БЛОК ОБРАБОТКИ, УПРАВЛЕНИЯ И ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2020 года по МПК G05B19/00 

Область техники

Изобретение относится к устройству, используемому в составе измерительных и управляющих систем, например, в составе измерительных и управляющих систем безопасности или автоматизированных систем управления технологическими процессами (далее - АСУ ТП), которые могут применяться, как на радиационно-опасных объектах, связанных с использованием источников ионизирующего излучения (например, на объектах атомной промышленности и энергетики), так и на промышленных объектах. Такие устройства используются для непрерывного контроля значений физического параметра (например, мощности дозы, активности, поверхностной активности, объемной или удельной активности, плотности потока или потока ионизирующего излучения, расхода среды, массы среды или тела, силы электрического тока, температуры среды или тела, давления среды, скорости среды или тела, скорости вращения, силы, момента силы, светового потока, напряженности магнитного или электрического полей) путем измерения его значения, выдачи информации об измеряемых параметрах, а также выработки управляющего сигнала на устройства верхнего уровня АСУ ТП, в том числе на внешние устройства сигнализации или исполнительные механизмы, при превышении установленного порогового значения.

В частности, устройство может использоваться для контроля непревышения физическим параметром установленного порогового значения, контроля герметичности технологического оборудования (парогенераторов, теплообменников второго или третьего контуров атомной электростанции (далее - АЭС) или контроля протекания технологического процесса на промышленном объекте. Такое устройство может быть использовано в системах безопасности на АЭС для контроля любых технологических объектов, содержащих радиоактивные среды, например, для контроля герметичности парогенераторов, теплообменников второго или третьего контуров; контроля выбросов и сбросов АЭС и т.д.

Уровень техники

Из уровня техники известны следующие решения.

Известно устройство для обработки и измерения сигнала, поступающего от сцинтилляционного блока детектирования (далее - БД), регистрирующего ионизирующее излучение от технологического оборудования, и формирования управляющего сигнала при превышении результата измерения установленного порогового значения. Устройство содержит блок первичной обработки информации, на который поступает частотный импульсный сигнал с выхода БД, содержащий блок питания, усилитель и дискриминаторы первого и второго измерительных каналов, а также процессорный блок обработки информации на базе ЭВМ (далее - процессорный блок) и блок связи блока первичной обработки информации с процессорным блоком (далее - блок связи). Выход БД подключен ко входу усилителя, выходы которого связаны со входами дискриминаторов, а выходы дискриминаторов соединены со входами блока связи. При эксплуатации в условиях отсутствия протечки технологического оборудования и воздействия внешнего источника ионизирующего излучения устройство синхронно измеряет фоновые сигналы (число импульсов) в первом и втором измерительных каналах, а затем посредством алгоритмов, заложенных в программном обеспечении (далее - ПО) процессорного блока осуществляется сравнение результатов измерений со значениями пороговых уставок и выработка сигнала о наличии или отсутствии протечки (SU 1795803, дата публикации 27.09.1996). В таком устройстве процессорный блок, в котором производится обработка информации, построен на основе микропроцессорной техники и работает под управлением встроенного ПО. Встроенное ПО обеспечивает обработку входного сигнала от БД по заданным алгоритмам, а также возможность задания индивидуальных конфигурации и настроечных констант (учитывающих чувствительность БД, мертвое время, время измерения, заданную погрешность измерения, пороговые уставки и т.д.) и диагностику работоспособности.

К недостаткам устройства относятся отсутствие встроенной защиты электрических схем БД от импульсных помех и перенапряжения, отсутствие встроенного устройства для отображения информации, полученной от БД и о работе самого блока обработки, управления и отображения информации, включая информацию о проектном идентификаторе (KKS) измерительного канала, текущем значении и единицах физической величины, средней скорости счета числа импульсов по измерительному каналу, наличии превышения пороговых уровней и неисправности измерительного канала, а также длительное время реакции блока, вырабатывающего управляющий сигнал, включая сигнализацию, которое при возникновении аварийных условий не должно превышать определенного значения, задаваемого в проектной документации с учетом протекания технологических процессов в контролируемом объекте, чтобы не спровоцировать возникновение аварии, что является важнейшим параметром таких блоков и напрямую влияет на безопасность контролируемого объекта.

