УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1994 года по МПК G08B17/10 

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике, в частности к автоматическим системам для обнаружения и анализа взрывоопасных концентраций горючих газообразных веществ и их смесей, и может быть использовано в системах контроля, например при создании системы мониторинга окружающей среды, автоматической системы безопасности, контроля и управления морских стационарных платформ и плавучих буровых установок континентального шельфа.

Наиболее близким к изобретению является устройство для сигнализации, содержащее датчики, выполненные в виде камер с двумя пробоотборниками и установленными в них детекторами, мультиплексор, блок вычитания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), три регистра, три блока элементов И, два блока сравнения, два блока оперативной памяти, цифроаналоговый преобразователь, два поверочных баллона и синхрогенератор.

Недостатки устройства - низкая функциональная надежность, заключающаяся в невозможности выполнения контроля каждым датчиком измерительного канала устройств всех контролируемых точек по месту установки датчиков с пробоотборниками, невозможность контроля зоны по адресу неисправного датчика и перераспределения нагрузки.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для сигнализации; на фиг. 2 - функциональная схема синхрогенератора; на фиг. 3 - функциональная схема формирователя синхросигнала; на фиг. 4 - функциональная схема измерительного блока.

Устройство для сигнализации содержит (фиг. 1) датчики 1, каждый из которых выполнен в виде камеры с установленным в ней детектором 2, измерительные блоки 3, первый 4, второй 5 и третий 6 регистры, первый 7 и второй 8 поверочные баллоны, элемент ИЛИ 9, по числу датчиков газовые переключатели 10 и противопламенные фильтры 11, дополнительный управляемый вентиль 12, управляемые вентили 13 и 14 соответственно первого 7 и второго 8 поверочных баллонов, по числу датчиков управляемые двухвходовые клапаны 15, одновходовые клапаны 16 и пробоотборники 17, отводной канал 18 магистрали и синхрогенератор 19, имеющий пусковой вход 20, вход 21 "Калибровка", выход 22 управления отводным каналом магистрали и установочные входы 23, адресные выходы 24, выход 25 разрешения считывания и передачи данных, выход 26 управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и передачи данных, выход 27 управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и разрешения считывания, первые выходы 28 разрешения записи, выходы 29 разрешения считывания и вторые выходы 30 разрешения записи, а также установочный вход 31 устройства, его первый 32 и второй 33 сигнальные выходы.

Синхрогенератор 19 (фиг. 2) содержит формирователи 34 и элемент ИЛИ 35. Формирователь 34 синхросигнала (фиг. 3) содержит первый 36 и второй 37 триггеры, первый 38, второй 39, третий 40, четвертый 41 , и пятый 42 элементы И, первый 43 и второй 44 элементы ИЛИ, элемент НЕ 45, первый 46, второй 47 и третий 48 регистры сдвига, первый 49, второй 50 и третий 51 элементы задержки, счетчик 52, управляемый генератор 53 импульсов.

Измерительный блок 3 содержит (фиг. 4) блок 54 вычитания, регистр 55, первый 56 и второй 57 блоки оперативной памяти, первый 58 и второй 59 блоки сравнения, АЦП 60.

Устройство работает следующим образом.

Перед его работой производится начальная установка элементов и узлов, в частности очистка содержимого блоков оперативной памяти, сброс регистров и других элементов (на фиг. 1-4 цепи управления, сброса, фиксации и установки не показаны). Исходное состояние адресных выходов синхрогенератора 19 соответственно для каждого измерительного блока 3 и газовых переключателей 10 соответствует первому, второму, третьему и т.д. до N-го адресам.

Работает устройство непрерывно в режимах установки нуля, установки нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) и измерения, причем первые два режима выполняются последовательно и запускаются подачей сигнала "Калибровка" по входу 21 синхрогенератора 19. При отсутствии этого сигнала устройство работает в режиме измерения.

Режим установки нуля.

