Система автоматичного аналізу багатокомпонентних потоків

Изобретение относится к системам контроля управления и регулирования газовых и жидкостных многокомпонентных потоков и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой, металлургической и други х отраслях промышленности. Известна система автоматического анализа многокомпонентных потоков, содержащая анализатор, вторичный прибор, коммутатор газового потока, связанный с анализатором, командный прибор, блок сигнализации и управляющий модуль [1]. Однако известная установка не позволяет определять одновременно несколько компонентов в одном потоке. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является система автоматического анализа многокомпонентных потоков, содержащая коммутатор газового потока, командный прибор, Nанализаторов, N-вторичных приборов, N-управляющих модулей вторичными приборами, инвертор, логический сумматор, управляющий модуль коммутатора газового потока и стабилизатор давления, вход которого соединен с выходом коммутатора газового потока, а выход - с входами каждого из N-анализаторов, выходы которых соединены с первым входом каждого из соответствующих N-вторичных приборов, выход командного прибора соединен с входом инвертора и входом управляющего модуля коммутатора, выход которого соединен с входом коммутатора газового потока, выход инвертора подключен ко второму входу каждого из N-вторичных приборов, выходы которых соединены с каждым из управляющих модулей вторичными приборами, и с соответствующими входами логического сумматора, выход которого соединен с вторым входом управляющего модуля коммутатором, выходы каждого из N-управляющих модулей вторичного прибора соединены соответственно с третьим входом каждого из N-вторичных приборов (2). Известная система позволяет быстро и надежно определять несколько компонентов в одном потоке, но она ограничена количеством потоков, принимаемых системой. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения неограниченного количества потоков, принимаемых системой. Для решения этой задачи предложенная система автоматического анализа многокомпонентных потоков, содержащая коммутатор газового потока, командный прибор, N-анализаторов, N-вторичных приборов, Nуправляющих модулей вторичными приборами, инвертор, логический сумматор, управляющий модуль коммутатора газового потока и стабилизатор давления, вход которого соединен с выходом коммутатора газового потока, а выход - с входами каждого из N-анализаторов, выходы которых соединены с первыми входами каждого из соответствующих N-вторичных приборов, второй выход командного прибора соединен с входом инвертора и со вторым входом управляющего модуля коммутатора, выход которого соединен со входом коммутатора газового потока, выходы каждого из N-управляющих модулей соединены соответственно с управляющим входом каждого из N-вторичных приборов, которая, согласно изобретению, дополнительно содержит фазоинвертор, N(q1)-вторичных приборов, N(q-1)-yпpaвляющих модулей вторичными приборами, qN-1-логических сумматоров и qN-блокираторов вторичных приборов, вход каждого из которых соединен с выходом инвертора и параллелен сигнальному входу соответствующего qN-вторичного прибора, подключенного к входу инвертора так, что все qmпараллельных шин, вы ходящих с инвертора, распределены по одной на все m-сигнальных входов каждого qвторичного прибора, выход каждого из которых соединен с входом своего управляющего qN-логического сумматора, второй вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего qN-блокиратора вторичного прибора, выход логического сумматора соединен со входом соответствующего управляющего модуля, первый выход командного прибора соединен со входом фазоинвертора, выход которого подсоединен к первому входу управляющего модуля коммутатора газового потока. Заявляемая система позволяет точно, быстро и надежно определять одновременно несколько компонентов в одном потоке при неограниченном количестве потоков, поочередно принимаемых системой. На чертеже представлена блок-схема системы автоматического анализа многокомпонентных потоков. Система состоит из коммутатора газового потока 1, соединенного входом с управляющим модулем 2, а выходом - со стабилизатором давления 3, выход которого соединен со входами каждого из N-анализаторов 4, выходы каждого из которых соединены с информационным входом каждого из соответствующи х qN-вторичных приборов 5, командный прибор 6. соединенный первым выходом с входом фазоинвертора 7, а вторым - со вторым входом управляющего модуля, qN-блокираторов 8 вторичных приборов, вход каждого из которых соединен с выходом инвертора 9 и параллелен сигнальному входу соответствующего qN-вторичного прибора 5, выходы каждого из qN-блокираторов 8 и каждого из qN-вторичных приборов 5 подключены к входам своего управляющего qN-логического сумматора 10, выход которого соединен с входом соответствующего управляющего модуля 11,выход которого подключен к управляющему входу каждого из qN-вторичных приборов 5. Все qm-параллельных шин, вы ходящих с инвертора, 9 распределены по одной на все m-сигнальных входов каждого q-вторичного