD original 70 29650 5 2058228 régulateurs de procédé, et, avec cette disposition, chacun des relais X est commandé simultanément par le mot de commande associé au récepteur—traducteur 36a. Chacune des bobines de relais Y est de la môme manière commandée par le mot de commande associé au 5 récepteur—traducteur 36b, et les bobines de relais référencées Z sont semblablement commandées par le mot de commande associé au récepteur-traducteur 36c. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivantei L'interface parallèle d'entrée 12 interroge la valeur de chaque 10 variable de sortie de la pluralité de procédés et présente lesdites valeurs au calculateur central 22, sous la forme d'une pluralité de mots de données. L'unité 14a interroge simultanément l'état de celles des variables de sortie de chacun, des procédés, référencées par (l) 15 et assemble le tout en un mot de données Î'Î1 „. . A1 . Les unités l4b9 14c, 14d, de la même façon, interrogent les états de celles des variables de sortie de chacun des procédés9 désignées par (2), (3) et (4) et les assemblent respectivement en mots de données N2... A2S N3 ... A3» et N4 ... A4. XI faut bien comprendre que la longueur 20 de chaque mot de données est telle que les informations recueillies à partir des procédés,et formées de uns et de zéros, lorsqu'elles sont rassemblées contiguëment dans un mot de données, le remplissent complètement. La méthode d'assemblage de chacune des variables des catégories 25 (1), (2), (3) ou (4) en un seul mot de données est particulièrement utile pour les opérations logiques. Ces opérations comprennent le chargement de registres, des opérations ET et OU entre mots de données, le transfert des contenus des registres et le test d'unités périphériques ou d'unités logiques. Cette méthode d'assemblage des 3 0 mots de données peut être également étendue aux opérations mathématiques comprenant l'addition, la soustraction, la multiplication, la division, l'extraction des racines carrées, les c onvers i ons de numérique en analogique, d'analogique en numérique et les opérations logiques associées au débordement des registres,, Une technique de 35 représentation d'une variable mathématique discrète, par l'utilisation d'un UN ou d'un ZERO, est connue sous le nom de conversion stockastique de données. En utilisant cette conversion stockastique» la position A1 dans le premie.r mot de données représenterait ladite variable dans >le procédé A. La position de B1 dansV-lë^premier mot lO de données, représenterait- ladite variable dans le procédé F' et Mo ORIGINAL' 70 29650 6 2058228 ainsi de snd.te0 Chacun des mots de données représenterait la même variable dans tous les procédés de la même façon que les mots de données représentent des données pour des opérations logiqt5.es « Une autre technique pour représenter des variables mathéma-5 tiques discrètes est connue sous le nom de traitement de données à précision multiple„ Selon cette technique, un mot de données est assemblé en des groupes d8éléments binaires, chaque groupe représentant une variable de procédé pour l'un des procédés. Par exercple? si la variable de procédé À1 nécessite huit éléments binaires, la 10 variable B1 autant, et autant pour chacune des autres variable® de catégorie (1 ), il faudra alors, si -un mot de données contient vingt-quatre éléments binaires, N mots de données pour contenir 3 les N variables. L'information est empilée dans un mot de données jusqu'à ce 15 que ce dernier soit rempli, un second mot de données est rempli à son tours et ainsi de suite jusqu'à ce que toutes les variables de sortie des procédés multiples aient été assemblées® Le nombre de .mots'de données„ représentant les variables de sortie de.procédé, dépend du nombre de procédés , du nombre de variables dans chaque ZO procédé, de la longueur d'un mot de données et de la précision requise de la donnée0 Dsiss tous les cas, pour des opérations logiques, le calcula-» tero? central 22 s1 adresse au décodeur d'adresses d'entrée 24, en exécution de son programme de commande,, La sortie du décodeur 2k se 25 fait sur les lignes de signalisation 30 vers l'une des unités 14a, 14b« 14c9 ou 14d » selon leur adresse respective. Le calculateur central 22 lit le mot de données sur la ligne d'entrée de données 209 puis adresse le mot de données suivant, etc., selon une exécution en séquence du programme de commande. Après une seule exécution 30 du programme de commande, le calculateur central 22 a élaboré par des opérations logiques une pluralité de mots de commande qui sont envoyés aœ unités respectives 36a, 36b et 36c, Le calculateur central 22 commande le décodeur de sortie 34 selon qu'il s'agit de réguler les régulateurs X, Y ou Z, dans 35 chacun des procédés» Le décodeur 34 s1 adresse par les lignes de signalisation 40, respectivement à chacune des unités particulières 360.5 36b et 36c. L! interface de sortie de régulation en parallèle reçoit un mot de commande NX ... AX sur une unité 36a» Les mots de commande NT 0 o à ÂY et NZ .,à AZ sont reçus de la même manière dans ko les imités 36b et 36c respectivement» bad original 2965Q 7 2058228 L'imité concernée interprète le mot de commande et le signal de commande correspondant à l'un des régulateurs X, Y, Z. Avec le mot de commande X, tous ceux des régulateurs en X dans les N procédés, sont commandés simultanément indépenda'nment de leur 5 nombre. Les mots de commande Y et Z sont interprétés par les unités 36b et 36c, la première commandant simultanément les régulateurs Y et la seconde commandant simultanément les régulateurs Z. Dans cette seule exécution du programme de commande du calculateur central, des données ont été recueillies à partir de N 10 procédés, chacun d'eux pouvant être dans un état différent, des traitements logiques adéquats ont été réalisés sur les données et les régulateurs ont été alimentés en information de commande afin de réguler indépendamment chaque opération en fonction de ses propres données d'entrée. 