Также известным аналогом также является пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования (RU 2661761, дата публикации 19.07.2018), который содержит узел пороговый, состоящий из входного цифрового счетчика импульсов, выполненного с возможностью подсоединения к выходу устройства, преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал, генератора тактовой частоты, таймерного цифрового счетчика импульсов, вход которого подсоединен к выходу генератора тактовой частоты, а выход подсоединен ко входу сброса входного цифрового счетчика импульсов; порогового RS-триггера, вход R которого подсоединен к выходу входного цифрового счетчика импульсов и входу сброса таймерного цифрового счетчика импульсов, вход S подсоединен к входу сброса входного цифрового счетчика импульсов и к выходу таймерного цифрового счетчика импульсов, а выход является управляющим выходом порогового блока управления. Пороговый RS-триггер выполнен с возможностью выработки управляющего сигнала при превышении значения входного частотного сигнала пороговой частоты, причем управляющий сигнал предназначен для передачи его на исполнительные механизмы или технологическое оборудование.

Недостатками аналога являются отсутствие возможности отображения информации о работе БД, а также низкая информативность устройства из-за использования элементов «жесткой» логики, имеющих возможность выработки только сигнала о превышении или непревышении пороговых уставок.

Раскрытие изобретения

Технической проблемой заявленного изобретения является необходимость преодоления технических недостатков, присущих аналогам, что ведет к необходимости создания эффективного блока обработки, управления и отображения информации.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования, а также повышение информативности, надежности и защищенности блока обработки, управления и отображения информации.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет создания блока обработки, управления и отображения информации (далее - БОУ), состоящего из корпуса (1), содержащего:

LC-фильтр (2), предназначенный для подавления высокочастотных помех при подключении к сети переменного тока, выход которого соединен с первым модулем питания (3),

первый модуль питания (далее - ПМП) (3), выполненный с возможностью преобразования сетевого напряжения переменного тока в низковольтное стабилизированное напряжение постоянного тока, вход которого соединен с LC-фильтром (2),

второй модуль питания (далее - ВМП) (4), предназначенный для преобразования низковольтного стабилизированного напряжения постоянного тока в стабилизированное напряжение постоянного тока, необходимое для питания электронной схемы узла контроллера (8), а также для обеспечения гальванической развязки между электронными схемами БОУ и внешними техническими средствами (далее - ТС), при этом вход второго модуля питания (4) соединен с выходом первого модуля питания (3), а выход соединен со входом узла контроллера (8),

третий модуль питания (далее - ТМП) (5), предназначенный для преобразования низковольтного стабилизированного напряжения постоянного тока в низковольтное стабилизированное напряжение постоянного тока, необходимое для питания электронных схем устройства, преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал (далее - УПС) (11), например, БД ионизирующего излучения, а также для обеспечения гальванической развязки между электронными схемами БОУ и внешними ТС, при этом выход третьего модуля питания (5) соединен со входом первого защитного устройства,

первое защитное устройство (далее - ПЗУ) (6) от воздействия импульсных помех и перенапряжения, выполненное с возможностью соединения его выхода с УПС (11), предназначенное для защиты электронных схем блока и его низковольтных электрических цепей,

узел контроллера (далее - УК) (8), выполненный с возможностью приема и преобразования частотных импульсных сигналов, поступающих с УПС (11), в цифровые коды, преобразования в информационный массив данных, передачи данных на оборудование верхнего уровня (9) или переносную настроечную ПЭВМ, а также управления внешними средствами световой и звуковой сигнализации (12) и формирования сигналов включения внешнего исполнительного механизма (13), измерения значения сигнала и передачи выходного управляющего сигнала на внешний исполнительный механизм (13) в случае превышения измеренного значения сигнала уставки),

При этом LC-фильтр (2) выполнен с возможностью соединения его выхода с входом варисторного фильтра (далее - ВФ) для подавления импульсных помех, выход которого может быть подключен к первому модулю питания (3).

Первый модуль питания (3) выполнен с возможностью подключения второго защитного устройства (далее - ВЗУ) (7) электронных схем блока от наносекундных и микросекундных импульсных помех, предназначенного для соединения его с УПС (11) а также вторым (4) и третьим модулями питания (5).

