СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ Российский патент 2000 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при создании автоматизированных систем контроля сложных технических объектов, особенно для объектов, характеризующихся повышенными требованиями к безопасности.

Известно устройство для контроля параметров по авторскому свидетельству N 1275472, G 06 F 15/46, SU, содержащее задающий коммутатор, опрашивающий коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления отклонения и оценки параметров, блок вывода результата контроля, блок стимулирующих сигналов, блок программ, переключатель сигналов.

К его недостаткам относятся невозможность контроля аварийных ситуаций в момент их возникновения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой системе является устройство для автоматизированного контроля электрических параметров по а.с. N 1383306, G 05 B 23/02, SU. Это устройство содержит управляющую ЭВМ, блок сопряжения, подключенный между ЭВМ и интерфейсом, интерфейс, блок измерителей, блок коммутаторов, блок стимулирующих сигналов, объект контроля (ОК).

ЭВМ по программе контроля через блок сопряжения и интерфейс передает управляющую информацию на блоки системы (стимулирующих сигналов, коммутаторов, измерителей) для установки режимов, подключения OK, принимает информацию от измерителей. В результате реализуется контроль ОК.

Недостатком данной системы является ограниченные возможности по обеспечению безопасности ОК, так как система не обеспечивает контроля возникновения аварийных ситуаций в ОК в процессе проведения проверки.

Многие ОК имеют аварийно-опасные цепи, по которым при выходе контролируемых параметров за допустимые пределы требуется прекращение проверки и выключение ОК за минимально допустимое время. К таким цепям относятся цепи энергопитания ОК, цепи безопасности и др. Время выключения ОК, как правило, не должно превышать десятков-сотен миллисекунд. Описанная система такой возможности не обеспечивает, так как отсутствует постоянный контроль аварийно-опасных цепей, отсутствует возможность аварийного выключения ОК и время выключения ОК в случае обнаружения выхода параметров энергопитания за допустимые пределы по программе контроля недопустимо велико.

Для обеспечения контроля аварийно-опасных параметров одновременно с контролем ОК по другим параметрам и сокращения времени реакции на аварийные ситуации предлагаемая система контроля параметров, содержащая управляющую ЭВМ, блок сопряжения, подключенный между ЭВМ и интерфейсом, блок стимулирующих генераторов, управляющим входом подключенный к интерфейсу, а выходами к сигнальным входам первого коммутатора, выходы которого подключены к ОК, а управляющий вход к интерфейсу, блок измерительных преобразователей, управляющим входом подключенный к интерфейсу, а сигнальными входами к выходам второго коммутатора, который сигнальными входами подключен к OK, блок энергопитания OK, выходами подключенный к ОК, отличающаяся тем, что в нее введены блок автономного контроля, блок аварийного выключения энергопитания ОК, второй блок сопряжения, вход которого подключен к интерфейсу, а выход к управляющему входу блока энергопитания ОК, сигнальный вход которого подключен к выходу блока аварийного выключения энергопитания ОК, вход которого подключен к аварийному выходу блока автономного контроля, сигнальные входы которого подключены к ОК, а управляющий вход к интерфейсу.

Блок автономного контроля в предлагаемой системе содержит нормализаторы, преобразователь, блок сравнения, регистр верхнего допуска, регистр нижнего допуска, регистр маскирования каналов, регистр номера отказавшего канала, формирователь аварийного сигнала, блок задержки, блок управления, блок сопряжения с интерфейсом, причем блок сопряжения с интерфейсом первым входом подключен к интерфейсу, а вторым входом и первым выходом к первому выходу и первому входу блока управления соответственно, второй выход и второй вход которого подключены к входу и выходу блока задержки соответственно, а третьи выходы - к первым входам регистра верхнего допуска, регистра нижнего допуска, регистра номера отказавшего канала, формирователя аварийного сигнала, блока сравнения, преобразователя, регистра маскирования каналов, выход которого соединен с вторым входом преобразователя, сигнальные входы которого подключены к выходам нормализаторов, а выход - к второму входу блока сравнения, третий и четвертый входы которого подключены к выходам регистра верхнего и нижнего допуска соответственно, первый выход к третьему входу блока управления, второй выход к четвертому входу блока управления, второму входу формирователя аварийного сигнала и второму входу регистра номера отказавшего канала, выход которого подключен к пятому входу блока управления.

