УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДИСКРЕТНЫМИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
DEVICE TO CONTROL DISCRETE ELECTROTECHNICAL SYSTEMS

Изобретение относится к области автоматизации, в частности к способам и устройствам управления дискретными электротехническими системами промышленного, сельскохозяйственного и иного назначения.
Известно устройство управления электротехническими системами, в которых применяют дискретные (релейно-контакторные) аппаратные средства управления, а для использования которых создают специальные алгоритмы функционирования и технические реализации применительно к конкретным управляемым устройствам, процессам или их элементами [Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. - М.: «Энергия», 1969. - 544 с.; Каминский Е.А. Как сделать проект электроустановки. - М.: Энергия, 1980. - 120 с.]. Недостатками известного технического решения являются сложность схем реализации, значительные затраты времени и материальных ресурсов при создании и отладке новых устройств, низкая унификация устройств управления разных систем и применений. Подобные электротехнической системы в настоящее время создаются также на базе программируемых логических контроллеров, что упрощает их аппаратную реализацию, однако методика и подходы к их разработке также время- и трудоемки, не всегда эффективны и требуют высокой квалификации разработчика.
Задачей предлагаемого изобретения является сокращение затрат времени и материальных ресурсов при создании и внедрении новых устройств управления электротехническими системами, унификация устройств управления электротехническими системами разных назначений и применений.
В результате использования предлагаемого изобретения сократятся время, материальные затраты при создании и внедрении новых устройств управления разных назначений и применений.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в устройство управления дискретными электротехническими системами введены блок средств управления ходом технологического процесса, блок участков рабочего цикла, управляемый коммутатор, при этом электрическая схема устройства реализуется в виде n одинаковых цепей, состоящих из одного средства управления ходом технологического процесса и одного входа рабочего технологического устройства электротехнической системы, где n - количество средств управления ходом технологического процесса, при этом выход блока состояния средств управления ходом технологического процесса соединен с первым входом управляемого коммутатора, выход блока участков рабочего цикла соединен со вторым входом управляемого коммутатора, причем первый выход управляемого коммутатора соединен с входом первого средства управления ходом технологического процесса, выход которого подключен к входу первого рабочего технологического устройства электротехнической системы, второй выход управляемого коммутатора соединен со входом второго средства управления ходом технологического процесса, выход которого подключен ко входу второго рабочего технологического устройства электротехнической системы, n-й выход управляемого коммутатора соединен со входом n-го средства управления ходом технологического процесса, выход которого подключен ко входу n-го рабочего технологического устройства электротехнической системы.
Суть изобретения поясняется фиг.1-3. На фиг.1 показана структурная схема устройства по способу. Фиг.2-3 иллюстрируют применение предлагаемых способа и устройства. На фиг.2 дана технологическая схема управляемого процесса работы оборудования для мойки молочных линий на животноводческих фермах, на фиг.3 - диаграмма работы этого оборудования.
В состав устройства входят блок средств управления ходом технологического процесса 1, блок участков рабочего цикла 2, управляемый коммутатор 3, средства управления ходом технологического процесса 4, 6, …, 8. Позициями 5, 7, …, 9 на фиг.1 обозначены входы рабочих технологических устройств электротехнической системы, функционирующие под управлением средств управления ходом технологического процесса 4, 6, …, 8. Выход блока средств управления ходом технологического процесса 1 соединен с первым входом управляемого коммутатора 3, выход блока участков рабочего цикла соединен со вторым входом управляемого коммутатора 3. Первый выход управляемого коммутатора 3 соединен с входом первого средства управления ходом технологического процесса 4, выход которого подключен к входу первого рабочего технологического устройства 5 электротехнической системы, второй выход управляемого коммутатора 3 соединен с входом второго средства управления ходом технологического процесса 6, выход которого подключен ко входу второго рабочего технологического устройства 6 электротехнической системы, n-й выход управляемого коммутатора 3 соединен со входом n-го средства управления ходом технологического процесса 8, выход которого подключен ко входу n-го рабочего технологического устройства 9 электротехнической системы.
Устройство работает следующим образом.
Блок средств управления ходом технологического процесса 1 при работе устройства определяет состояние («включено» или «выключено») для каждого средства управления ходом технологического процесса 4, 6, …, 8 и соответственно рабочего технологического устройства 5, 7, …, 9 электротехнической системы для каждого временного участка рабочего цикла электротехнической системы.
Блок участков рабочего цикла 2 содержит информацию о продолжительности каждого временного участка циклограммы работы электротехнической системы, а также информацию о том, в каком состоянии («включено» или «отключено») находится каждое средство управления ходом технологического процесса 4, 6, …, 8 на каждом временном участке циклограммы работы электротехнической системы. Кроме этого, в блоке участков рабочего цикла 2 размещены сведения о том, как начинают или завершают каждый временной участок циклограммы работы электротехнической системы, а именно по времени (при этом известна длительность каждого временного участка циклограммы работы электротехнической систем) либо аппаратными средствами (при этом определены конкретные средства управления ходом технологического процесса 4, 6, …, 8, работающие на каждом временном участке циклограммы работы электротехнической системы, а также состояние («включено» или «отключено») этих средств управления ходом технологического процесса 4, 6, …, 8 для каждого временного участка циклограммы работы электротехнической системы). Информация в блоке участков рабочего цикла 2 может быть представлена в виде таблицы состояния, строки или в другом удобном для использования виде.