Узел контроллера (8) может быть выполнен с возможностью подключения датчика открытия передней крышки (далее - ДОК) (16), предназначенного для передачи информации об открытии корпуса БОУ для защиты от несанкционированных действий, а также возможностью подключения светового индикатора (далее - светодиод) (15), предназначенного для выдачи информации о работоспособности УПС (11) и БОУ, что позволяет проводить диагностику состояния не только с помощью программного обеспечения, но и визуально, а также возможностью подключения алфавитно-цифрового жидкокристаллического модуля (далее - ЖК-модуль) (10), выполненного с возможностью отображения информации, полученной от УПС (11) и о работе самого БОУ, включая информацию о проектном идентификаторе (KKS) измерительного канала, текущем значении и единицах физической величины, средней скорости счета числа импульсов по измерительному каналу в интервале усреднения от 1 до 999 секунд с указанием первого или второго поддиапазона измерения, наличии превышения пороговых уровней (при их превышении), а также неисправности измерительного канала (при возникновении неисправности).

Кроме того, устройство выполнено с возможностью последовательного объединения в сеть по каналу передачи данных с последующим выводом сигнала в ТС верхнего уровня АСУ ТП (9), что обеспечивает повышение эффективности информационного обмена, при этом выход из строя одного из устройств не приводит к выходу из строя остальных объединенных в сеть БОУ.

Под исполнительным механизмом (13) следует понимать любой механизм, на который может быть направлено управляющее воздействие, чтобы организовать протекание необходимого технологического процесса в соответствии с алгоритмами, заложенными в проектной документации. В частности, в качестве исполнительных механизмов (13), которыми может управлять БОУ, могут использоваться следующие: реле, светозвуковое оборудование, различное радиоэлектронное оборудование, либо любой другой исполнительный механизм. Под технологическим оборудованием подразумевается любое технологическое оборудование, например, парогенератор, теплообменники, вентиляционные системы, вентиляционная труба, сбросная труба, технологические контура и емкости различного назначения, контрольные баки, двигатели, генераторы и т.д. БОУ может применяться как на радиационно-опасных объектах, так и иметь более широкое применение на любых промышленных объектах, где могут применяться автоматизированные системы управления технологическими процессами по сигналам датчиков, преобразующих воздействующие на них физические параметры в частотные импульсные сигналы.

В качестве УПС (11), могут быть использованы БД ионизирующего излучения, контролирующие такие радиационные параметры, как, например: мощность дозы, активность, поверхностная активность, объемная или удельная активность, плотность потока или поток ионизирующего излучения, в которых для преобразования энергии ионизирующего излучения в частотный импульсный сигнал используются сцинтилляционные, газоразрядные или полупроводниковые детекторы, или датчики, преобразующие в частотный импульсный сигнал такие физические параметры, как: расход среды, масса среды или тела, сила электрического тока, температура среды или тела, давление среды, скорость среды или тела, скорость вращения, сила, момент силы, световой поток, напряженность магнитного или электрического поля.

Регистрация физического параметра (например, радиационного) и преобразование его в частотный импульсный сигнал посредством УПС, осуществляемые при использовании изобретения, имеет ряд особенностей, которые связаны с тем, что УПС производит преобразование физического параметра в частотный импульсный сигнал с некоторой погрешностью, присущей ему, кроме того физический параметр, даже если отсутствуют причины его изменения во времени, колеблется с некоторым разбросом около среднего значения. В результате текущему значению физического параметра (например, радиационного), воздействующего на УПС, соответствует не текущее значение частоты импульсного сигнала на выходе УПС, а усредненная за некоторый интервал времени частота импульсов, которая определяется путем отнесения накопленного количества импульсов с помощью цифрового или аналогового счетчиков импульсов к интервалу времени накопления (усреднения).

Описание чертежей

Заявленное изобретение поясняется чертежами, где изображено следующее:

На фиг. 1 приведена блок-схема БОУ с подключенными к нему УПС (11), ОВУ (9), ЖК-модулем (10), а также внешним сигнализатором (12) и исполнительным механизмом (13), подключенными через клеммную коробку.

На фиг. 2 приведена блок-схема частного варианта исполнения заявленного БОУ.

