УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ Российский патент 1996 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля.

Известно устройстве для контроля параметров, содержащее блок ввода программной информации, блок регистров оперативной памяти, блок анализа параметра, блок оценки и блок вывода результата. Это устройства обеспечивают повышение достоверности контроля параметров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для контроля параметров, содержащее блок ввода программной информации, блок регистров оперативной памяти, соединенный информационным, адресным и первым управляющими входами с одноименными выходами блока ввода программной информации, блок анализа параметров, сигнальный вход которого соединен с выходом коммутатора, группа информационных входов которого является группой информационных входов устройства, служащих для подключения к группе выходов объекта контроля, а управляющий вход коммутатора подключен к первому управляющему выходу блока регистров оперативной памяти, первый и второй информационные и первый управляющий входы блока анализа параметра соединены с первым и вторым информационными и вторым управляющим выходами блока регистров оперативной памяти, блок анализа оценки, первый и второй информационные входы которого соединены с первым и вторым информационными выходами блока анализа параметра соответственно, третий и четвертый информационные входы блока анализа оценки соединены с третьим и четвертым информационными выходами блока регистров оперативной памяти, элемент ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом блока вывода результата и с входом запуска блока ввода программной информации, а его первый и второй входы связаны с первым и вторым информационными входами блока вывода результата, второй управляющий выход блока ввода программной информации подключен ко входам сброса блока анализа параметров, блока анализа оценки и блока вывода результата.

Известное устройство осуществляет переопрос текущего значения контролируемого параметра, при каждом переопросе формирует оценку параметра "Годен" или "Негоден", анализирует (по числу оценок, полученных за контрольный интервал) достоверность оценок "Годен" или "Негоден" и выдает окончательный результат контроля, отдавая предпочтение той оценке, заданный предел которой будет достигнут раньше. В известном устройстве по результатам количественной оценки первого переспроса выявляют параметры, отклонения которых находятся в достоверной зоне, и последующие их переопросы не производят, если отклонение параметра находится в достоверной зоне.

Известное устройство обеспечивает повышение быстродействия, однако при этом сохраняется возможность ложной оценки параметра в тех случаях, когда сбой или импульсная помеха пришлись на первый переопрос. В этом случае решение об отказе от дальнейших переопросов будет принято, исходя из искаженной предпосылки, и достоверность контроля этого параметра будет снижена до уровня достоверности однократного контроля (без переопросов).

Целью изобретения является дальнейшее повышение достоверности контроля параметров без снижения быстродействия.

Указанная цель достигается введением в устройство блока анализа отклонения параметра и блока анализа попаданий параметра в достоверную зону, первый информационный вход которого соединен с управляющим выходом блока анализа параметров, второй его информационный вход с выходом блока анализа отклонений параметра, третий информационный с шестым информационным выходом блока регистров оперативной памяти, а выход с третьим выходом элемента ИЛИ, пятый информационный выход блока регистров оперативной памяти соединен с первым информационным входом блока анализа отклонения параметра, соединенного вторым информационным и управляющим входами с третьим информационным и управляющим выходом блока анализа параметра соответственно, а второй управляющий выход блока ввода программной информации соединен со входом сброса блока анализа попаданий параметра в достоверную зону.

В предлагаемом устройстве формируют сигналы управления переопросами параметра, в соответствии с которыми производят не менее двух подряд переопросов результатов сравнения контролируемого параметра с допуском на него, определяя при этом количественное значению его относительного отклонения от допуска, сравнивают полученное отклонение с наперед заданной зоной (достоверной зоной) и принимают решение об отказе от дальнейших запланированных (намеченных) переопросов, если, начиная с первого переспроса, число полученных подряд значений отклонений параметра, попавших в достоверную зону, превысило наперед заданную величину. При отсутствии решения об отказе от переопросов получаемые оценки параметров "Годен" или "Негоден", включая первые, продолжают подсчитывать порознь, сравнивая каждый раз при очередном переопросе результаты подсчета оценок с наперед заданными допустимыми пределами N (для "Годен") и М (для "Негоден"), и формируют окончательный результат в зависимости от того, какой из получаемых при переопросах оценок ("Годен" или "Негоден") раньше будет достигнут заданный предел (N или М). Контрольный интервал при этом формируют в неявном виде. Величина этого интервала определена суммой величин N и М (сумма величин N и М определяет величину контрольного интервала наблюдения за параметром).

