Спосіб контролю параметрів технологічного процесу

УКРАЇНА (19} UA 01,2880 (із, U (51,7 G06F17/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) СПОСІБ КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРІВ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ 1 (21) 20040604996 •' • (22, 23.06.2004 (24) 16.08.2004 (46, 16.08.2004, Бюл. № 8, 2004 р. (72) Лінчевський Михайло Петрович, Лопатін Володимир Олексійович, Саркісов Володимир Олександрович, Пітірімов Олександр Вікторович, Коток Валерій Борисович, Волчков Іван Іванович, Старовойтов Володимир Гербертович, Хохлов Олег Васильович, Олійников Вадим Вікторович, Бантюков Євген Миколайович (73) ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО ТАЗТРАНЗИТ" (57, Спосіб контролю параметрів технологічних процесів, що включає циклічний вимір значень кожного параметра об'єкта і їхнє запам'ятовування, контроль справності ланцюгів підключення датчиків при виконанні виміру кожного значення параметра, формування коду стану параметра, що характеризує стан вимірюваного параметра об'єкта, який відрізняється тим, що вводять контроль справності каналів опитування датчиків і контроль отриманого значення параметра при кожному вимірі, за результатами усіх видів контролю формують код стану параметра, у якому передбачені розряди для результатів кожного виду контролю, код стану параметра формують після закінчення усіх видів контролю, якщо результати усіх видів контролю виявляться позитивними, тобто ланцюги підключення датчика і канал опитування датчиків справні і вимір значення параметра виконано без помилок, шляхом запису в розряди коду стану параметра, що відповідає кожному видові контролю, нульового коду, або після закінчення виду контролю, результат якого виявився негативним, тобто, якщо ланцюг підключення опитуваного датчика або канал опитування датчика несправні або при вимірі параметра допущена помилка, шляхом запису відповідного коду несправності або помилки в розряди коду стану параметра, що відповідають виду контролю, результат якого негативний, якщо результати усіх видів контролю виявилися позитивними, то отримане значення параметра вважають дійсним вимірюваним значенням параметра і його запам'ятовують і виводять, якщо результат якого-небудь з видів контролю виявився негативним, то як вимірюване значення параметра зберігають значення параметра, отримане при попередньому вимірі, сформований код стану параметра запам'ятовують і порівнюють з кодом стану цього ж параметра, отриманим при попередньому вимірі, якщо порівнювані коди стану параметра збігаються, то відразу переходять до виміру наступного параметра, а якщо не збігаються, то видають сигнал про це, а потім переходять до виміру наступного параметра. 00 00 еч Передбачувана корисна модель відноситься до контрольно-вимірювальної техніки і може бути використаний для контролю процесу виміру параметрів у системах збору і підготовки інформації в автоматизованих системах керування технологічними процесами складних технологічних комплексів, зокрема, у газовій, нафтовій і ХІМІЧНІЙ промисловості. Відомий спосіб оцінки результатів вимірів (А с. СРСР №1541561, кл. G05B23/02, БИ №5, 1990), що полягає в багаторазовому вимірі фізичного параметра з наступним виключенням помилкових результатів і прийнятті за істинне значення величини параметра статистичної оцінки середнього значення за результатами, що залишилися, різни ця між якими менше заданої уставки, при цьому спочатку роблять два виміри, порівнюють різницю результатів виміру з заданою уставкою І встановлюють безпомилковість результатів виміру, при помилковості результату роблять додаткові виміри до одержання безпомилкових результатів, оцінюють середнє значення за результатами вимірів, що не містять помилок. Даний спосіб оцінки результатів вимірів так само, як і спосіб контролю параметрів технологічних процесів, що заявляється, включає вимір значень параметрів об'єкта. Однак, відсутність контролю справності каналу опитування датчиків і контролю отриманого значення параметра, формування за результатами усіх видів контролю коду 2880 стану обмірюваного параметра, його порівняння з попереднім кодом стану цього ж параметра і видачі сигналу при "їхній розбіжності різко звужує функціональні можливості відомого способу і знижує вірогідність отриманого результату виміру значення параметра Відомий спосіб контролю параметра технічного об'єкта {А. с. СРСР №1400330, кл. G06F17/18, БИ №34, 1995), шляхом порівняння його усередненого значення з границями поля допуску, що розділяє безліч значень параметра на придатні і непридатні, при цьому виділяють три зони контролю- зону безумовної придатності, зону безумовної