Краткий перечень элементов:

1) Корпус

2) LC-фильтр

3) Первый модуль питания (ПМП)

4) Второй модуль питания (ВМП)

5) Третий модуль питания (ТМП)

6) Первое защитное устройство (ПЗУ)

7) Второе защитное устройство (ВЗУ)

8) Узел контроллера (УК)

9) Оборудование верхнего уровня (ОВУ)

10) Алфавитно-цифровой ЖК-модуль (ЖК-модуль)

11) Устройство, преобразующее воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал (УПС)

12) Внешнее средство световой и звуковой сигнализации (СЗС)

13) Внешний исполнительный механизм (ВИМ)

14) Клеммная коробка (КК)

15) Световой индикатор (светодиод)

16) Датчик открывания передней крышки БОУ (ДОК)

17) Варисторный фильтр (ВФ).

Приведенная на Фиг. 1 БОУ состоит из корпуса (1), содержащего LC-фильтр (2), выход которого подключен ко входу первого модуля питания (3), который преобразует поступающее на него сетевое напряжение переменного тока в низковольтное стабилизированное напряжение постоянного тока, которое через его выходы поступает на второй (4) и третий (5) модули питания, преобразующие низковольтное стабилизированное напряжение постоянного тока, поступающее с первого модуля питания (3), в низковольтное стабилизированное напряжение постоянного тока, необходимое для питания электронной схемы узла контроллера (8), и, соответственно, электронных схем УПС (11), при этом выход третьего модуля питания (5) соединен со входом первого защитного устройства (6) от воздействия импульсных помех и перенапряжения, предназначенного для защиты электронных схем УПС (11) и его низковольтных электрических цепей, а выход первого защитного устройства (6) непосредственно соединен с УПС (11). Узел контроллера (8) принимает и преобразовывает импульсные сигналы, поступающие с УПС (11) в цифровые коды, преобразовывает в информационный массив данные, передает данные на оборудование верхнего уровня АСУ ТП (9) или переносную настроечную ПЭВМ, выводит информацию о работе устройства, а также поступающую с УПС (11) на алфавитно-цифровой ЖК-модуль (10), а также управляет внешними средствами световой и звуковой сигнализации (12) и формирует сигналы для включения внешнего исполнительного механизма (13) в случае превышения измеренного значения сигнала уставки, при этом при необходимости одновременного подключения внешних средств световой и звуковой сигнализации (12) и внешнего исполнительного механизма (13) используется клеммная коробка (14).

На фиг. 2 приведен частный случай исполнения изобретения, в котором к выходу LC-фильтра (2) подключен варисторный фильтр (17), соединенный с выходом первого модуля питания (3) подключено второе защитное устройство (7) электронных схем блока от наносекундных и микросекундных импульсных помех, соединенное с вторым (4) и третьим (5) модулями питания, а к узлу контроллера (8) могут быть подключены световой индикатор (светодиод) (15) и датчик открытия передней крышки (16).

Осуществление изобретения

Конструктивно БОУ выполнен в едином корпусе (1). На корпусе (1) БОУ размещены соединители для подключения УПС (например, БД) (11) и внешних интерфейсов.

Для подключения БОУ к шине заземления на его корпусе (1) имеется клемма для заземления.

БОУ может передавать управляющие сигналы либо на «сухой» контакт, либо на внешний сигнализатор (12). В случае необходимости подключения внешнего сигнализатора (12) и исполнительного механизма (13) одновременно, они могут быть подключены к устройству через клеммную коробку (14).

БОУ подключается к сети переменного тока с помощью сетевого кабеля.

Кабель связи с переносной настроечной ПЭВМ подключается к разъему типа "RS-232" узла контроллера (8).

Принцип действия БОУ основан на преобразовании электрических импульсных сигналов, поступающих от УПС (11), в цифровые коды, которые с помощью специализированного программно-аппаратного обеспечения блока конвертируются:

- в информационно-функциональный массив данных, передаваемый по запросу на оборудование верхнего уровня АСУ ТП (9) или переносную настроечную ПЭВМ;

- в сигналы управления внешними средствами световой и звуковой сигнализации (12);

- в сигналы в виде «сухого» контакта для включения внешнего исполнительного механизма (13).

При подаче питания на БОУ сетевое напряжение 220 В переменного тока частотой 50 Гц через LC-фильтр (2), который обеспечивает защиту от сетевых помех, поступает на первый модуль питания (3), который преобразует это напряжение в напряжение +12 В постоянного тока. Мощность первого модуля питания (3) составляет 60 Вт. Далее напряжение +12 В (48В) с помощью второго (4) и третьего (5) модулей питания преобразуется в стабилизированное напряжение постоянного тока значением соответственно ±12 В, +5 В.