Фиг. 1 - структурная схема системы, фиг. 2 - схема блока автономного контроля.

На фиг. 1 и 2 изображены:
1 - управляющая ЭВМ,
2 - первый блок сопряжения,
3 - интерфейс,
4 - блок стимулирующих генераторов,
5 - первый коммутатор,
6 - блок измерительных преобразователей,
7 - второй коммутатор,
8 - второй блок сопряжения,
9 - блок энергопитания ОК,
10 - блок аварийного выключения энергопитания ОК,
11 - блок автономного контроля,
12 - объект контроля,
13 - блок сопряжения с интерфейсом,
14 - блок управления,
15 - регистр верхнего допуска,
16 - регистр нижнего допуска,
17 - блок сравнения,
18 - преобразователь,
19 - регистр номера отказавшего канала,
20 - формирователь аварийного сигнала,
21 - блок задержки,
22 - нормализатор,
23 - регистр маскирования каналов,
24, 25 - первый и второй выходы блока сравнения,
26, 27 - третий и четвертый входы блока управления.

Система содержит управляющую ЭВМ 1, первый блок сопряжения 2, интерфейс 3, блок стимулирующих генераторов 4, первый коммутатор 5, блок измерительных преобразователей 6, второй коммутатор 7, второй блок сопряжения 8, блок энергопитания ОК 9, блок аварийного выключения энергопитания ОК 10, блок автономного контроля 11, объект контроля 12.

Блок автономного контроля содержит блок сопряжения с интерфейсом 13, блок управления 14 (например, в виде дешифратора или микропроцессора), регистр верхнего допуска 15, регистр нижнего допуска 16, блок сравнения 17, преобразователь 18, регистр номера отказавшего канала 19, формирователь аварийного сигнала 20, блок задержки 21, нормализаторы 22, регистр маскирования каналов 23, первый и второй выходы 24 и 25 блока сравнения 17, третий и четвертый входы 26 и 27 блока управления 14.

Система работает следующим образом.

Управляющая ЭВМ 1 через первый блок сопряжения 2 и интерфейс 3 в соответствии с программой контроля передает управляющую информацию на блоки системы (стимулирующих генераторов 4, измерительных преобразователей 6, коммутаторы 5, 7, блок энергопитания ОК 9 через второй блок сопряжения 8, блок автономного контроля 11) для установки их режимов и характеристик, энергопитания ОК, принимает информацию от блока измерительных преобразователей.

В результате реализуется контроль ОК. Блок автономного контроля работает одновременно с контролем ОК по программе контроля от ЭВМ.

Управляющая информация, передаваемая от ЭВМ на блок автономного контроля содержит:
для каждого контролируемого канала верхнее предельное значение, нижнее предельное значение, признаки для оценки - НЕ БОЛЕЕ, НЕ МЕНЕЕ, НЕ БОЛЕЕ и НЕ МЕНЕЕ;
время задержки для повторного контроля по каналам для параметров, в случае выхода их значений за предельные значения;
время разрешения и запрещения контроля параметров по каналам;
разрешение или запрещение выдачи аварийного сигнала по каналам при выходе параметров за предельные значения.

Сигналы ОК, отнесенные к аварийно-опасным и подлежащие автономному независимому контролю поступают на нормализаторы 22 блока автономного контроля, в которых осуществляется гальваническая развязка от цепей ОК и приведение уровней сигналов к диапазону преобразователя.

Нормализованные сигналы поступают на преобразователь 18, который в соответствии с командами блока управления 14 преобразует сигналы разреженных для контроля каналов.

