183966. lajstromszámú szabadalom • Villamos szabályozó készülék több, folytonos és állásos jellel leképzett jellemzőjű folyamat szabályozására
1 183 966 2 A találmány tárgya olyan villamos szabályozó készülék, amely valamely folyamat - főleg ipari folyamat - folytonos és állásos jelekkel együttesen leképzett jellemzőit képes irányítani egyedi követelmények szerint és kiviteli alakja független az egyedi követelményektől. Ezt oly módon éri el, hogy a folyamathoz illesztő része a folytonos és állásos jelekkel jellemzett bemeneti és kimeneti információkat azonos módon kezeli és hierarchikus felépítésű. A találmányt olyan összetett ipari folyamatok szabályozására, vezérlésére és ellenőrzésére, azaz irányítására lehet alkalmazni, melyek főleg az energiaiparban, vízgazdálkodásban, kohászatban, vegyiparban és élelmiszeriparban fordulnak elő. Ipari folyamatok irányításához szükséges információk előállítására az esetek egy részében olyan távadókat használnak, melyek a folyamat irányítani kívánt jellemzőjével arányosan, folytonosan változó (pl. 4 és 20 mA közötti egyenáramú) ún. folytonos villamos jelet állítanak elő. Az információk egy másik része kétállapotú, vagyis ún. állásos jel formájában áll rendelkezésre, pl. egy kapcsoló nyitott vagy zárt állapota, amely állapot egy folyamat állapotára jellemző. A villamos szabályozó készülékek ezen jelekből állítják elő azokat a kimenő jeleket, amikkel a beavatkozó szerveket működtetik és ezzel a folyamat jellemzőit megváltoztatva az irányítani kívánt jellemzők valamilyen előírást teljesítenek. Az eddig ismert és széles körben elterjedt megoldások egyik részére az jellemző, hogy külön készüléket alkalmaznak a folytonos és külön készüléket az állásos jelekkel továbbított információk kezelésére és az ilyen különálló készülékeket huzalozással kapcsolják össze az adott feladatnak megfelelően. Ezen megoldás hátránya, hogy a berendezésgyártási munka jelentős részét csak a feladat ismeretében, az adott egyedi esetre vonatkozó tervek elkészülése után lehet elvégezni. Előnyösebbek az olyan megoldások, melyekben mind a folytonos jelekkel, mind pedig az állásos jelekkel jellemzett információkat ugyanaz a számítógép kezeli és állítja elő a szabályozó berendezés kimenő jeleit. A számítógéphez ez esetben különálló készülékeket az ún. háttérszabályozókat kell egyedi huzalozással hozzákapcsolni, hogy egyrészt a biztonsági előírásokat kielégítő félautomatikus és kézi üzemeltetés, másrészt a számítógép és folyamat közti kapcsolat áramköri illesztését ez a különálló készülék elvégezze. Ez a többszintes, ún. hierarchikus felépítés általánosan jellemző azokra a szabályozó berendezésekre, melyek egyidejűleg a folyamat több jellemzőjét irányítják. A találmány alkalmazási területén olyan összetett ipari folyamatok irányítása szükséges, melyekről az információ több folytonos és állásos jel formájában vegyesen áll rendelkezésre, és a hierarchikus felépítés biztonsági okok miatt feltétlenül szükséges. Az ilyen alkalmazásokra megfelelő és ismert megoldások hiányossága, hogy a több jellemző irányítására nem egyetlen készülék, hanem több készülékből álló berendezés szolgál, melyet előregyártott részegységekből a feladat ismeretében huzalozással kell összeállítani. Ezen hiányosság következtében a berendezés gyártási idejének csak kis része az, amit az alkalmazási hely ismerete nélkül, előregyártás keretében lehet felhasználni, a gyártási idő nagyobbik része egyedi jellegű. A találmány célul tűzi ki, hogy az alkalmazási