Напряжение +5 В подается для питания электронных схем в узел контроллера (8). При этом микроконтроллер, входящий в состав узла контроллера (8), производит инициализацию работы элементов БОУ, считывает необходимые для работы параметры из энергонезависимой памяти типа EEPROM, проверяет целостность конфигурации путем подсчета контрольной суммы. В случае положительных результатов тестирования электроники на лицевой панели БОУ включается светодиодный индикатор (15) зеленого цвета. В случае неисправности УПС (11) данный светодиодный индикатор (15) начинает мигать. В случае отсутствия напряжения питания данный светодиодный индикатор (15) не светится. Напряжение ±12 В, проходящее через первое защитное устройство (6) от воздействия импульсных помех и перенапряжения, используется для питания УПС (11), который подключается к блоку. С УПС (11) на вход узла контроллера (8) поступают частотные импульсные сигналы, которые несут в себе информацию о значении контролируемых параметров. Эти сигналы через контакты соединителя микроконтроллера проходят через двухканальную входную цепь, собранную на 4 чипах-резисторах и двух диодах, обеспечивающих согласование с кабельной трассой, и оптронах, обеспечивающих гальваническую развязку с УПС (11), и через формирователи, обеспечивающие нормализацию сигналов по длительности, поступают на входы шестнадцатиразрядных таймеров/счетчиков микроконтроллера. Для осуществления изобретения может быть использован микроконтроллер типа ATmega128, который имеет шесть параллельных восьмиразрядных порта ввода/вывода, два независимых универсальных синхронно/асинхронных приемопередатчика USART, четыре таймера/счетчика, а также встроенные ПЗУ программ (128 кбайт), ОЗУ (4 кбайт) и энергонезависимую память EEPROM (4 кбайт). Данный микроконтроллер обеспечивает в соответствии с заложенным алгоритмом выполнение следующих основных функций:

- прием и преобразование частотных импульсных сигналов от УПС (11) по двум независимым каналам;

- обработку преобразованных сигналов в соответствии с заложенными в ПЗУ алгоритмами, а также параметрами, хранящимися в энергонезависимой памяти типа EEPROM;

- хранение результатов обработки и промежуточных данных в ОЗУ;

- формирование информационного массива для передачи по запросу на оборудование верхнего уровня АСУ ТП (9) или переносную настроечную ПЭВМ;

- формирование сигналов для включения световой и звуковой сигнализации (12);

- формирование сигналов для управления внешними исполнительными механизмами (13);

- формирование сигналов для отображения информации на жидкокристаллическом индикаторе блока.

Микроконтроллер после преобразования импульсных сигналов в информационный цифровой код осуществляет обработку полученных данных. Результат измерения сравнивается с пороговыми значениями, которые хранятся в энергонезависимой памяти микроконтроллера и могут быть изменены с помощью специальной программы для ЭВМ, предварительно установленной на переносную настроечную ПЭВМ. Для этого ПЭВМ подключают с помощью кабеля связи.

Занесение пороговых уставок в БОУ, а также нормирующих и масштабирующих коэффициентов для обработки поступающих данных от УПС (11), производится от оборудования верхнего уровня (9) или переносной настроечной ПЭВМ через каналы передачи данных RS-485 или RS-232 соответственно.

Для работы с ПЭВМ в микроконтроллере может быть использован приемопередатчик USART. Согласование уровней сигналов и гальваническую развязку блока от ПЭВМ может быть обеспечено через формирователь сигналов типа ADM232A. Используемое программное обеспечение должно обеспечивать возможности для тестирования блока, записи параметров УПС (например, БД) (11) и другой информации в энергонезависимую память, работы с архивом при помощи переносной настроечной ПЭВМ.

Связь микроконтроллера с магистральными каналами типа RS-485 осуществляется с помощью приемопередатчика USART. Информационные сигналы с микроконтроллера проходят через магистральный приемопередатчик, например, типа ADM2483, который обеспечивает сопряжение с магистральным каналом типа RS-уровням сигналов, а также гальваническую развязку от других устройств, подключенных к этому каналу. Для защиты приемопередатчика от короткого замыкания по цепям возможно использовать самовосстанавливающиеся предохранители типа 0805 P010TS. Формирование микроконтроллером сигналов включения световой и звуковой сигнализации (12), а также сигнала включения внешних средств управления производится с помощью параллельного восьмиразрядного порта PC микроконтроллера в результате сравнения полученных данных с пороговыми значениями, хранящимися в энергонезависимой памяти. Критерием выдачи данных сигналов является превышение пороговых уровней. Через усилитель тока сигналы с микроконтроллера поступают на силовые реле, выходы которых выведены на соединитель "REL/S".