непридатності І зону невизначеності, порівнюють поточне значення параметра з границями зони безумовної придатності, приймають параметр придатним, якщо він знаходиться в межах цієї зони, у противному випадку порівнюють поточне значення параметра з границями зони безумовної непридатності і приймають параметр непридатним при перебуванні його в межах цієї зони, при влученні поточного значення параметра в зону невизначеності контроль здійснюють багаторазово, вимірюючи поточне значення параметра, усереднюючи обмірювані значення і порівнюючи усереднене значення з границями поля допуску, а границі зони безумовної придатності і непридатності визначають як відповідно різницю і суму границь поля допуску і значень випадкової похибки, обраної виходячи з заданих рівнів імовірностей помилок першого і другого роду Даний спосіб контролю параметра технічного об'єкта так само, як і спосіб контролю параметрів технологічних процесів, що заявляється, включає вимір значень параметрів об'єкта. Однак, відсутність контролю справності каналу опитування датчиків і контролю отриманого значення параметра, формування за результатами усіх видів контролю коду стану обмірюваного параметра, його порівняння з попереднім кодом стану цього ж параметра і видачі сигналу при їхній розбіжності різко звужує функціональні можливості відомого способу і знижує вірогідність отриманого результату виміру значення параметра. Найбільш близьким по технічній сутності є спосіб контролю параметрів технічного об'єкта, реалізований у системі контролю параметрів газотурбінного двигуна (Патент України №33516, кл G06F15/00, F02C9/28, Бюл. №11, 2000), що включає попередній контроль справності вимірювального тракту шляхом подачі еталонних сигналів на його вхід і контроль отриманих значень на виході, послідовний вимір значень параметрів газотурбінного двигуна і їхнє запам'ятовування, контроль справності вхідних ланцюгів при виконанні вимірів, формування Інформацм про значення параметрів газотурбінного двигуна і стані вимірювального тракту і його вхідних ланцюгів, і видачу цієї інформацм оперативному персоналові. Даний спосіб контролю параметрів технічного об'єкта також, як і спосіб контролю параметрів технологічних процесів, що заявляється, включає циклічний (послідовний) вимір параметрів об'єкта і їхнє запам'ятовування, контроль справності ланцюгів підключення датчиків при виконанні виміру кожного значення параметра, формування коду 4 стану параметра (інформацм про стан вимірювального тракту і його вхідних ланцюгів) Однак, відсутність контролю справності каналу опитування датчиків І контролю отриманого значення параметра, формування за результатами усіх видів контролю коду стану параметра, що формується після закінчення усіх видів контролю, якщо результати усіх видів контролю виявляться позитивними, або після закінчення виду контролю, результат якого виявився негативним, збереження як обмірюваного значення параметра, при негативному результаті якого-небудь контролю, значення параметра, обмірюваного в попередньому циклі, порівняння сформованого коду стану параметра з кодом стану цього параметра, отриманим при попередньому вимірі, і видачі сигналу, якшо порівнювані коди стану параметра не співпадають, істотно знижує функціональні можливості відомого способу і, як наслідок, знижує вірогідність отриманої інформації про стан об'єктів і технологічного процесу в ціпому, що може привести до виникнення аварійних ситуацій. В основу передбачуваної корисної моделі поставлена задача удосконалення способу контролю параметрів технологічних процесів шляхом розширювання його функціональних можливостей та підвищення вірогідності інформації про хід технологічного процесу. Поставлена задача вирішується тим, що у відомий спосіб контролю параметрів технологічних процесів, що включає циклічний вимір значень кожного параметра об'єкта і їхнє запам'ятовування, контроль справності ланцюгів підключення датчиків при виконанні виміру кожного значення параметра, формування коду стану параметра, що характеризує стан обмірюваного параметра об'єкта, відповідно до корисної моделі введений контроль справності каналів опитування датчиків і контроль отриманого значення параметра при кожному вимірі, за результатами усіх видів контролю формують код стану параметра, у якому передбачені розряди для результатів кожного виду контролю, код стану параметра формують після закінчення усіх видів контролю, якщо результати усіх видів контролю виявляться позитивними, тобто ланцюги підключення датчика і канал опитування датчиків справні і вимір значення параметра виконано без помилок, шляхом запису в розряди коду стану параметра, що відповідають кожному