15 Bien qu'il ait été décrit ci-dessus une forme particulière de réalisation d'un dispositif et d'une méthode pour la régulation d'opérations multiples, il faut comprendre que les concepts ci-dessus énoncés peuvent être appliqués à d'autres formes de réalisation sans sortir du domaine de 1'invention. Par exemple, 1'invention 20 peut être appliquée pour du contrôle numérique direct dans un dispositif de contrôle incorporant un calculateur central capable d'effectuer des opérations mathématiques soit avec des données stockastiques soit sur des données à précision multiple. bad original 70 29650 2058228 REVENDICATIONS 1o— Dispositif de régulation de procédés multiples incorporant tin calculateur central et au moins une interface de régulation pour* effectuer des opérations de régulation en parallèle, caractérisé : - par des moyens d'interface d'entrée pour interroger simultanément 5 une pluralité de collections de variables de procédés industriels à réguler, chacune desdites collections ayant une pluralité de sorties s « en ce que lesdits moyens d'interface d'entrée comprennent des moyens pour assembler et présenter audit calculateur central œie 10 pluralité de mots d© données, chacun desdits mots de données ayaat line configuration d'éléments biliaires correspondant à l1 aecumtsla™ tion des signaus: desdites sorties desdites collections 5 » en ce que lesdits moyens d'interface d'entrée comprennent également des moyens de décodage des adresses desdits mots de données i 15 assemblés5 le décodage étant indépendant du nombre de procédés I représentés dans chacun desdits mots de données, pour transférer * lesdits mots de données audit calculateur central, ledit calcula— i teur central ayant des moyens pour élaborer une pluralité de mots de commande à partir desdits mots de données par la mise en oeuvre ' 20 desdite moyens d1 élaboration ; j - et par des moyens d'interface de sortie incorporant des moyens de décodage des adresses desdits mots de eoEanande pour transférer 3 ces derniers dudit calculateur central auxdits moyens d'interface de sortie indépendamment du nombre de procédés représentés dans f 25 chacun desdits mots de commande, lesdits moyens d'interface de i sortie comprenant des moyens pour recevoir et traduire lesdits mots 5 de commande pour réguler simultanément ladite pluralité de col- 6 lections de variables de procédés industriels à réguler. s 20 — Interface de régulation selon la revendication 1, carac— ; I 30 térisœ en ce que les moyens d'assemblage et de présentation incorporent des moyens pour accumuler c ont i gaëment dans chacun desdits f mots de données les signaux de sortie d© même nature correspondant i à chacune desdites collections de variables. i é 3.— Interface de régulation selon la revendication 2, carac— j 35 térisée en ce que lesdits moyens du calculateur servant à élaborer ; i des mots de commande incorporent des moyens pour effectuer des î opérations logiques sur lesdits mots de données. i BAD ORIGINÂk* 2965Q 9 2058228 k„- Interface de régulation selon la revendication 3» caractérisée en ce que les moyens du calculateur pour élaborer des mots de commande incorporent des moyens pour réaliser des opérations mathématiques sur lesdits mots de données. 5 5•— Procédé pour réguler simultanément une pluralité de procédés, chaque procédé ayant une collection de variables à réguler de sortie, caractérisé par les étapes suivantes s a) - interrogation et assemblage des variables de sortie en une pluralité de mots de données pour les présenter à une unité 10 centrale de traitement ; b) — décodage d'adresses des mots de données assemblés pour les introduire dans ladite unité centrale de traitements indépendamment du nombre de procédés que chacun des mots de données représente % c) - traitement desdits mots de données dans ladite imité centrale 15 de traitement pour élaborer des mots de commande f d) — décodage d'adresses des mots de commande pour produire des signaux de sortie indépendamment du nombre de procédés représentés dans chaque mot de commande ; et e) — réception et traduction de chaque mot de commande pour réguler 20 simultanément la pluralité des variables de procédés• 6.— Procédé selon la revendication 5» caractérisé en ce que l'étape d'assemblage comprend l'accumulation contiguë dans chacun des mots de données de signaux de sortie de même nature desdites collections de variables. 25 7«- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit traitement comprend des opérations logiques effectuées sur les mots de données. 8.— Procédé selon la revendication 7> caractérisé en ce que ledit traitement incorpore en outre des opérations mathématiques 30 sur lesdits mots de données. bad oftkâfnal