прибора. Система работает следующим образом. Командный прибор 6 формирует на своем первом выходе последовательный код с периодом 2Тр, в котором сигнал "1" присутствует в течение времени Тп и сигнал "0" - остальное время. Время Тр выбирается при настройке системы и равно времени регистрации результатов анализа вторичными приборами 5. На своем втором выходе командный прибор 6 формирует сигнал обратного параллельного кода, в котором уровень сигнала "0" присутствуе т на каждой из параллельных выходных шин командного прибора 6 в течение времени Т, а затем перемещается на следующую шину в порядке возрастания их номеров и далее по циклу. Период Т является временем вызова одного потока на анализ и выбирается при настройке системы при условии, что Т должно быть кратным периоду 2Тр. Командный прибор 6 выдает одновременно сигналы: с первого своего выхода сигнал "1" на входфазоинвертора7исовторого своего выхода - обратный параллельный код на вход инвертора 9 и на второй вход управляющего модуля 2. Фазоинвертор 7, выполняя логическую функцию "НЕ", на свой выход выдает сигнал "0", который поступает на первый вход управляющего модуля 2. Это т сигнал "0" является блокирующим для второго входа управляющего модуля 2 и присутствует в течение времени Тр, достаточного для регистрации результатов анализа предыдущего потока, вызванного на анализ. По истечении времени командный прибор 6 формирует на своем, первом выходе следующий сигнал "0" и выдает его на вход фазоинвертора 7. На выходе фазоинвертора 7 появится сигнал "1". Поступив на первый вход управляющего модуля 2, этот сигнал разблокирует его второй вход. Сигнал обратного параллельного кода, поступив на управляющий модуль 2, преобразуется и усиливается в нем. На выходе управляющего модуля 2 сформируется управляющая команда, которая поступает на управляющий вход коммутатора 1. По этой команде очередной поток, подключается к выходному коллектору коммутатора 1. Коммутатор потоков 1 по командам управляющего модуля 2 подключает поочередно к своему вы ходному коллектору поступающие на его вход потоки 1, 2, .... qm и далее циклично. Подключенный к выходному коллектору коммутатора 1 очередной поток подают на вход стабилизатора давления 3. Стабилизированный по давлению поток из стабилизатора направляется одновременно на входы всех анализаторов 4, количество которых равно числу измеряемых системой компонентов анализируемого потока. После анализаторов 4 потоки поступают в сбросной коллектор (на чертеже не показан). Прохождение многокомпонентного потока через анализаторы 4 вызывает в каждом из них автоматическое изменение выходного сигнала в сторону достижения соответствия с величиной концентрации измеряемого анализатором 4 компонента в анализируемом потоке. На достижение такого соответствия расходуется время. Так называемое время анализа одного потока. Каждый анализатор 4 работает соответственно с q-вторичными приборами 5, подключенными параллельно к его выходу, Количество q вторичных приборов 5 для каждого анализатора 4 выбирается, исходя из общего количества qm потоков, поступающих на вход коммутатора 1, и количества каналов, применяемых в системе многоканальных вторичных приборов 5. Выходной сигнал каждого анализатора 4 поступает одновременно на все измерительные входы каждого своего вторичного прибора 5. Выходной сигнал каждого анализатора 4 поступает одновременно на все измерительные входы каждого своего вторичного прибора 5. Реагируя на изменение входного сигнала каждый вторичный прибор 5 в течение времени Та (анализ одного потока) выходит на показания по своей шкале, соответствующие величине концентрации измеряемого своим анализатором 4 компонента в анализируемом потоке. Эти показания остаются неизменными в течение интервала времени Тр регистрации результатов анализа очередного потока. Регистрация результатов анализа производится одним изчисла q вторичных приборов 5, подключенных к своему анализатору 4 в период времени Тр, когда командный прибор 6 по окончании истекшего периода времени Т очередной раз изменяет обратный параллельный код на своем втором выходе. Остальные (q-1) вторичные приборы 5 остаются блокированными для регистрации. Таким образом, результаты анализов первых потоков на входе коммутатора 1 1, 2, 3, .... qm регистрируются только первыми вторичными приборами 5 из числа q, подключенных к своим анализаторам 41+4N. Результаты анализов следующих потоков [(m+1),(m+2),(m+3),...2m] регистрируются только вчоричными приборами 52 из числа q, подключенных к своим анализаторам 41+4N. Результаты анализов последних потоков [(q-1)m+1, (q-1)m+2, (q-1)m+3...qm] регистрируются вторичными приборами 5q из числа q, подключенных к своим анализаторам 41+4N. Сказанное рассмотрим на примере одного первого анализатора 41 со своим вторичным прибором 51+5q . Остальные анализаторы 42+4N совместно со своими вторичными приборами 5 1+5q работают одновременно и аналогично. Пусть на время Т очередного цикла анализа потоков вызван для анализа второй поток из числа 1, 2, 3,...qm потоков на входе коммутатора 1 подачей сигнала "1" (высокого уровня) на вторую выходн ую шину инвертора 9 командным