Сигналы тревоги передаются на внешний сигнализатор (12), если он подключен. Если к «сухому контакту» подключен какой-либо исполнительный механизм (13), блок позволяет включать или выключать этот механизм при превышении соответствующего порога. Для подключения одновременно внешнего сигнализатора (12) и исполнительного механизма (13) используется клеммная коробка (14), вход которой подключен к выходу узла контроллера (8), а выходы соответственно к внешнему сигнализатору (12) и исполнительному механизму (13).

В случае превышения порога первого уровня в внешнем сигнализаторе (12), например, типа ВС-3-2СФ-ГС-6В, включается световая индикация в виде красного сигнала и звуковой сигнал, представляющий собой длинные прерывистые гудки; при превышении порога второго уровня - красный сигнал и звуковой сигнал, представляющий собой частые прерывистые гудки. Звуковой сигнал можно отключить нажатием кнопки "SOUND OFF" на верхней монтажной панели блока, находящейся под лицевой панелью. Для отключения звуковой сигнализации необходимо открыть лицевую панель при помощи ключа, входящего в комплект поставки, нажать и удерживать кнопку "SOUND OFF" до прекращения звуковой сигнализации, после чего закрыть лицевую панель. При отключении звуковой сигнализации функция световой сигнализации тревоги сохраняется.

Для отображения информации о проектном идентификаторе (KKS) измерительного канала, текущем значении и единице физической величины, средней скорости счета числа импульсов по измерительному каналу в интервале усреднения от 1 до 999 секунд с указанием первого или второго поддиапазона измерения, наличии превышения пороговых уровней (при их превышении), неисправности измерительного канала (при возникновении неисправности) внутри корпуса (1) БОУ может быть расположен алфавитно-цифровой ЖК-модуль (10), например типа РС-2004-А, подключенный к узлу контроллера (8).

Датчик открытия передней крышки БОУ подключается к узлу контроллера. В случае открытия передней крышки БОУ сигнал об открытии поступает на узел контроллера (8), который направляет сигнал на устройство верхнего уровня АСУ ТП (9) и на ЖК-модуль (10), при его наличии.

Устройства могут быть объединены в единую сеть путем их соединения через внешний сетевой интерфейс типа RS-485, то есть выход внешнего интерфейса типа RS-485 одного устройства соединен со входом внешнего интерфейса типа RS-485 другого устройства, либо путем подключения устройств к единому магистральному каналу, после чего сигнал выводится на устройство верхнего уровня АСУ ТП (9).

Пример реализации устройства

В качестве примера реализации устройства рассмотрим один из вариантов исполнения БОУ.

БОУ в режиме приема по двум независимым частотно-импульсным каналам данных от УПС (например, БД) (11) обеспечивает прием и обработку частотных импульсных сигналов по каждому из двух каналов.

В узле контроллера (8) программное обеспечение обеспечивает адаптивный режим измерения средней скорости счета импульсов от УПС (11) путем автоматического выбора режима измерения: Т-режима или N-режима, по каждому каналу.

В узле контроллера (8) происходит преобразование средней скорости счета импульсов от УПС (например, БД) (11) в значение контролируемого параметра (физической величины) по заданному алгоритму.

ПО БОУ обеспечивает установку (по каждому каналу) в память узла контроллера (8) времени измерения Тс в Т-режиме в диапазоне от 1 до 1⋅10⁵ с с дискретностью 1 с, а в N-режиме - числа импульсов в диапазоне от 1 до 10⁸ имп.

В режиме переключения измерительных каналов (поддиапазонов) при возрастании контролируемой скорости счета от УПС (11) обеспечивается:

- автоматическое переключение поддиапазонов измерения с первого поддиапазона (чувствительного) на второй поддиапазон (грубый) при достижении первой из заданных уставок: У^Ч₁₂ по чувствительному каналу;

- отключение питания детектора чувствительного поддиапазона (11) при превышении средней скорости счета величины уставки У^Ч₁₂ и по чувствительному поддиапазону;

- выдача в канал передачи данных RS-485 одного значения контролируемого параметра как результат «сшивания» поддиапазонов измерения в режиме обработки с переключением измерительных каналов.