Синхрогенератор 19 с выхода 26 выдает сигнал, которым открываются управляемый вентиль 13 первого поверочного баллона 7 с инертным газом и через элемент ИЛИ 9 управляемый двухвходовый клапан 15, открывающий доступ инертного газа в камеры датчиков 1. Измеренное значение нулевого разбаланса детекторов 2 по всем измерительным каналам одновременно (синхронизация выдачи управляющих и разрешающих сигналов синхрогенератора 19 выполнена с учетом инерционности отработки самого медленнодействующего детектора) поступает на входы измерительных блоков 3, на примере первого блока 3 (фиг. 4) преобразуется в цифровой код АЦП 60, через блок 54 вычитания поступает на хранение в регистр 55 и сравнивается блоком 58 с кодом максимально допустимого значения нулевого разбаланса датчиков, снимаемого с регистра 4. Логическая "1" выдается блоком 58 сравнения в случае превышения первым кодом второго, означает потерю работоспособности детектора 2 и записывается в контрольный бит соответствующего байта блока 56 оперативной памяти по сигналу с выхода 28 синхрогенератора 19 вместе с записью в остальные значимые разряды кода измеренного сигнала. Запись в контрольный бит логического "0" производится в противном случае.

Результаты сравнения кодов блоками 58 измерительных блоков поступают на регистр 5 для хранения, откуда с первых сигнальных выходов 32 устройства могут быть сняты и индицированы поразрядно с целью определения неисправных детекторов. Сигнал с выхода 26 синхрогенератора 19 снимается и управляемый вентиль 13 поверочного баллона 7 закрывается, а управляемый двухвходовый клапан 15 изменяет направление потока пропускаемого через него газа, после чего синхрогенератором с выхода 22 выдается сигнал, открывающий дополнительный управляющий вентиль 12 отводного канала магистрали для выпуска из камер датчиков 1 отработанного инертного газа, после завершения которого выход 22 синхрогенератора 19 обнуляется.

Режим установки НКПР.

Устройство установлено в исходное состояние. Синхрогенератор 19 выдает с выхода 27 сигнал, которым открываются управляемый вентиль 14 поверочного баллона 8 с взрывоопасным газом концентрации НКПР и через элемент ИЛИ 9 управляемый двухвходовые клапан, 15 открывающий доступ взрывоопасного газа в камеры датчиков 1. Измеренные значения отработки детекторами 2 индивидуального уровня НКПР по соответствующим измерительным каналам одновременно поступают на входы измерительных блоков 3, в которых через АЦП 60 подаются на первые входы блоков 54 вычитания. Сигналы с выходов 27 синхрогенератора 19 разрешают выборку значений нулевого разбаланса датчиков из блоков 56 оперативной памяти, контрольные биты которых по входам 23 синхрогенератора 19 разрешают обработку данных в режиме (при нулевых сигналах), либо ее блокируют (при единичных сигналах).

Блоками 54 производится установление динамических диапазонов измерения, которые хранятся регистрами 55 и по сигналам с выходов 30 синхрогенератора 19 записываются в соответствующие байты блоков 57 оперативной памяти. Сигнал с выхода 27 синхрогенератора снимается и управляемый вентиль 14 поверочного баллона 8 закрывается, управляемые двухвходовые клапаны 15 изменяют направление потока пропускаемого через него газа, после чего синхрогенератором с выхода 22 сигналом открывается дополнительный управляемый вентиль 12 отводного канала магистрали, разрешающий выпуск из камер датчиков 1 отработанного взрывоопасного газа, после завершения которого выход 22 синхрогенератора обнуляется.

Режим измерения.

Устройство приведено в исходное состояние, управляемый вентиль 12 отводного канала 18 магистрали открыт, на выходах 24 синхрогенератора 19 каждого измерительного блока 3 и соединенных с ними входами соответствующих газовых переключателей 10 установлены адреса с первого до n-го. Пробоотборники 17, установленные в соответствующих технологических контролируемых зонах, производят забор газовоздушной среды. Противопламенные фильтры 11 при этом защищают магистраль устройства от возможного появления и прохождения зажигающего пламени среды, которое через магистральные входы газовых переключателей 10 распределяется по его магистральным выходам через одновходовые клапаны 16 на измерение в датчики (для первого газового переключателя только на первый датчик, для второго только на второй и т.д.).

Значение концентрации анализируемого газа через АЦП 60 в каждом измерительном блоке 3 подается на блок 54 вычитания, код нулевого разбаланса датчика выбирается из блока 56 оперативной памяти (учитывается содержимое контрольного бита) по сигналу с выхода 29 синхрогенератора 19 и также подается на блок 54, в котором определяется нулевая точка отсчета сигнала по амплитуде и поступает для хранения в регистр 55.