Регистр маскирования каналов 23 обеспечивает возможность маскирования и размаскирования каналов (включение и снятие разрешения на контроль) в соответствии с информацией, поступающей через блок управления 14 по интерфейсу 3 с ЭВМ 1 в соответствии о программой контроля в ходе проведения контроля. Результаты преобразования поступают в блок сравнения 17.

В соответствии с информацией, принятой по интерфейсу 3 в регистрах верхнего допуска 15 и нижнего допуска 16 устанавливаются значения допусков по каждому каналу (верхний, нижний или верхний и нижний) и по командам управления с блока управления 14 передаются на блок сравнения 17. Блок сравнения 17 сравнивает значения преобразованных сигналов ОК со значениями допусков для каждого канала. Управление сравнением осуществляет блок управления 14 синхронно с управлением регистрами верхнего и нижнего допуска, преобразователем и регистром маскирования каналов 23.

Блок сравнения 17 по результатам сравнения формирует сигнал на выходе 24, если параметр находится в пределах допуска или на выходе 25, если параметр находится за пределами допуска, который поступает на входы 26 или 27 блока управления 14 соответственно. Сигнал с выхода 25 поступает на сигнальный вход формирователя аварийного сигнала 20 и вход регистра номера отказавшего канала 19.

При получении оценки В ДОПУСКЕ осуществляется переход к контролю следующего канала. При получении оценки НЕ В ДОПУСКЕ устройство управления 14 маскирует отказавший канал на время задержки, установленного в блоке задержки 21 для данного канала в соответствии с информацией по интерфейсу 3 от управляющей ЭВМ 1. На время задержки контроль отказавшего канала не осуществляется. Через время задержки проводится повторный контроль сигнала. При получении в этом случае оценки В ДОПУСКЕ канал считается нормальным и включается в контроль. При повторном получении оценки НЕ В ДОПУСКЕ канал считается аварийным и исключается из контроля, а значение оценки передается:
в блок управления 14, с которого в интерфейс 3 через блок сопряжения с интерфейсом 13 в виде сигнала прерывания и далее на управляющую ЭВМ 1;
в регистр номера отказавшего канала 19, который запоминает номер отказавшего канала и передает в блок управления 14 для выдачи через блок сопряжения с интерфейсом 13 в интерфейс 3 и через первый блок сопряжения 2 в управляющую ЭВМ 1;
в блок формирования аварийного сигнала 20, который при наличии разрешения от блока управления 14 в соответствии с информацией от ЭВМ 1 формирует сигнал АВАРИЯ, который поступает на блок аварийного выключения энергопитания ОК 10. Блок аварийного выключения энергопитания ОК 10 формирует команду на снятие энергопитания с ОК, поступающую в блок энергопитания ОК 9, который выключает энергопитание ОК и выдает сообщение о снятии питания во второй блок сопряжения 8, который передает сообщение через интерфейс 3 и первый блок сопряжения 2 в управляющую ЭВМ 1.

При отсутствии разрешения на формирование сигнала АВАРИЯ формирователь аварийного сигнала 20 сигнала АВАРИЯ не формирует, а блок управления 14 выдает сигнал прерывания через блок сопряжения с интерфейсом 13 в интерфейс 3 и через первый блок сопряжения 2 на ЭВМ 1 и решение о действиях по конкретной аварии принимается в программе контроля, в частности снятие энергопитания по определенной программе, включаемой по приходу сигнала, прерывания. В этом случае команды на снятие энергопитания в блок энергопитания ОК 9 подаются от управляющей ЭВМ 1 через первый блок сопряжения 2, интерфейс 3 и второй блок сопряжения 8.

Таким образом, предлагаемая система обеспечивает контроль аварийно-опасных параметров одновременно с контролем ОК по другим параметрам, что позволяет резко повысить скорость получения достоверных результатов контроля аварийно-опасных параметров и сократить время реакции на аварийные ситуации. Это время в предлагаемой системе определяется временем работы блока автономного контроля и составляет от единиц до десятков миллисекунд, что удовлетворяет практически любым объектам.

