МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G05B19/02 G05B23/02 

Изобретение относится к автоматике, в частности к установкам для управления различными импульсными устройствами (ИУ), например вычислительными машинами любой модификации или системами автоматизированного управления, обеспечивающими передачу, обработку, вычисление или доведение информации, а также других целей в соответствии с заданным назначением.

Известно устройство для управления импульсными энергоустановками (ИЭУ), выполненное на основе таймерных блоков и устанавливающее жесткую временную последовательность управляющих сигналов, подаваемых на исполнительные органы энергоустановки независимо от ее состояния в процессе функционирования. (Заявка N 51-12789, Япония, кл. G 05 b 19/04, 1976).

Отсутствие цепей обратной связи в таких устройствах является причиной низкой надежности системы устройства управления энергоустановками, так как возникновение нарушения в работе исполнительных органов, например преждевременное их срабатывание, равносильно нарушению управляющей программы, приводящему к серьезным авариям при большой энергоемкости установки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является многоканальное устройство для программного управления объектом, содержащее первый триггер, последовательно соединенные блок сигнализации, первый элемент И, первый элемент ИЛИ и блок защиты, подключенные к объекту управления, а также второй триггер, выход которого подсоединен ко второму входу первого элемента И, в каждом канале управления формирователь импульсов, подключенный выходом ко входу исполнительного органа, и блок контроля, информационный вход которого соединен с выходом датчика обратной связи данного канала управления, первый выход с соответствующим входом блока сигнализации, а второй выход с соответствующим входом первого элемента ИЛИ, подключенного другим входом ко второму выходу блока сигнализации, и в первом канале управления второй элемент И, выход которого подключен к прямому входу второго триггера, а также к управляющему входу блока контроля и ко входу формирователя импульсов данного канала, первый вход второго элемента И подсоединен к запускающему входу устройства, а второй вход к прямому выходу первого триггера.

С помощью данного устройства обеспечивается контроль состояния исполнительного органа не только в процессе управления, но и до поступления импульса на запускающий вход. В зависимости от состояния ИЭУ как до момента ее запуска, так и после запуска либо дают разрешение на запуск и прохождение программы управления, либо программу управления блокируют и вырабатывают аварийный сигнал.

Однако, если функционирование импульсного устройства зависит не только от работы исполнительных органов (ИО), но и от порядка чередования каналов, по которым следуют непрерывные последовательности импульсов, причем эти ИО управляются ими, то это является недостаточным для надежного управления ИУ. Исчезновение даже одного импульса по любому каналу приводит к сбоям и непоправимым потерям информации при работе ИУ.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы импульсного устройства.

Указанная цель достигается тем, что рассматриваемое МУУ, содержащее блоки контроля (БК) по количеству, равному количеству каналов ИУ, а также столько же устройств согласования и ключевых схем; один из блоков контроля является ключевым (КБК), причем вторые выходы БК соединены с управляющими входами ключевых схем соответствующих каналов ИУ, третьи выходы с третьими входами БК следующего по номеру канала, четвертые выходы с первыми входами БК предыдущего по номеру канала, первые выходы с четвертыми входами БК, номер канала которого на два номера раньше данного, а пятые выходы всех БК подсоединены ко входам ключевого блока, начиная с пятого входа, кроме того, вторые входы каждого блока подключены к выходам устройств согласования предыдущего по номеру канала, входы которых соединены с ИУ.

Цель достигается также тем, что ключевой блок контроля содержит триггер, первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем первый и второй входы первого элемента И соединены соответственно со вторым и третьим входами блока, а выход с первым выходом блока и вторым входом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу третьего элемента И, а выход к "единичному" входу триггера, "нулевой" вход которого соединен с четвертым входом блока; "единичный" выход триггера подсоединен к третьему выходу блока и ко второму входу второго элемента И, первый вход которого подключен к первому входу, а выход ко второму выходу блока; "нулевой" же выход триггера соединен с четвертым и пятым выходами блока; входы третьего элемента И подключены к входам блока, начиная с пятого.

Цель достигается тем, что БК (по сравнению с ключевым блоком) не содержит третьего элемента И и элемента ИЛИ, а выход первого элемента И соединен с "единичным" входом триггера и первым выходом блока.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 схемы блока контроля и ключевого блока контроля соответственно.

Устройство 1 (фиг. 1) содержит блоки контроля 2, ключевой блок контроля 3, объект управления 4, например импульсное устройство, устройства согласования 5, ключевые схемы 6, соединительные линии (СЛ) с 7-1 по 36-n, где 7 и 36 номера соединительных линий; 1 и n номера каналов; n количество контролируемых каналов.