Выборка кода индивидуального НКПР из блока 57 оперативной памяти в каждом измерительном блоке 3 производится по сигналу с выхода 25 синхрогенератора 19, по которому код с регистра 55 поступает на блок 59 сравнения. При равенстве кодов или превышении первым второго выдается тревожный сигнал логической "1", поразрядная индикация которых со всех вторых выходов измерительных блоков 3 производится с регистра 6 по вторым сигнальным выходам 33 устройства.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах мониторинга окружающей среды, автоматических системах безопасности, например, морских стационарных платформ и плавучих буровых установок континентального шельфа. Цель изобретения - повышение функциональной надежности устройства. Устройство содержит набор датчиков 1, каждый из которых выполнен в виде камеры с установленным в ней детектором 2. Перед началом работы производится начальная установка, в частности очистка содержимого блоков оперативной памяти, сброс регистров. Работает устройство непрерывно в режимах установки нуля, установки нижнего концентрационного предела распространения пламени и измерения. Первые два режима выполняются последовательно по сигналу "Калибровка" по входу 21 синхрогенератора 19. При отсутствии этого сигнала устройство работает в режиме измерения. Каждым датчиком 1 производится измерение концентрации взрывоопасного газа по всем пробоотборникам при одновременном измерении всеми датчиками 1 среды по всем пробоотборникам. 2 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее N датчиков, каждый из которых выполнен в виде камеры с установленным в ней детектором, два поверочных баллона с управляемыми вентилями, первый измерительный блок, два регистра и синхрогенератор, пусковый вход и вход "Калибровка" которого являются соответственно пусковым входом и входом "Калибровка" устройства, установочным входом которого является вход первого регистра, выход которого соединен с установочным входом первого измерительного блока, сигнальный вход которого подключен к выходу первого детектора, управляющий вход управляемого вентиля первого поверочного баллона соединен с выходом управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и передачи данных первой группы выходов и входов синхрогенератора и объединен с входом передачи данных первого измерительного блока, адресные входы которого подключены к адресным выходам первой группы выходов и входов синхрогенератора, выход управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и разрешения считывания первой группы выходов и входов которого соединен с первым входом считывания первого измерительного блока и управляющим входом управляемого вентиля второго поверочного баллона, первый вход записи первого измерительного блока подключен к первому выходу разрешения записи первой группы выходов и входов синхрогенератора, выход разрешения считывания первой группы выходов и входов которого соединен с вторым входом считывания первого измерительного блока, второй вход записи которого подключен к второму выходу разрешения записи первой группы выходов и входов синхрогенератора, выход разрешения считывания и передачи данных первой группы выходов и входов которого соединен с входом считывания и передачи данных первого измерительного входа, установочный выход которого подключен к установочному входу первой группы выходов и входов синхрогенератора, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности устройства, в него введены третий регистр, элемент ИЛИ, отводной канал магистрали и по числу датчиков газовые переключатели, противопламенные фильтры, пробоотборники, одновходовые и управляемые двухвходовые клапаны, адресные выходы первой группы выходов и входов синхрогенератора подключены к управляющим входам первого газового переключателя, каждая камера датчика через управляемый двухвходовой клапан подключена к отводному каналу магистрали и через одновходовой клапан - к соответствующим одноименным магистральным выходам газовых переключателей, магистральные входы которых через противопламенные фильтры подключены к пробоотборникам, выход управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и передачи данных и выход управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и разрешения считывания первой группы выходов и входов синхрогенератора подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к объединенным управляющим входам управляемых двухвходовых клапанов, управляемые вентили первого и второго поверочных баллонов подключены к отводному каналу магистрали, на выходе которого установлен дополнительный управляемый вентиль, управляющий вход которого подключен к выходу управления отводным каналом магистрали синхрогенератора, выходы N-1 детекторов, N-1 группа выходов и входов синхрогенератора, содержащая каждая его адресные выходы, первый выход разрешения записи, выход разрешения считывания, установочный вход, второй выход разрешения записи, выход управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и разрешения считывания, выход разрешения считывания и передачи данных и выход управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и передачи данных и выходы первого регистра и управляющие входы N-1 газовых переключателей, соединенных с соответствующими адресными выходами N-i групп выходов и входов синхрогенератора, подключены к соответствующим, идентичным первому, входам N-1 измерительных блоков, первые выходы N измерительных блоков подключены к входам второго регистра, выходы которого являются первым сигнальным выходом устройства, второй сигнальный выход которого подключен к выходам третьего регистра, входы которого подключены к вторым выходам N измерительных блоков. