УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

Полезная модель относится к устройствам, выполненным на базе микропроцессорного контроллера и предназначенным для сбора данных, их обработки и формирования сигналов управления технологическими установками.
Известно устройство управления технологическими установками (см. патент Российской Федерации на полезную модель №32301, М. кл. 7 G05D 29/00, G06F 9/40, опубл. 10.09.2003. Бюл. №25), содержащее модуль процессора, который включает соединенные соответственно микроконтроллер, интерфейс для ввода и вывода цифровых сигналов, блоки питания, а также алфавитно-цифровой индикатор и клавиатуру управления. С целью повышения надежности и эксплуатационных характеристик при использовании в передвижных технологических установках в схему его электропитания включен блок защиты сети от импульсных перенапряжений.
Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности. Устройство представляет собой малый контроллер, предназначенный для автоматизации небольших передвижных технологических установок, смонтированных на транспортных средствах, при этом имеет ограниченную номенклатуру модулей и не допускает расширения.
Известно выбранное в качестве прототипа устройство управления технологическими установками (см. патент Российской Федерации на полезную модель №19183, М. кл. 7 G05В 15/00, Н02В 15/00, опубл. 10.08.2001. Бюл. №22), предназначенное для управления системой поддержания теплового режима и содержащее такой общий с заявляемым устройством существенный признак, как модуль процессора. Модуль процессора известного устройства включает соединенные соответственно микроконтроллер, интерфейс для ввода и вывода цифровых сигналов, блоки питания, алфавитно-цифровой индикатор и клавиатуру управления. В
устройство также входит, как минимум, один модуль ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов. Указанный модуль ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов включает первую часть, например, контроллер, который соединен со второй частью, например, согласующими элементами датчика, с возможностью передачи информации. Модуль ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов известного устройства соединен с модулем процессора системной шиной по единому сетевому протоколу.
Недостатками известного устройства являются пониженная надежность, обусловленная отсутствием электрической развязки блоков устройства, например, от датчиков, и ограниченная область применения. Данное устройство предназначено для управления системой поддержания теплового режима небольшого по площади помещения или здания с привязкой к контроллерам-индикаторам температуры и электрическим нагревателям. Следовательно, в устройстве используется ограниченная номенклатура оборудования и датчиков.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание такого устройства, в котором новые блоки, обеспечивающие электрическую развязку частей модулей ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов, место их установки, а также новые связи между новыми и известными блоками позволяют повысить надежность устройства и изолировать его составляющие от внешнего, например, электромагнитного воздействия, а наличие связи системной шины с новыми элементами предлагаемого устройства расширяет область его применения за счет возможности использования разнофункциональных оборудования и датчиков.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагается устройство управления технологическими установками, содержащее, как и наиболее близкое к нему, модуль процессора, который включает соединенные соответственно микроконтроллер, интерфейс для ввода и вывода цифровых сигналов, блоки питания, алфавитно-цифровой индикатор и клавиатуру
управления. Известное устройство содержит также, как минимум, один модуль ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов. Указанный модуль включает первую часть, например, контроллер, который соединен со второй частью, например, согласующими элементами датчика, с возможностью передачи информации, при этом указанный модуль ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов связан с модулем процессора системной шиной.
В отличие от известного, в предлагаемом устройстве с интерфейсом модуля процессора системной шиной соединена лишь первая часть модуля ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов, и, кроме того, первая и вторая части модуля ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов электрически разобщены, например, с помощью устройства развязки, установленного между ними.
На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства в общем виде, на фиг.2 представлена блок-схема устройства в случае организации управления подогревателями газа.
Устройство управления технологическими установками (фиг.1) содержит модуль процессора 1, который обеспечивает выполнение логических функций, связь модулей и внешних устройств, управление, контроль, сигнализацию, настройку и индикацию. Модуль процессора 1 включает соединенные соответственно микроконтроллер 2, интерфейс 3 для ввода и вывода цифровых сигналов, блоки питания (БП) 4, алфавитно-цифровой индикатор 5 и клавиатуру управления 6. Известное устройство содержит так же, как минимум, один модуль 7 ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов (МВВ). Модуль 7 ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов включает первую часть 8, например, контроллер, который соединен со второй частью 9, например, согласующими элементами датчика, с возможностью передачи информации. Указанная первая часть 8 модуля 7 ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов соединена с интерфейсом 3 модуля процессора 1 системной шиной 10. Первая 8 и вторая 9 части модуля 7 ввода
и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов электрически разобщены, например, с помощью устройства развязки 11, установленного между ними.