Каждый блок контроля 2 (фиг. 2) содержит: триггер 37, первый 38 и второй 39 элементы И, с первого по пятый 40 44 выходы блока и с первого по четвертый 45-48 входы блока.

Ключевой блок контроля 3 (фиг. 3) кроме того имеет третий 49 элемент И и элемент ИЛИ 50, а также с пятого (51-1) по n+4-й (52-n) входы.

Для наглядности и простоты описания работы МУУ установим, что КБК будет следить (условно) за первым каналом, БК за следующими по номерам каналами и последний БК за n-м каналом.

(Вариант 1). После подачи питания на МУУ 1, все триггеры 37 БК 2 и КБК 3 оказались в "нулевом" состоянии, тогда схема построена таким образом, что триггер КБК переводится в "единичное" состояние по цепи:
"нулевые" выходы триггеров 37; пятые выходы 44 блоков; СЛ 32-1, 33-2, 34-3, 35-4, 36-n; с пятого (51-1) по n+4 (52-n) входы КБК; входы третьего 49 элемента И, выход третьего элемента И; первый вход элемента ИЛИ 50; выход элемента ИЛИ; "единичный" вход триггера КБК.

С "нулевого" выхода триггера КБК снимется потенциал, который закроет по первому входу второй 39 элемент И БК n-го канала по цепи:
"нулевой" выход триггера; четвертый выход 43 КБК; СЛ 10-1, первый вход 45 БК n-го канала; первый вход второго 39 элемента И.

Причем в остальных блоках вторые элементы И по первому входу будут открыты по аналогичным цепям (в частности для КБК первого канала):
-"нулевой" выход триггера БК третьего канала; четвертый выход 43 БК; СЛ 14-2; первый вход 45 КБК; первый вход второго 39 элемента И; и т.д.

Появившийся потенциал на "единичном" выходе триггера КБК производит:
открытие ключа ключевой схемы 6 первого канала по цепи:
-"единичный" выход триггера; второй вход (открытого по первому входу) второго 39 элемента И; выход второго элемента И; второй выход 41 КБК; СЛ 8-1; управляющий вход ключевой схемы 6;
открытие первого 38 элемента И по второму входу в БК второго канала по цепи:
"единичный" выход триггера; третий выход 42 КБК; СЛ 9-1; третий вход 47 БК второго канала; второй вход первого 38 элемента И.

Таким образом МУУ приводится в готовность к приему импульсов из каналов начиная с первого канала.

Вариант 2. Если после подачи питания часть триггеров блоков находилась в "единичном" состоянии, то устанавливается подобное же исходное состояние МУУ, описанное выше, но только после того, как по всем каналам пройдут хотя бы по одному импульсу. В этом случае МУУ начинает слежение за чередованием каналов (после приведения устройства в готовность), начиная с того канала, в котором триггер блока будет в "единичном" состоянии; триггер блока предыдущего по номеру канала в любом состоянии, а триггеры остальных блоков только в "нулевых" состояниях.

Рассмотрим динамику работы МУУ по варианту 1, когда после подачи питания все триггеры оказались в "нулевом" состоянии и устройство привелось в готовность к приему импульсов из каналов.

Импульс поступивший по первому каналу:
проходит через открытый ключ ключевой схемы 6 первого канала на исполнительные органы объекта управления 4;
переводит триггер 37 БК 2 второго канала в "единичное" состояние по цепи:
устройство согласования 5 первого канала; СЛ 27-1; второй вход 46 БК второго канала первый вход открытого первого 38 элемента И; выход первого элемента И; "единичный" вход триггера;
поступает на "нулевой" вход триггера БК n-го канала по цепи;
устройство согласования 5 первого канала; СЛ 27-1; второй вход 46 БК второго канала; первый вход открытого первого 38 элемента И, выход первого элемента И; первый выход 40 БК; СЛ 11-2; четвертый вход 48 БК n-го канала; "нулевой" вход триггера.

МУУ переводится в готовность для приема импульса по второму каналу:
открывается ключ ключевой схемы второго канала подачей потенциала на управляющий вход по цепи;
"единичный" выход триггера БК второго канала; второй вход (открытого по первому входу) второго 39 элемента И; выход второго элемента И; второй выход 41 БК; СЛ 12-2; управляющий вход ключа ключевой схемы 6 второго канала;
закрывается ключ ключевой схемы первого канала снятием потенциала с управляющего входа по цепи: -"нулевой" выход триггера БК второго канала; четвертый выход 43 БК; СЛ 14-2; первый вход 45 КБК; первый вход второго 39 элемента И (элемент И закрывается); выход второго элемента И; второй выход 41 КБК; СЛ 8-1; управляющий вход ключа ключевой схемы 6 первого канала;
открывается первый 38 элемент И по второму входу БК третьего канала по цепи;
"единичный" выход триггера БК второго канала; третий 42 выход БК; СЛ 13-2; третий вход 47 БК третьего канала; второй вход первого элемента И 38.