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что синхрогенератор содержит элемент ИЛИ и по числу датчиков формирователи синхросигнала, выходы управления отводным каналом магистрали которых подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого является выходом управления отводным каналом магистрали синхрогенератора, группы выходов и входов которого, содержащая каждая его адресные выходы, первый выход разрешения записи, выход разрешения считывания, установочный вход, второй выход разрешения записи, выход управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и разрешения считывания, выход разрешения считывания и передачи данных и выход управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и передачи данных подключены соответственно к одноименным выходам и входам формирователей синхросигнала, пусковой вход и вход "Калибровка" синхрогенератора подключены соответственно к пусковым входам и входам "Калибровка" формирователей синхросигнала, каждый из которых выполнен в виде управляемого генератора импульсов двух триггеров, пяти элементов И, двух элементов ИЛИ, инвертора, трех регистров сдвига, трех элементов задержки и счетчика, вход инвертора и первый вход первого элемента И объединены и являются установочным входом формирователя синхросигнала, выход инвертора подключен к первым входам второго и третьего элементов И, управляющий вход управляемого генератора импульсов является пусковым входом формирователя синхросигнала, выход управляемого генератора импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И и вторым входам первого, второго и третьего элементов И, установочный вход первого триггера является входом "Калибровка" формирователя синхросигнала, прямой выход первого триггера подключен к второму входу четвертого элемента И, третьему входу третьего элемента И и первому входу пятого элемента И, инверсный выход первого триггера подключен к третьему входу второго элемента И и является выходом разрешения считывания формирователя синхросигнала, выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента И подключен к входу первого регистра сдвига, первый выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй выход - к второму входу второго элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход которого является выходом разрешения считывания и передачи данных формирователя синхросигнала, третий выход первого регистра сдвига подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к третьему входу второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к входу второго регистра сдвига, первый выход которого подключен к четвертому входу второго элемента ИЛИ, второй выход - к входу второго элемента задержки, выход которого является вторым выходом разрешения записи формирователя синхросигнала, третий выход второго регистра сдвига подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и к первому сигнальному входу первого триггера, выход четвертого элемента И подключен к входу третьего регистра сдвига, первый выход которого подключен к пятому входу второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом управления отводным каналом магистрали формирователя синхросигнала, второй выход третьего регистра сдвига подключен к входу третьего элемента задержки, выход которого является первым выходом разрешения записи формирователя синхросигнала, третий выход третьего регистра сдвига подключен к первому сигнальному входу второго триггера и четвертому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу счетчика, выход разрядов которого является адресным выходом формирователя синхросигнала, выход старшего разряда счетчика подключен к вторым сигнальным входам первого и второго триггеров, прямой выход второго триггера подключен к четвертому входу третьего элемента И и второму входу пятого элемента И, выход которого является выходом управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и разрешения считывания формирователя синхросигнала, инверсный выход второго триггера подключен к третьему входу четвертого элемента И и является выходом управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и передачи данных формирователя синхросигнала. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительный блок содержит аналого-цифровой преобразователь, вход которого является сигнальным входом измерительного блока, а выходы соединены с первыми входами блока вычитания, выходы которого подключены к входам регистра, выходы которого соединены с объединенными сигнальными входами первого и второго блоков оперативной памяти и первого и второго блоков сравнения, выход первого блока сравнения является первым выходом измерительного блока и соединен с контрольным входом первого блока оперативной памяти, контрольный выход которого является установочным выходом измерительного блока, второй выход которого соединен с выходом второго блока сравнения, вход разрешения которого объединен с входом считывания второго блока оперативной памяти и является входом считывания и передачи данных измерительного блока, установочный вход которого соединен с вторыми входами первого блока сравнения, вход разрешения которого является входом передачи данных измерительного блока, адресные входы которого подключены к адресным входам первого и второго блоков оперативной памяти, информационные выходы первого из которых соединены с вторыми входами блока вычитания, информационные выходы второго блока оперативной памяти подключены к вторым входам второго блока сравнения, вход записи второго блока оперативной памяти соединен с вторым входом записи измерительного блока, первый вход записи которого является входом записи первого блока оперативной памяти, первый и второй входы считывания которого являются первым и вторым входами считывания измерительного блока.