видові контролю, нульового коду, або після закінчення виду контролю, результат якого виявився негативним, тобто, якщо ланцюг підключення опитуваного датчика або канал опитування датчика несправні або при вимірі параметра допущена помилка, шляхом запису відповідного коду несправності або помилки в розряди коду стану параметра, що відповідають виду контролю, результат якого негативний, якщо результати усіх видів контролю виявилися позитивними, то отримане значення параметра вважають дійсним обмірюваним значенням параметра і його запам'ятовують і виводять, якщо результат якого-небудь з видів контролю виявився негативним, то як обмірюване значення параметра зберігають значення параметра, отримане при попередньому вимірі, сформований код стану параметра запам'ятовують і порі 2880 внюють з кодом стану цього ж параметра, отриманим при попередньому вимірі, якщо порівнювані коди стану параметра співпадають, то відразу переходять до виміру наступного параметра, а, якщо не співпадають, то про це видають сигнал, а потім переходять до виміру наступного параметра. Уведення контролю справності каналів опитування датчиків при кожному вимірі дозволяє виявити несправності в каналах зв'язку й в апаратурі, яка використовується при вимірі параметрів, сформувати і видати операторові інформацію про помилку у випадку її виникнення. Уведення контролю отриманого значення параметра при кожному вимірі дозволяє вчасно виявити помилки, що виникли при вимірі значення параметра внаслідок збоїв в апаратурі і дії випадкових факторів, наприклад перешкод, і сформувати і видати операторові інформацію про виниклу помилку. Уведення формування коду стану параметра, його порівняння з отриманим при попередньому вимірі кодом стану цього ж параметра, і видачі сигналу про зміну стану параметра, якщо код стану обмірюваного параметра змінився, дозволяють звернути увагу оператора на виникнення ситуації, що вимагає оцінки і уживання відповідних заходів, а у випадку збігу кодів стану параметра не відволікати оператора. Усе перераховане дозволяє підвищити вірогідність інформації про хід технологічного процесу і створює умови для підвищення якості та ефективності керування за рахунок того, що оператор одержує інформацію не тільки про значення обмірюваного параметра, але і про збої і вихід з ладу окремих засобів виміру, що дає можливість не тільки прискорити усунення несправностей апаратури, але і виключає можливість прийняття рішень по керуванню технологічним процесом за помилковою інформацією. На кресленні приведена система, що реалізує запропонований спосіб (приклад виконання). Система контролю, що реалізує пропонований спосіб - фіг.1, містить датчики виміру параметрів 1-1, 1-2,...,1-п, блок збору інформації 2, до інформаційних входів якого підключені датчики 1-1, 12,...,1-п, пульт оператора 3, пристрій підготовки інформації 4, першу шину 5, що з'єднує пристрій підготовки інформації 4 і пульт оператора 3, другу шину 6, що з'єднує пристрій підготовки інформації 4 і блок збору інформації 2, блок виведення інформації 7, третю шину 8, що з'єднує блок виведення Інформації 7 і пристрій підготовки інформації 4. В окремому випадку блок виведення інформації 7 може бути реалізований за допомогою одного або декількох дисплеїв. Блок збору інформації 2 призначений для видачі по сигналу виклику від пристрою підготовки інформації 4 коду значення вихідної величини викликаного датчика в пристрій підготовки інформації* 4. Пристрій підготовки інформації 4 являє собою програмний пристрій, що організовує циклічне опитування датчиків і перетворення коду вихідної величини датчика, отриманого від блоку збору інформації 2, у значення параметра. Пристрій підготовки інформації 4 може бути реалізований на базі мікропроцесорного комплекту або на базі стандартної ЕОМ. Канал опитування датчиків включає ланцюги блоку збору інформації 2 від його входу до виходу, канал зв'язку - другу шину 6 і ланцюги пристрою підготовки інформації 4. Пропонований спосіб контролю параметрів технологічного процесу реалізується в такий спосіб. Процес виміру значення параметра включає наступні етапи: - подачу пристроєм підготовки інформації 4 сигнали виклику параметра в блок збору інформації 2; - прийом і розшифровку блоком збору Інформації 2 сигналу від пристрою підготовки інформації 4 і підключення відповідного датчика і його аналого-цифрового перетворювача (АЦП), що входить до складу блоку 2 (на кресленні не показане), до каналу зв'язку і далі до пристрою підготовки інформації 4; - прийом пристроєм підготовки інформації 4 кода з виходу АЦП блоку збору інформації 2 і аналіз отриманого коду; - перетворення отриманого коду в значення