Далее импульс, поступивший по второму каналу:
проходит через открытый ключ ключевой схемы 6 второго канала в исполнительные органы ИУ;
переводит триггер БК третьего канала в "единичное" состояние;
переводит триггер БК первого канала в "нулевое" состояние по цепи:
устройство согласования 5 второго канала; СЛ 28-2; второй вход 46 БК третьего канала; первый вход первого 38 элемента И, открытого по второму входу; выход первого элемента И; первый выход 40 БК; СЛ 15-3; четвертый вход 48 КБК; "нулевой" вход триггера КБК.

В результате ключевые схемы: третьего канала открываются; второго канала закрываются.

МУУ подготавливается для приема импульса по третьему каналу.

Затем работа устройства повторяется, т.е. в объект управления на исполнительные органы поступает импульс только строго из очередного канала.

Если же импульс в очередном канале не появился, то импульсы из следующих по номерам каналов МУУ не пропустит, так как устройство не будет к этому готово (заблокированы все вторые 39 элементы И блоков, кроме второго элемента И БК ожидаемого канала).

Такое состояние схемы будет оставаться до тех пор, пока не пройдет импульс из ожидаемого канала.

Тоже самое произойдет, если исчезнут импульсы в нескольких каналах и на неопределенное время.

В данном устройстве упорядоченное слежение за чередованием каналов с непрерывными последовательностями импульсов следующих по ним позволяет избежать сбои в работе импульсных устройств при случайных исчезновениях импульсов по каналам. Этим значительно повышается надежность функционирования объекта управления. Действительно исчезновение даже одного импульса в канале может привести к непоправимой потере обрабатываемой информации, или же ее невосстанавливаемому искажению, или прерыванию работы всего устройства, что весьма нежелательно при решении больших по объему задач или же обработке важной информации.

Изобретение предназначено для слежения за работой различных импульсных устройств, например, вычислительных машин любой модификации. Сущность изобретения состоит в обеспечении контроля за порядком чередования каналов, по которым следуют непрерывные последовательности импульсов. Для этого в устройстве предусмотрены каналы управления, содержащие триггеры, которые переводятся в "единичное" состояние импульсом предыдущего канала, подготавливая тем самым схему для приема импульса из очередного канала, причем для импульсов остальных каналов устройство заблокировано. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее по числу датчиков импульсов объекта управления с исполнительными элементами каналы управления, каждый из которых включает блок контроля, отличающееся тем, что в каждый канал управления введены согласующий элемент и ключевой элемент, подключенный информационным входом к выходу соответствующего датчика импульсов объекта управления, а выходом к соответствующему входу каждого исполнительного элемента этого объекта и через соответствующий согласующий элемент к второму информационному входу блока контроля последующего канала, выход согласующего элемента последнего канала соединен с вторым информационным входом блока контроля первого канала, в каждом канале управления блок контроля связан первым выходом с четвертым информационным входом блока контроля, на два номера предшествующего данному, вторым выходом с управляющим входом соответствующего ключевого элемента, третьим выходом с третьим информационным входом блока контроля последующего канала, четвертым выходом - с первым информационным входом блока контроля предыдущего канала, а пятым выходом с соответствующим входом группы информационных входов блока контроля первого канала управления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля каждого канала управления, начиная с второго, включает первый элемент И, подключенный выходом к единичному входу триггера, соединенного прямым выходом к единичному входу триггера, соединенного прямым выходом с вторым входом второго элемента И, первый вход второго элемента И, первый и второй входы первого элемента И и нулевой вход триггера являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами блока, выходы первого и второго элементов И и прямой выход триггера являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока, а инверсный выход триггера четвертым и пятым выходами блока. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля первого канала управления включает элементы ИЛИ, подключенный первым и вторым входами к выходам соответственно третьего и первого элементов И, а выходом к единичному входу триггера, связанного прямым выходом с вторым входом второго элемента И, входы третьего элемента И являются группой информационных входов блока, первый вход второго элемента И, первый и второй входы первого элемента И и нулевой вход триггера являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами блока, выходы первого и второго элементов И и прямой выход триггера являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока, а инверсный выход триггера четвертым и пятым выходами блока.