Введение таких отличий, как возможность задержки и повторного контроля для окончательного принятия решения, формирование сигнала АВАРИЯ и передача его в виде команды для выключения энергопитания ОК с возможностью управления его выдачей от ЭВМ, формирование и выдача сообщения об аварии через интерфейс в ЭВМ, возможность управления пределами и видами оценки контролируемых параметров, возможность управления включением и выключением контроля аварийных параметров в процессе контроля ОК позволяет использовать систему с разными программируемыми возможностями практически для любых ОК.

В результате предлагаемая система обеспечивает надежную безопасность контроля объектов в широких диапазонах требований.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при создании автоматизированных систем контроля сложных технических объектов. Технический результат заключается в обеспечении контроля аварийно-опасных параметров одновременно с контролем объекта контроля по другим параметрам и сокращении времени реакции на аварийные ситуации. Технический результат достигается за счет введения в систему контроля параметров, содержащую управляющую ЭВМ, интерфейс, блок стимулирующих генераторов, блок измерительных преобразователей, два коммутатора, блок сопряжения, блок энергопитания объекта контроля, блок аварийного выключения энергопитания объекта контроля, второго блока сопряжения, блока автономного контроля, содержащего нормализаторы, преобразователь, блок сравнения, регистры верхнего и нижнего допуска, маскирования каналов, номера отказавшего канала, формирователь аварийного сигнала, блок задержки, блок управления, блок сопряжения с интерфейсом. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Система контроля параметров, содержащая управляющую ЭВМ, первый блок сопряжения, подключенный между управляющей ЭВМ и интерфейсом, организованным с возможностью передачи управляющей информации с управляющей ЭВМ на второй коммутатор, блок стимулирующих генераторов, управляющим входом подключенный к интерфейсу, а выходами - к сигнальным входам первого коммутатора, выходы которого подключены к объекту контроля (ОК), а управляющий вход - к интерфейсу, блок измерительных преобразователей, управляющим входом подключенный к интерфейсу, а сигнальными входами - к выходам второго коммутатора, сигнальные входы которого подключены к ОК, блок энергопитания ОК, выходами подключенный к ОК, отличающаяся тем, что в нее введены блок автономного контроля, блок аварийного выключения энергопитания ОК, второй блок сопряжения, входом подключенный к интерфейсу, а выходом - к управляющему входу блока энергопитания ОК, к сигнальному входу которого подключен выход блока аварийного выключения энергопитания ОК, вход которого соединен с аварийным выходом блока
автономного контроля, управляющий вход которого соединен с интерфейсом, а сигнальные входы - с выходами ОК. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок автономного контроля содержит нормализаторы, предназначенные для приема сигналов с ОК через сигнальные входы блока автономного контроля, преобразователь, блок сравнения, регистр верхнего допуска, регистр нижнего допуска, регистр маскирования каналов, регистр номера отказавшего канала, формирователь аварийного сигнала, предназначенный для подачи через аварийный выход формирователя команды на снятие энергопитания с ОК, блок задержки, блок управления, блок сопряжения с интерфейсом, причем первый вход блока сопряжения с интерфейсом является управляющим входом блока автономного контроля, а вторым входом и первым выходом блок сопряжения с интерфейсом подключен к первому выходу и первому входу блока управления соответственно, второй выход и второй вход которого подключены к входу и выходу блока задержки соответственно, а третьи выходы - к первым входам регистра верхнего допуска, регистра нижнего допуска, регистра номера отказавшего канала, формирователя аварийного сигнала, блока сравнения, преобразователя, регистра маскирования каналов, выход которого соединен с вторым входом преобразователя, сигнальные входы которого подключены к выходам нормализаторов, а выход - к второму входу блока сравнения, третий и четвертый входы которого подключены к выходам регистров верхнего и нижнего допуска соответственно, первый выход - к третьему входу блока управления, второй выход - к четвертому входу блока управления, второму входу формирователя аварийного сигнала и второму входу регистра номера отказавшего канала, выход которого подключен к пятому входу блока управления.