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с прототипом показывает наличие у него новых признаков блока анализа попадания параметра в достоверную зону и ряда новых связей.

Сравнение предлагаемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники также выявило в нем новые признаки, позволяющие сделать вывод о соответствии их критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для контроля параметров; на фиг. 2 4 пример выполнения блоков устройства; на фиг.5 вариант выполнения блока анализа параметров с использованием аналого-цифрового преобразователя следящего типа; на фиг. 6 показан алгоритм работы блока ввода программной информации; на фиг. 7,8 алгоритм работы обрабатывающей части предлагаемого устройства, а на фиг.9 алгоритм вычисления мгновенного значения параметра и его оценки.

На фиг.1 приведены: объект 1 контроля, коммутатор 2, блок 3 анализа параметров, первый узел 4 анализа оценки, второй узел 5 анализа оценки, элемент 6 ИЛИ, блок 7 вывода результата, блок 8 ввода программной информации, блок 9 регистров оперативной памяти, блок 10 анализа отклонений параметра и блок 11 анализа попаданий параметра в достоверную зону. Блоки 4 и 5 составляют единый блок 12 анализа оценки.

Блок 10 анализа отклонений параметров содержит узел 13 сравнения, выполненный, например, на цифровых компараторах типа 134СП1. и элемент 14 И.

Блок 7 вывода результата содержит регистр 15 оперативной памяти и элементы 16 и 17 индикации.

Первый и второй блоки 4 и 5 анализа оценки содержат счетчики 18 и 19 импульсов и узлы 20 и 21 сравнения, например цифровые компараторы.

Блок 8 ввода программной информации содержит кнопки 23, 24 "Пуск" и "Сброс" соответственно, элементы 25, 26 ИЛИ, триггер 27, счетчик 28 импульсов, дешифратор 30 команд, генератор 31 импульсов, элемент 32 И, формирователи 33, 34 импульсов, шинные усилители 35, 36, группы шинных усилителей 37, 38 и элемент 39 задержки. Блок 8 может быть и другим, например выполненным на основе клавишного поля, обеспечивающего ручной ввод программной информации в блок 9 регистров оперативной памяти или реализованным программно-алгоритмически путем организации и распределения ресурсов ЭВМ (см.фиг.4).

В составе коммутатора 2 показаны усилительные элементы 40-1.40-n и реле 41-1.41-n с контактами 42-1.42-n.

Блок 3 анализа параметров (фиг.2) содержит аналого-цифровой преобразователь( АЦП) 43, узел 44 сравнения, например цифровой компаратор, выполненный на элементах типа 134 СП1, управляемый генератор 45 импульсов, содержащий, например, генератор 46 непрерывной последовательности импульсов и элемент 47 И. В составе блока 3 показан элемент 48 задержки, а в составе узла 44 сравнения регистр 49 результата и (на фиг.3) элемент 50 И.

В блоке 3 анализа параметров (фиг.2) применен АЦП 43 однократного преобразования, сигнальный вход которого служит сигнальным входом блока 3. Синхровыход АЦП 43 "Конец преобразования" ("КП") соединен с синхровходом узла 44 сравнения, первый информационный вход которого соединен с выходом результата преобразования ("Кх") блока АЦП 43, а второй и третий информационные входы узла 44 сравнения являются информационными входами блока 3 анализа параметров.

В качестве АЦП 43, показанного на фиг. 2, может быть использован любой стандартный аналого-цифровой преобразователь однократного преобразования, обеспечивающий формирование синхросигнала "Конец преобразования" ("КП"), свидетельствующего о том, что результат преобразования ("Кх") готов к выдаче.