параметра; - запам'ятовування отриманого значення параметра і видачу його операторові. Пропонований спосіб передбачає наступні види контролю, які виконуються в приведеному нижче порядку: - контроль справності каналів опитування датчиків - здійснюється шляхом виміру часу від моменту подачі сигналу виклику датчика до моменту одержання коду вихідної величини датчика і порівняння обмірюваного часу з установленим значенням, при цьому, якщо обмірюваний час перевищив установлене значення, то можна відразу приймати, що канал опитування даного датчика несправний, а можна повторювати виклик датчика кілька разів підряд, наприклад три, і якщо у всіх випадках обмірюваний час перевищив установлене значення, то тільки тоді приймати, що канал опитування даного датчика несправний; - контроль ланцюгів підключення датчиків - виявлення обриву або короткого замикання в ланцюзі підключення датчика параметра виробляється пристроєм підготовки інформації 4 при аналізі отриманого коду, при цьому наявність обриву виявляється, якщо АЦП блоку збору інформації 2 видав код вихідної величини датчика, менший припустимого мінімального значення, а наявність короткого замикання в ланцюзі підключення датчика параметра виявляється пристроєм підготовки інформації" 4, якщо АЦП блоку збору інформації 2 видав код вихідної величини датчика, що перевищує більше припустиме значення вихідної величини датчика. Даний контроль здійснюється шляхом порівняння коду вихідної величини датчика з установленими значеннями. Так наприклад, при використанні струмового датчика з межами вихідного струму 4-20 міліамперів, якщо код, отриманий пристроєм підготовки інформації 4, відповідає струму значно меншому, ніж 4 міліампери, наприклад, відповідає 0,5 міліампера, то це свідчить про те, що відбувся обрив ланцюга підключення датчика, 2880 якщо код, отриманий пристроєм підготовки інформації 4, відповідає струму більшому, ніж 20 міліампер, то це свідчить про те, що в ланцюзі підключення датчика коротке замикання, якщо ж код, отриманий пристроєм підготовки інформації 4, відповідає струму, що знаходиться в межах від 4 до 20 міліамперів, то це свідчить про те, що датчик і ланцюги його підключення знаходяться в робочому стані; - контроль отриманого значення параметра передбачає контроль перебування отриманого значення параметра в області можливих значень параметра, який виконується шляхом порівняння отриманого значення параметра з граничними значеннями цієї області, і контроль вірогідності отриманого значення параметра, який виконується шляхом визначення імовірності отриманого значення параметра і порівняння її з уставкою вірогідності. Зазначеним вище несправностям або похибкам привласнюють коди, що формують при виявленні відповідної несправності, при невлученні отриманого значення параметра в область значень і при невірогідності отриманого значення параметра. При використанні системи контролю - фіг.1, що реалізує спосіб, попередньо в пам'яті пристрою підготовки інформації 4 виділяють два блоки пам'яті, осередки усередині яких нумеруються однаково - блок збереження кодів стану параметрів і блок збереження поточних значень параметрів. У ці блоки перед запуском системи, що реалізує спосіб, в усі осередки записуються нульові значення, що при роботі будуть замінені на реальні значення. Запуск системи контролю виробляється з пульта 3. Відразу після запуску системи блок виведення Інформації 7 індиціює нульові значення параметрів. Опитування кожного параметра починається з вироблення пристроєм підготовки інформації 4 номера опитуваного (вимірюваного) параметра (відразу після запуску системи це номер першого параметра). Пристрій підготовки інформації 4 запам'ятовує і передає номер вимірюваного параметра в блок збору Інформації 2 і починає вимірювати час від моменту подачі сигналу виклику датчика до моменту одержання коду вихідної величини датчика від блоку збору інформації коду 2 (розглянемо випадок, коли фіксація несправності каналу опитування виробляється тільки при трьох підряд перевищеннях встановленого часу обмірюваним часом від моменту подачі сигналу виклику датчика до моменту одержання коду вихідної величини датчика). Якщо через установлений час після передачі номера параметра від блоку збору інформації 2 не надходить інформація про параметр, то пристрій підготовки інформації 4 другий раз передає в блок збору інформації 2 номер цього ж параметра. Якщо через установлений час після другої передачі номера параметра від блоку збору інформації 2 не надходить інформація про параметр, то пристрій підготовки інформації 4 третій раз передає в блок збору інформації 2 номер цього ж параметра. Якщо час від моменту подачі сигналу