területén fellépő követelmények kielégítésére alkalmas berendezés tulajdonságait egyetlen készülékbe egyesíti, mely készülék gyártásához az alkalmazási hely ismerete nem szükséges. A találmány célul tűzi ki egy olyan villamos szabályozó készülék kialakítását, amely ipari folyamat több, vegyesen folytonos és állásos jellel leképzett jellemzőjének szabályozására képes, hierarchikus felépítésű, tartalmazza a folyamatperifériák illesztéséhez szükséges egységeket, de azok összekapcsolása a készülék központi részét képező mikroszámítógéppel az ipari folyamat egyedi sajátosságaitól függetlenül előregyártható legyen és egyedi huzalozást ne tartalmazzon, az összekapcsolás módja olyan legyen, hogy az a mikroszámítógép működését a lehető legkisebb mértékben lassítsa, ezáltal egy készülék az eddig ismertnél több bemeneti és kimeneti folyamatperiféria kezelésére legyen képes oly módon, hogy az az alkalmazáshoz szükséges üzembiztonsági követelményeket teljesítse. Többcsatornás mikroszámítógéppel vezérelt rendszerek csatolóegységeinek eddig ismert megoldásait ismerteti R. L. KRUTZ: Mikroprocessors and Logik Design. John WILEY Co. 1980. könyv INTERFACING című fejezete. Az említett fejezetben a kétirányú jelátvitel általában szokásos ismert módszerét tárgyalja. Ezen megoldásnak az a hátránya, hogy csak állásos jelek átvitelére alkalmas és nem teszi lehetővé azonos vezetéken egyidejűleg folytonos és állásos jelek kétirányú forgalmazását. Folytonos jelek egyirányú átvitelére alkalmas illesztő egységek szokásos megoldását tárgyalja az előbb említett könyvön kívül még J. A. TITUS; CH. A. TITUS; P. R. RONY, D. G. LARSEN: MICROCOMPUTER-ANALOG CONVERTER SOFTWARE AND HARDWARE INTERFACING. HOWARD W. SAMS CO. INDIANAPOLIS USA 1979. c. könyv. Mindkét említett irodalom részletesen tárgyalja a szabályozóberendezésekben alkalmazott folytonos bemenő és kimenő jelek mikroszámítógéphez csatolásának ismert megoldásait. Valamennyi ismert megoldásnak - így az említett irodalomban szereplőknek is - az a jellemzője, hogy az illesztő egység a folytonos kimenőjel előállítására párhuzamos kiviteli áramköröket és minden áramkörben digital-analóg konvertert tartalmaz. Ebben az esetben a folytonos kimenőjel előállítása az illesztő egységben történik, a folyamatillesztővel való kapcsolódásához külön bemenő és kimenő vezetékekre van szükség. Ebből következik, hogy csak az adott feladat ismeretében lehet az illesztőegységet meghatározni. Az egységesítés szempontjából előnyösebb az az ismert megoldás, amikor nem egy központi illesztőegységet alkalmaznak, hanem minden folyamatillesztő külön-külön tartalmazza azokat az áramköröket, melyek a központi illesztő egységben szokásosak. Ebben az esetben a folyamatillesztők közvetlenül a mikroszámítógép buszvezetékeihez kapcsolódnak. Hátránya ennek a megoldásnak, hogy az előnyeivel arányban nem álló költségnövekedést okoz, mert a nagy darabszámban szükséges folyamatillesztő egységeket bonyolítja. Hátránya továbbá, hogy a mikroszámítógép buszvezetékeihez, annak nagyfokú zavarérzékenysége miatt a folyamatillesztő közvetlenül továbbra sem kapcsolható, ezért ezen megoldások általában párhuzamos/soros átalakítót alkalmaznak a buszvezetékeknél és soros/párhuzamos átalakítót a folyamatillesztő egységnél. Az ilyen rendszerekben a folyamatillesztő egység önmagában egy önálló készüléknek kiképzett célmikroszámítógép, amely vezeték útján kapcsolódik a központi mikroszámítógéphez, ezáltal ún. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