На фиг. 5 показан возможный вариант выполнения блока 3 анализа параметров. Отличия здесь состоят в том, что выход управляемого генератора 45 импульсов соединен с элементом 50 И, являющимся синхровходом узла 44 сравнения, а не с управляющим входом АЦП 43, который в данном случае выполнен следящим.

В блок 11 анализа попадания параметра в достоверную зону входят счетчики 51, 52, узел 53 совпадения кодов, например, на элементах И и элемент 54 задержки.

Связи регистров 22-1, 22-3, 22-4, 22-5, 22-6, 22-7, 22-8, входящих в блок 9 регистров оперативной памяти, с коммутатором 2, блоком 3 Код номинала ("Кн") и Код допуска ("Кд"), блоком 10 Код зоны ("Ка"), блоком 12-критерии М и N и блоком 11- Код F ("Kf") показаны для общего случая, когда уставки на параметр ("Кн" и "Кд"), критерии М и N, "Кз" и "Kf", а также точки связи с объектом различны для различных параметров и меняются в процессе контроля объекта. Существо изобретения не изменится если в частном случае те или иные из названных регистров будут настроены на постоянную, не изменяющуюся в процессе контроля величину, т.е. не будут связаны с выходами блока 8 ввода программной информации.

Устройство работает следующим образом:
Цикл контроля начинают подачей сигнала "Сброс" от кнопки 24. Этот сигнал обеспечит установку в исходное состояние счетчика 28 импульсов, триггера 27, регистров 22-1.22-8, счетчиков 18, 19, 51, 52 и 53 импульсов, АЦП 43, регистра 15, узла 44.

В исходном состоянии информация на выходах регистров 22-1.22-8 отсутствует. Элемент 43 И закрыт для прохождения импульсов запуска от генератора 46 на управляющий вход АЦП 43. Сигнал "КП" на синхровыходе АЦП 43 отсутствует, результат преобразования ("Кх") на выходе АЦП 43 также отсутствует. Коды на выходах счетчиков 18 и 19 импульсов равны "О". Триггер 27 сброшен. Элемент 32 И в исходном состоянии закрыт для прохождения импульсов от генератора 31 на счетный вход счетчика 28 и вход "Чтение" (Чт) ПЗУ 29.

После нажатия кнопки 23 сигнал "Пуск" через элементы 25, 26 ИЛИ, формирователь 33 и шинный усилитель 36 поступит на сбросовый выход блока 9 ввода программной информации и на вход триггера 27, чем будет подтверждена необходимость привести устройство в исходное состояние перед выполнением процедуры контроля контроля параметра.

Будучи задержанным элементом 39 на время приведения устройства в исходное состояние, сигнал "Пуск" поступит далее на установочный вход триггера 27, благодаря чему элемент 32 И откроется для прохождения импульсов с выхода генератора 31 на счетный вход счетчика 28 импульсов, синхровход "Чтение"( "Чт") ПЗУ 29 и через формирователь 34 и шинный усилитель 35 на синхровход дешифратора 30 и синхровходы "Запись" ("ЗП") регистров 22-1.22-8.

За время существования синхросигнала "Чт" на соответствующем входе ПЗУ 29 последнее осуществит считывание программной информации в соответствии с адресом, действующим на его адресном входе со стороны счетчика 28 импульсов.

В составе каждого слова считываемой с ПЗУ 29 информации содержится адресная и информационная части. Адресная часть этого слова определяет адрес одного из регистров, в который должна быть занесена информационная часть считываемого слова или же адрес дешифратора 30, через который вводят команду "Стоп".

Последовательность занесения программной информации в регистры 22-1.22-8 следующая.