виклику датчика до моменту одержання коду вихідної ве 8 личини датчика після першої, після другої або після третьої подачі сигналу виклику не перевищило встановлене значення, то вважається, що канал опитування датчика справний, і переходять до контролю справності ланцюгів підключення датчика. Пристрій підготовки інформації 4 проводить аналіз отриманого коду вихідної величини параметра шляхом порівняння цього коду з відповідними уставками і визначає стан ланцюгів підключення датчика - обрив, коротке замикання ланцюга підключення датчика або робочий стан. Якщо код вихідної величини датчика не порушив ні одну з уставок, то переходять до контролю отриманого значення параметра. Пристрій підготовки інформації 4 перетворює отриманий код вихідної' величини датчика в значення параметра і, використовуючи результати попередніх вимірів, згладжує його. Отримане значення параметра пристрій підготовки інформації 4 порівнює з граничними значеннями області значень параметра. Якщо отримане значення параметра знаходиться в області його значень, то переходять до контролю вірогідності отриманого значення параметра. Пристрій підготовки інформації 4 визначає імовірність появи отриманого значення параметра, використовуючи результати попередніх вимірів значення цього параметра, і порівнює її з заданою уставкою вірогідності Якщо отримане значення імовірності появи отриманого значення параметра не нижче заданої уставки вірогідності, то вважають, що отримане значення параметра вірогідно і є обмірюваним значенням параметра, воно запам'ятовується пристроєм підготовки інформації 4 та индиціюється блоком виведення інформації 7. Крім цього, в усі розряди коду стану параметра записується нульовий код. Отриманий код стану запам'ятовується і порівнюється з його попереднім значенням. Якщо код стану параметра не змінився, то пристрій підготовки інформації 4 переходить до виміру значення наступного параметра. Якщо код стану параметра змінився в порівнянні з його попереднім значенням, то пристрій підготовки інформації 4 видає операторові через блок виведення інформації 7 сигнал та інформацію про зміну стану параметра і пристрій підготовки інформації 4 переходить до виміру наступного параметра. Якщо час від моменту подачі сигналу виклику датчика до моменту одержання коду вихідної' величини датчика при всіх трьох подачах сигналу виклику перевищив встановлене значення, то вважається, що канал опитування датчика несправний. Якщо гіри аналізі коду вихідної' величини датчика виявлено, що його значення порушило одну з уставок, то вважають, що ланцюг підключення датчика несправний, тобто в ньому є або обрив, або коротке замикання в залежності від того, яка уставка порушена. Якщо значення параметра не знаходиться в області значень параметра або імовірність появи отриманого значення параметра нижче уставки вірогідності, то вважають, що при вимірі значення параметра допущена помилка. При виявленні негативного результату якого-небудь виду контролю - при виявленні несправ 2880 ності каналу опитування датчика або ланцюга підключення датчика, або при невлученні отриманого значення параметра в область його значень наступні види контролю не виконуються, значення параметра при виконуваному вимірі, у цьому випадку, а також при невірогідності значення параметра приймається рівним значенню параметра, обмірюваному у попередньому циклі Відразу після виявлення негативного результату якого-небудь виду контролю пристрій підготовки інформацм 4 записує код, що відповідає негативному результатові виду контролю, у ВІДПОВІДНІ розряди коду стану параметра - формує цей код Отриманий код стану параметра, що вимірюється, пристрій підготовки інформацГі 4 запам'ятовує і порівнює з його попереднім значенням Якщо код стану параметра не змінився, то пристрій підготовки інформації 4 10 переходить до виміру значення наступного параметра Якщо код стану параметра змінився в порівнянні з його попереднім значенням, то пристрій підготовки інформації 4 видає операторові через блок виведення інформації 7 сигнал і інформацію про зміну стану параметра і пристрій підготовки інформації 4 переходить до виміру наступного параметра Оператор при одержанні сигналу про зміну стану якого-небудь параметра оцінює виробничу ситуацію і, при необхідності, уживає заходів по коректуванню ходу технологічного процесу Сигнали про апаратурні несправності, що виникли, можуть виводитися безпосередньо обслуговуючому персоналові для інформування про роботу апаратури системи контролю 2-1 ПНІ 1-3 I 2 > Фіг.1 Комп'ютерна верстка Л Литвиненко Підписне Тираж 38 прим Міністерство освгти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова 1,м Київ-42 01601