Алгоритмы в БОУ «зашиваются» в узел контроллера (8).

Расчет средней скорости счета импульсов по каждому каналу выполняется методом циклического набора импульсов N за временной интервал Т. При этом используются два режима измерения - Т-режим и N-режим, отличающиеся тем, что в первом случае при фиксированном времени измерения Тс регистрируется набор N импульсов, а во втором случае при фиксированном значении набираемого числа импульсов Nc регистрируется время измерения Т. ПО должно автоматически выбирать режим измерения в зависимости от того, какое событие произошло раньше - закончилось фиксированное время измерения Тс, либо превышено число набираемых импульсов над фиксированным значением Nc.

В первом случае измеренное значение средней скорости счета импульсов N будет равно а во втором случае

Стоит отметить, что основным режимом измерения является N-режим, а Т-режим обычно используется в начале диапазона (но может совсем не использоваться, если не требуется уменьшения времени измерения при малых значениях скорости счета импульсов).

Расчет радиационного параметра (физической величины) по измеренным значениям средней скорости счета импульсов проводится по следующее формуле:

где - n и nф - значения средней скорости счета импульсов, обусловленные воздействием на измерительный канал УПС (например, БД) (11) контролируемым параметром с фоном и отдельно фоном, соответственно, в с^-1;

- S - чувствительность измерительного канала УПС (11);

- τ - «мертвое» время измерительного канала УПС (11), в с.

Сравнение измеренной скорости счета импульсов на выходе чувствительного или грубого измерительного канала УПС (11) с частотами перехода с первого канала (чувствительного) на второй (грубый) и обратно осуществляется по следующему алгоритму:

- если измеренная средняя скорость счета импульсов на выходе чувствительного измерительного канала УПС (11) превысит устанавливаемое значение частоты перехода с первого канала (чувствительного) на второй (грубый), то при расчете контролируемого параметра по формуле (1) используется значение средней скорости счета импульсов на выходе грубого канала, а с чувствительного канала УПС (11) снимается питание;

- если измеренная средняя скорость счета импульсов на выходе грубого измерительного канала УПС (11) станет меньше устанавливаемого значения частоты перехода со второго канала (грубого) на первый (чувствительный), то на чувствительный канал УПС (11) подается питание и при расчете контролируемого параметра по формуле (1) используется значение средней скорости счета импульсов на выходе чувствительного канала.

Сравнение измеренной скорости счета импульсов на выходе чувствительного или грубого измерительного канала УПС (11) с контрольным фоном осуществляется по следующему алгоритму:

- если текущее значение средней скорости счета импульсов на выходе измерительного канала УПС (11) меньше устанавливаемого контрольного фона, то выдается сигнал отказа УПС.

- при возврате текущего значения средней скорости счета импульсов выше контрольного фона, сигнал отказа снимается.

Сравнение текущего значения радиационного параметра устанавливаемым пороговыми значениями осуществляется по следующему алгоритму:

- если текущее значение радиационного параметра, рассчитанного по формуле (1) больше предупредительного порога, но меньше аварийного, то выдается сигнал превышения предупредительного порога;

- если текущее значение радиационного параметра больше аварийного порога, то выдается сигнал превышения аварийного порога;

- если текущее значение радиационного параметра становится ниже порогов аварийного и предупредительного, то сигналы превышения соответственно отключаются.

Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает возможность создания БОУ, предназначенного для обработки входного частотного сигнала, поступающего от УПС (11), передачи обработанной информации на оборудование верхнего уровня (9), возможности ее отображения на встроенном алфавитно-цифровом ЖК-модуле (10), надежной и оперативной выработки сигнала управления режимом работы контролируемого объекта за счет использования в БОУ узла контроллера (8), а также за счет своевременного выявления и устранения отказов в работе УПС (11) за счет проведения автоматической диагностики возможного наличия неисправности УПС (11) и/или обрыва кабеля связи и возможность их индикации на БОУ световым индикатором (15), возможности защиты от нежелательного воздействия при установке датчика открытия передней крышки (16) и, кроме того, защищенного от воздействия импульсных помех и перенапряжений за счет использования LC-фильтра (2), модулей питания (3, 4, 5) и защитных устройств (6, 7), что в итоге обеспечивает повышение безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования и информативности, надежности и защищенности БОУ.