прибором 6. Этот сигнал поступает на второй сигнальный вход вторичного прибора 51 и блокиратора 81. На остальных сигнальных входах вторичного прибора 51 и вторичных приборов 52-5q будут сигналы "0" (низкого уровня). Блокираторы 81-8q , выполняя логическую функцию "ИЛИ-НЕ", на своем выходе имеют: блокиратор 81 выходной сигнал "0", блокираторы 82-8q -выxoдныe сигналы "1". Выходные сигналы блокираторов 81-8q поступают на первый вход логических сумматоров 101-10q соответственно. Вторичные приборы 51-5q пропускают через себя входной сигнал со своих сигнальных входов на выходную шину при условии совпадения номеров вызванного на анализ входного потока и подключенного для регистрации информационного канала во вторичном приборе 5 или не пропускают входной сигнал в случае несовпадения упомянутых номеров. Так как на сигнальных входах вторичных приборов 52-5q уровень сигнала "0", то на их выходе будет выходной сигнал "0" (низкого уровня). Поступивший от командного прибора 6 через инвертор 9 очередной командный сигнал несет информацию следующего номера, в нашем примере, второго, вызванного на анализ потока, поэтому он нарушает ранее автоматически установившееся согласование между номерами ранее вызванного на анализ потока и установившимся во вторичном приборе 51 информационного канала, подключенного для регистрации. В этой ситуации при входном сигнале "1" на втором сигнальном входе вторичного прибора 51 его выходной сигнал будет соответствова ть "0" (нулевому уровню). Выходные сигналы вторичных приборов 51-5q поступают на второй вход логических сумматоров 10 1-10q соответственно. Так как на входы логического сумматора 101 поступают сигналы "0" от блокиратора 81 и вторичного прибора 51, то на его вы ходе будет выходной сигнал "0" (низкого уровня). Так как на входы остальных сумматоров 10 1-10q поступают сигналы от блокираторов 82-8q высокого уровня "1", а от вторичных приборов 51-5q низкого уровня - "0", то выходные сигналы логических сумматоров 102-10q будут соответствовать "1" (высокому уровню). Выходные сигналы логических сумматоров 101-10q поступают соответственно на вход управляющих модулей 111-11q . Управляющие модули 111-11q работают как двухпозиционные регуляторы обратного действия. Поэтому поступающий на вход управляющего модуля 111 входной сигнал "0" преобразуется в выходную команду "1", а поступающие на вход управляющих модулей 112-11q сигналы "1" преобразуются в вы ходную команду "0". Выходные команды управляющих модулей 111-11q поступают на управляющие входы вторичных приборов 51-5q . Так как на управляющий вход каждого вторичного прибора 52-5q поступает команда "0", то механизм регистрации внутри вторичного прибора не включается. Команда "1" на управляющем входе вторичного прибора 51 включает его механизм регистрации. Вторичный прибор 51 регистрирует результаты анализа предыдущего (первого) потока в течение времени Тр секунд. По истечении этого времени во вторичном приборе 5i происходит автоматическое изменение номера информационного канала в сторону его увеличения на единицу. Это приводит к новому соответствию номеров вызванного на анализ очередного потока, в нашем примере второго, и подключенного для очередной регистрации, в нашем примере второго, информационного канала. В случае совпадения номеров на выходе вторичного прибора 51 снова появится выходной сигнал "1" (высокого уровня). Изменение выходного сигнала на выходе вторичного прибора 5 i с низкого уровня - "0", на высокий уровень "1", приводит через логический сумматор 101 и управляющий модуль 111 к автоматической остановке механизма регистрации во вторичном приборе 51. По истечении времени Тр регистрации командный прибор 6 на своем первом выходе изменяет выходной сигнал "1" на сигнал "0". Этот сигнал через фазоинвертор 7 преобразуется в обратный ему сигнал "1" м в качестве разрешающей команде поступает на первый вход управляющего модуля 2, Управляющий модуль 2 по разрешающей команде на своем первом входе воспринимает информацию на своем втором входе, преобразовывает и усиливает ее. На выходе управляющего модуля 2 формируется управляющая команда коммутатору 1. По команде управляющего модуля 2 коммутатор 1 подключает очередной входной поток (в нашем примере второй) к своему вы ходному коллектору. Новый очередной поток, в нашем примере второй, поступает через стабилизатор давления 3 на вход анализаторов 41-4N. Через время Та анализаторы 41-4N отработают свои выходные сигналы на соответствие концентрациям измеряемых компонентов во втором анализируемом потоке. По истечении этого времени командный прибор 6 выдает новый очередной обратный параллельный код, который содержит номер следующего потока, вызванного на анализ - третьего. Сигнал этого кода через инвертор 9 поступает на вход вторичных приборов 51-5q и блокираторов 81-8q , но лишь один вторичный прибор 52 отзовется на него: он зарегистрирует результат анализа второго потока и подключит Очередной, теперь уже третий, информационный канал для регистрации, а управляющий модуль 2 подключен ко входу анализаторов 41-4N третий поток для анализа. Система продолжает работать в цикличном режиме.