Сперва вводят информацию, определяющую величину допустимого отклонения контролируемого параметра в регистры 22-3, 22-4, код допуска на суммарное время, пребывания параметра в допуске в регистр 22-6, за пределами допуска - в регистр 22-7, код, определяющий величину зоны допустимых достоверных отклонений параметра, в регистр 22-5, число ("Kf") необходимых (требуемых) подтверждающих переопросов в регистр 22-8. Далее в регистр 22-1 вводят программную информацию, определяющую коммутацию на вход блока 3 анализа параметра той или иной точки объекта 1 контроля. Затем в регистр 22-2 вводят команду запуска блока 3 анализа параметра (команду "Работа"). Последней в дешифратор 30 подают команду "Стоп", которая, поступив с выхода этого дешифратора на сбросовый вход триггера 27, установит его в исходное состояние, прекратив тем самым дальнейшее считывание программной информации, необходимой для выполнения процедуры контроля данного параметра. Команда "Работа", поступив с выхода регистра 22-2 на вход блока 3 анализа параметра и далее на управляющий вход управляемого генератора 45 импульсов, откроет элемент 49 для прохождения импульсов от генератора 46 на первый управляющий вход АЦП 43 в качестве запускающих сигналов.

Период следования импульсов, формируемых генератором 46, выбирают несколько большим времени преобразования АЦП 43 напряжения, максимального для выбранного диапазона преобразования. Этот период определяет дискрет измерения счетчиками 18 и 19 времени пребывания параметра в допуске или вне допуска соответственно.

Период существования команды "Работа"на входе управляемого генератора 45 импульсов равен времени контроля параметра с учетом выполнения процедуры повышения достоверности.

По каждому импульсу с выхода управляемого генератора 45 импульсов, поступившему на вход АЦП 43, последний обеспечивает снятие сигнала "КП" и кода "Кх" с выхода АЦП 43, а затем запуск и повторное преобразование в код текущего значения параметра, действующего на входе АЦП 43.

По окончании каждого цикла преобразования АЦП 43 выставляет на своих выходах "Кх"- результат преобразования и синхросигнал "КП"- конец преобразования.

По переднему фронту синхросигнала "КП" узел 44 сравнивает действующие на его информационных входах коды, формирует оценку "Годен" или "Негоден" в зависимости от значений этих кодов и вычисляет величину относительного отклонения параметра, например, в процентах от половины поля допуска (см. фиг. 6).

Время действия оценок "Годен" и "Негоден" на выходе узла 44 сравнения определяется временем существования сигнала "КП" на выходе АЦП 43, а период равен периоду импульсной последовательности, формируемой генератором 46 импульсов.

Импульсные оценки "Годен" и "Негоден" поступают на входы счетчиков 18 и 19 соответственно, где и производят их подсчет, благодаря чему определяют суммарное время существования контролируемого параметра в допуске и за допуском в течение контролируемого интервала, равного сумме M+N.

Когда текущий код суммарного времени существования сигнала "Годен" (или "Негоден") достигнет значения N (для "Негоден"- М), узел 20 сравнения (для "Негоден"- узел 21) сформирует оценку "Годен" ("Негоден"), которая, пройдя через элемент 6 ИЛИ, поступит на синхровход "Запись"("Зп") регистра 15 и обеспечит последнему запись действующих на его входах результатов контроля оценок "Годен" ("Негоден"), подвергнутых в узлах 4 и 5 анализу на достоверность.

Одновременно сигнал с выхода элемента 6 ИЛИ поступит на управляющий вход блока 8 ввода программной информации в качестве сигнала "Пуск", который, пройдя на второй вход элемента 25 ИЛИ, приведет регистры, счетчики (кроме счетчика 28) и триггеры устройства в исходное состояние, снимет команду "Работа с входа блока 3 анализа параметра и обеспечит предлагаемому устройству переход к контролю следующего параметра.