Изобретение относится к измерительным, автоматизированным и управляющим системам безопасности и управления технологическими процессами на радиационно-опасных и промышленных объектах. Технический результат – повышение безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования и информативности, надежности и защищенности блока обработки, управления и отображения информации. Для этого указанный блок состоит из корпуса (1), содержащего взаимосвязанные между собой LC-фильтр (2), три модуля питания (3-5), первое защитное устройство от воздействия импульсных помех и перенапряжения (6), узел контроллера (8) и клеммную коробку (14). А также предусмотрены внешне подключенные к корпусу устройство, преобразующее воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал (11), оборудование верхнего уровня автоматизированных систем управления технологическими процессами (9), средства световой и звуковой сигнализации (12) и исполнительный механизм (13). 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Блок обработки, управления и отображения информации, отличающийся тем, что он состоит из корпуса, который содержит:

LC-фильтр, предназначенный для подавления высокочастотных помех при подключении к сети переменного тока, выход которого соединен с первым модулем питания,

первый модуль питания, выполненный с возможностью преобразования сетевого напряжения переменного тока в низковольтное стабилизированное напряжение постоянного тока, вход которого соединен с LC-фильтром,

второй модуль питания, предназначенный для преобразования низковольтного стабилизированного напряжения постоянного тока в стабилизированное напряжение постоянного тока, необходимое для питания электронной схемы узла контроллера, а также для обеспечения гальванической развязки между электронными схемами блока обработки, управления и отображения информации и внешними техническими средствами, при этом вход второго модуля питания соединен с выходом первого модуля питания, а выход соединен со входом узла контроллера,

третий модуль питания, предназначенный для преобразования низковольтного стабилизированного напряжения постоянного тока в низковольтное стабилизированное напряжение постоянного тока, необходимое для питания электронных схем устройства, преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал, а также для обеспечения гальванической развязки между электронными схемами блока обработки, управления и отображения информации и внешними техническими средствами, при этом выход третьего модуля питания соединен со входом первого защитного устройства от воздействия импульсных помех и перенапряжения,

первое защитное устройство от воздействия импульсных помех и перенапряжения, выполненное с возможностью соединения его выхода с устройством, преобразующим воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал, предназначенное для защиты электронных схем устройства, преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал, и его низковольтных электрических цепей,

узел контроллера, выполненный с возможностью приема и преобразования частотных импульсных сигналов, поступающих с устройства, преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал, в цифровые коды, преобразования в информационный массив данных, передачи данных на оборудование верхнего уровня или переносную настроечную персональную ЭВМ, а также управления внешними средствами световой и звуковой сигнализации и формирования сигналов включения внешнего исполнительного механизма, измерения значения сигнала и передачи выходного управляющего сигнала на внешний исполнительный механизм в случае превышения измеренного значения сигнала уставки.

2. Блок обработки, управления и отображения информации по п. 1, отличающийся тем, что выход LC-фильтра соединен с входом варисторного фильтра для подавления импульсных помех, выход которого соединен с первым модулем питания.

3. Блок обработки, управления и отображения информации по п. 1, отличающийся тем, что к выходу первого модуля питания подключено второе защитное устройство электронных схем блока от наносекундных и микросекундных импульсных помех, соединенное с устройством, преобразующим воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал, а также вторым и третьим модулями питания.

4. Блок обработки, управления и отображения информации по п. 1, отличающийся тем, что к узлу контроллера подключен датчик открытия передней крышки, предназначенный для передачи информации об открытии корпуса блока управления режимом работы внешнего исполнительного механизма.

5. Блок обработки, управления и отображения информации по п. 1, отличающийся тем, что к узлу контроллера подключен световой индикатор, предназначенный для выдачи информации о работоспособности устройства, преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал.

6. Блок обработки, управления и отображения информации по п. 1, отличающийся тем, что к узлу контроллера подключен алфавитно-цифровой жидкокристаллический модуль, предназначенный для отображения информации, полученной от устройства, преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал, а также о работе блока обработки, управления и отображения информации, соединенный с узлом контроллера.