Состав и количество используемых в устройстве модулей 7 ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов определяется назначением устройства и алгоритмом его функционирования.
x
Первая часть 8 каждого из модулей 7 ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов связана входом (выходом) с системной шиной 10, а выходом (входом) соединена с устройством развязки 11. Вторая часть 9 каждого модуля 7 выходом (входом) подключена к устройству развязки 11, а входом (выходом), например, к внешним элементам датчиков (исполнительных устройств) соответственно. В зависимости от выполняемых задач устройство укомплектовано необходимым количеством ММВ 7, а именно: от 7 до 7модулей ввода и/или вывода аналоговых или цифровых сигналов.
К примеру, для обеспечения в устройстве управления технологическими установками только функции сигнализации (на чертеже не показано) используется один модуль 7 ввода аналоговых сигналов, первая часть которого 8 представляет собой контроллер, с одной стороны, связанный выходом с системной шиной 10, а с другой, входом - с устройством развязки 11. В этом случае, вторая часть 9 представляет собой аналого-цифровой преобразователь (АЦП), с одной стороны, соединенный входом с внешними элементами датчика (например, преобразователем температура-сопротивление), а с другой стороны, выходом - с устройством развязки 11.
1
5
В случае организации управления подогревателями газа с жидкостным теплоносителем, используемыми против гидратообразования в системах регулирования газораспределительных пунктов и станций, в предлагаемом устройстве (фиг.2) используются, например, МВВ 7...7, первая часть 8 которых выполнена в виде контроллеров.
1
Модуль ввода аналоговых сигналов 7 в качестве второй части 9 содержит схему, предназначенную для подключения контрольного электрода
пламени (внешний элемент ионизационного датчика пламени) и используется для передачи в модуль процессора 1 информации о наличии пламени горелки.
Модуль ввода аналоговых сигналов 7 в качестве второй части 9 содержит АЦП, предназначенный для подключения, например, двух преобразователей температура-сопротивление (внешние элементы двухканального датчика температуры) и используется для передачи в модуль процессора 1 информации о температурах.
3
Модуль ввода аналоговых сигналов 7 в качестве второй части 9 содержит схему, предназначенную для подключения потенциометра (внешнего элемента датчика положения газовой заслонки) и используется для передачи в модуль процессора 1 информации о положении заслонки.
4
Модуль ввода цифровых сигналов 7 в качестве второй части 9 содержит схему, предназначенную для подключения, например, восьми выходов типа «механический контакт» (внешних элементов датчиков аварийных защит подогревателя) и используется для передачи в модуль процессора 1 информации о срабатывании дискретных датчиков.
5
Модуль вывода цифровых сигналов 7 в качестве второй части 9 содержит схему, предназначенную для подключения, например, шести внешних исполнительных устройств (электромагнитных клапанов, управляющих подачей газа, электропривода плавного управления положением газовой заслонки и т.д.) и используется для передачи на исполнительные устройства необходимых управляющих сигналов.
Устройство работает следующим образом.
x
x
х
В качестве первых частей 8 МВБ 7...7 используются, например, контроллеры. При подключении блоков питания 4 происходит первичная инициализация микроконтроллера 2 в модуле процессора 1, а также контроллеров в части 8 узлов 7...7 (питание на контроллеры узлов 8 поступает через интерфейс 3 и системную шину 10). В первых частях 8 модулей 7...7запускается самодиагностика контроллеров и устанавливается информационная связь по системной шине 10 между всеми модулями устройства.
x
х
х
х
Далее, например, информация с датчиков, подсоединенных ко вторым частям 9 модулей 7...7, через устройства развязки 11 поступает в соответствующие контроллеры частей 8 модулей 7...7 ввода аналоговых или цифровых сигналов, где обрабатывается и по системной шине 10 подается через интерфейс 3 в микроконтроллер 2 модуля процессора 1. Под управлением микроконтроллера 2 происходит обработка данной информации. При этом возможна настройка посредством клавиатуры 6 и алфавитно-цифрового индикатора 5 параметров обработки информации в контроллерах частей 8, и, при необходимости, ее индикация индикатором 5. При этом модулем процессора 1 осуществляется выдача информации и управляющих воздействий через интерфейс 3 на системную шину 10. Информация и управляющие воздействия далее через контроллеры частей 8 модулей вывода 7...7аналоговых или цифровых сигналов, и устройства развязки 11 поступают на вторые части 9 модулей 7...7, связанные с исполнительных устройствами.
х
При этом в случае воздействия на устройство вредного внешнего влияния, например, электромагнитного, возникающие помехи не проникают в первые части 8 МВВ 7...7, системную шину 10 и модуль процессора 1 за счет наличия в каждом МВВ устройств развязки 11, что приводит к надежному функционированию устройства в условиях помех.