С учетом влияния блоков 10 и 11 работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Получаемые при каждом переопросе параметра количественные результаты контроля (%) одновременно с синхросигналом Конец анализа ("КА") поступают с третьего информационного входа блока 3 анализа параметра на второй информационный вход блока 10 анализа отклонений, на первом входе которого уже действует Код зоны ( "Кз) "допустимой достоверности. Результаты сравнения величин относительного отклонения параметра (количественных результатов контроля) с зоной допустимой достоверности с выхода блока 10 поступают в блок 11 анализа, где осуществляется подсчет счетчиком 52 числа попаданий этих результатов в достоверную зону. Одновременно в блоке 11 счетчиком 51 осуществляют подсчет числа выполненных переспросов (сигналов "КА", поступивших на первый информационный вход блока 11). Содержимое счетчиков 51 и 52 сравнивают в блоке совпадений 53 между собой и с кодом, действующим на его третьем входе. Если все три указанных кода совпали, то по поступлению на опросный вход блока 53 импульса с выхода элемента 54 задержки (время задержки обусловлено инерционными процессами в сч тчиках 61 и 63) блок 53 выдает на третий вход элемента 6 ИЛИ сигнал, определяющий возможность отказа от дальнейшего продолжения переопросов и дающий возможность признания текущей оценки, действующей на выходе блока 3 анализа параметра, достоверной. Это произойдет в одном единственном случае, когда, начиная с первого переопроса, из блока 10 будет получено подряд столько сигналов о попадании параметра в достоверную зону, сколько было наперед задано программно из блока 9 регистров (выход 6И).

Когда же в числе результатов, полученных при выполнении подряд первых переопросов, окажется хотя бы один отрицательный результат, факта совпадения кодов в узле 53 не может быть зафиксировано никогда и процедура повышения достоверности путем переопросов будет продолжена тем же порядком, как уже было описано выше, до достижения других программных критериев: М для "Негоден" и N -для "Годен".

Предлагаемое устройство обеспечит решение следующих задач по контролю: устранение (значительное снижение) влияния случайной составляющей на результат контроля без существенного увеличения времени контроля и сохранение возможности отказа от переопросов. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 ЫЫЫ8

Устройство для контроля параметров относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля сложных систем. Цель изобретения - повышение достоверности контроля параметров. Поставленная цель достигается за счет устранения влияния случайной составляющей на результат контроля. Устройство содержит коммутатор, блок анализа параметров, блок анализа оценки, элемент ИЛИ, блок вывода результата, блок ввода программной информации, блок оперативной памяти, блок анализа отклонений параметра, блок анализа попаданий параметра в достоверную зону. 9 ил.

Устройство для контроля параметров, содержащее блок анализа параметров, коммутатор, блок оперативной памяти и блок вывода результата, причем группа информационных входов коммутатора является информационными входами устройства, служащими для подключения к группе выходов объекта контроля, выход коммутатора соединен с сигнальным входом блока анализа параметров, отличающееся тем, что в него введены блок анализа оценки, блок анализа отклонения параметра, блок анализа попаданий параметра в достоверную зону, элемент ИЛИ и блок ввода программной информации, информационный и адресный выходы которого соединены с одноименными входами блока оперативной памяти, группа управляющих выходов которого подключена к группе управляющих выходов коммутатора, управляющий, первый и второй информационные выходы блока оперативной памяти соединены соответственно с управляющим и первым и вторым информационными входами блока анализа параметров, первый информационный выход которого подключен к первому информационному входу блока анализа отклонения параметра, второй информационный вход которого подключен к третьему информационному выходу блока оперативной памяти, четвертый и пятый информационные выходы которого соединены с первым и вторым информационными входами блока анализа оценки, третий и четвертый информационные входы которого подключены ко второму и третьему информационным выходам блока анализа параметров, управляющий выход которого соединен с первым информационным входом блока анализа попаданий параметра в достоверную зону и с управляющим входом блока анализа отклонения параметра, выход которого подключен ко второму информационному входу блока анализа попаданий параметра в достоверную зону, третий информационный вход которого соединен с шестым информационным выходом блока оперативной памяти, выход блока анализа попаданий параметра в достоверную зону подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым информационным входом блока вывода результата и с первым информационным выходом блока анализа оценки, второй информационный выход которого подключен ко второму информационному входу блока вывода результата и к третьему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом блока вывода результата и со входом запуска блока ввода программной информации, первый управляющий выход которого соединен со входами запуска блока оперативной памяти и блока анализа параметров, второй управляющий выход блока ввода программной информации подключен ко входам сброса блока анализа параметров, блока анализа оценки, блока анализа попаданий параметра в достоверную зону и блока вывода результата.