Управляемый коммутатор 3 контролирует ход выполнения технологических процессов и в процессе реализации рабочего цикла электротехнической системы для каждого временного участка определяет необходимость включения или отключения средств управления ходом технологического процесса 4, 6, 8 и соответственно рабочих технологических устройств 5, 7, …, 9 и выдает команды для включения или отключения соответствующих средств управления ходом технологического процесса 4, 6, 8 на каждом временном участке циклограммы работы электротехнической системы. Средства управления ходом технологического процесса 4, 6, 8 включают в момент начала каждого временного участка циклограммы работы электротехнической системы или оставляют во включенном состоянии согласно информации в блоке участков рабочего цикла 2.
Применение предлагаемого устройства рассмотрим на примере системы автоматизации оборудования для мойки молочных линий на животноводческих фермах (фиг.2). Управляемый рабочий технологический цикл функционально этой системы разделен на шесть фаз, каждая из которых относится к одному из двух режимов (фиг.3): режим А (две фазы) - преддоильное ополаскивание и режим Б (четыре фазы) - последоильная промывка. Алгоритм, реализуемый системой автоматизации, должен обеспечивать выполнение перечисленных операций.
Для фаз 1, 2 (фиг.3) перечень средств управления ходом технологического процесса можно представить следующим образом:
a
а
а
а
а
а
а
а
1
2
3
4
5
6
7
8
2
1
, , , , , , ,  с, с,
перечень участков рабочего цикла:
паузы1
х.в
2
воды
возд
воды
возд
воды
1
возд
в
возд
t t c t t t t t c t t-t
м.н
возд
паузы2
возд
воды
возд
воды
возд
сушки
возд
воды
паузы2
м.н
(t-t), t, t, t, t, t, t, (t-2t-2t-t),t
а информацию блока участков рабочего цикла в виде таблицы состояния средств управления ходом технологического процесса:
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
с<sub>2</sub>
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
с<sub>1</sub>
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Элементы таблицы состояния средств управления ходом технологического процесса (индикаторы состояния средств управления ходом технологического процесса) указывают, в каком состоянии (1 - «включено» или 0 - «выключено») находится каждое из n средств управления ходом технологического процесса на каждом из m участков рабочего цикла рабочего цикла электротехнической системы. При этом число строк в таблице состояния средств управления ходом технологического процесса равно количеству средств управления ходом технологического процесса n, а число столбцов таблицы состояния средств управления ходом технологического рабочего цикла электротехнической системы равно количеству участков рабочего цикла m электротехнической системы. Порядковые номера строк таблицы состояния средств управления ходом технологического и порядковые номера элементов перечня средств управления ходом технологического электротехнической системы совпадают и соответствуют друг другу. Порядковые номера столбцов таблицы состояния средств управления ходом технологического и порядковые номера перечня участков рабочего цикла рабочего цикла электротехнической системы соответствуют друг другу и порядку следования участков рабочего цикла в ходе выполнения рабочего цикла электротехнической системы.
Согласно информации, содержащейся в блоке средств управления ходом технологического процесса и в блоке участков рабочего цикла, управляемый коммутатор производит включение или отключение средств управления ходом технологического процесса и соответствующих рабочих технологических устройств для реализации управляемых процессов мойки оборудования промывки молока на всех временных участках рабочего цикла фаз 1, 2. Алгоритм функционирования предлагаемого устройства для фаз 3-6 рабочего цикла системы аналогичен.
Таким образом, электрическая схема устройства реализуется в виде n одинаковых цепей, состоящих из одного средства управления ходом технологического процесса, выход которого подключен ко входам соответствующих рабочих технологических устройств. При создании предлагаемого устройства не требуется разработка сложных алгоритмов и схем управления. Процесс разработки устройств различного назначения и применения унифицирован. Для любого устройства достаточно составить список средств управления ходом технологического процесса, список участков рабочего цикла и таблицу состояния средств управления ходом технологического процесса, а затем для каждого участка рабочего цикла, средствами управления ходом технологического процесса совместить элементы этих списков с соответствующими элементами таблицы состояния средств управления ходом технологического процесса.
Использование предлагаемого устройства позволит существенно сократить затраты времени и труда при создании и внедрении новых устройств управления оборудованием и устройствами различного применения, выполнение этих работ не требует высокой квалификации разработчиков, созданные на основе предлагаемых способа и устройства электротехнической системы управления для различных устройств имеют одинаковую структуры, алгоритм работы и отличаются только количеством и типами средств управления ходом технологического процесса, состояния, загрузки, длительностью участков рабочего цикла рабочего цикла электротехнической системы.