Устройство для автоматического контроля параметров Советский патент 1984 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами и может быть использовано в контрольно-измерительной технике.

Известно устройство для контроля параметров, содержащее группу датчиков, три. группы регистров, генератор тактовых импульсов, группу схем сравнения, два коммутатора, два триггера, два ключевых элемента и элемент ИЛИ t.11 .

Данное устройство не обеспечивает высокой точности контроля параметров, подверженных изменениям во времени.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля параметров объекта, содержащее датчики, блоки сравнения, ЦАП, блок формирования кодов, коммутатор, дифференциаторы, два блока управления, блок регистрации и узел блокировки и сигнализации, три элемента И, дешифратор, элементы памяти, элемент ИЛИ 1123.

Однако известное устройство характеризуется недостаточной точностью контроля динамики регулируемых параметров .

Цель изобретения - расширение фунциональных возможностей и повышение точности контроля динамики регулируемых параметров.

Для достижения указанной цели в устройстгво для автоматического контроля параметров, содержащее N первых регистров, вьЫоды которых соединены с соответствующими первыми входгми N первых блоков сравнения, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик и де шифратор, N выходов которого через соответствующие N первых элементов И и N вторых регистров связаны с первыми входами соответствующих N третьих регистров, N датчиков, выходы которых связаны с соответствующими N информационными входами коммутатора, N управляющих входов которого связаны с соответствующими N выходами дешифратора, выход коммутатора связан с входом буферной памяти, первыЯ выход которой соединен с вторыми входами N вторых регистров, а второй выход - с вторыми входами N nepBbix элементов И, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами N третьих регистров, выходы N вторых регистров связаны с третьими входами N первых блоков сравнения, дополнительно введены N элементов задержки, N вторых блоков сравнения и N вторых элементов И, причем входы N элементов задержки соединены с соответствующими выходами N первых элементов И, а выходы с вторыми входами соответствующих

и первтлх блоков сравнения и перв1дми входами соответствующих к вторых блоков сравЕ ения, вторые входы кото рых соединены с соответствующими выходами N третьих регистров, а третьи входы - с выходами соответствующих N вторых регистров, выходы N вторых блоков сравнения связаны с певыми входами соответствующих N вторых элементов. И, вторые входы которых связаны с выходами соответствую«их N первых блоков сравнения.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для автоматического контроля параметров; на фиг. 2 - буферная память; на фиг. 3 - блок-схема блока сравнения.

Устройства (фиг. 1) содержит N первых регистров 1, предназначенных для хранения кодов заданных значений параметров (температуры, давления и т.п.), N первых блоков 2 сравнения, обеспечивающих сравнение заданных и фактических значений параметров/ генератор 3 тактовых импульсов, предназначенный для формирования тактовой последовательности импульсов; ;счетчик 4, обеспечивающий циклическое формирование кода номера датчика/ дешифратор 5, предназначенный для преобразования двоичного кода номера датчика в унитарный позиционный код, N первых элементов И б, обеспечивающих формирование сигналов разрешения записи кодов значений параметров; N элементов 7 задержки, предназначенных для выработки сигналов разрешения сравнения кодов/ N датчиков 8, обеспечивающих измерение фактических значений параметров; коммутатор 9, предназначенный для циклического подключения датчиков 8 к буферной памяти, буферная память 10, обеспечивающая преобразование, запись и хранение значений параметров; N вторых регистров 11, предназначенных для хранения кодов значений параметров; N третьих регистров 12,обеспечивающих хранение кодов . значений параметров, полученных в предыдущем цикле опроса датчиков; N вторых блоков 13 сравнения, предназначенных для сравнения кодов значений параметров, полученных в данном и в предыдущем цикле опроса датчиков 8; N вторых Элементов И 14, обеспечивающих формирование сигналов нарушения режима работы.

Буферная память 10 содержит генератор 15 импульсов, предназначенный для формирования тактовой последовательности импульсов, второй счетчик 16, обеспечивающий выработку циклической последовательности двоичных кодов, сетку 17 сопротивлений, предназначенную для формирования ступенчатых пилообразных импульсов напряжения, компаратор 18, обеспечивающий сравнение входного напряжения с напряжением, формируемьпи сеткой 17 сопротивлений; регистр 19, предназначе ный для записи и хранения кода значения параметра. Выход генератора 15 импульсов со динен с входом счетчика 16, выходы которого подключены к входам сетки 17 сопротивлений и к первым входам регистра 19. Выход сетки 17 сопроти лений подключен к первому входу ком паратора 18, второй вход которого является входом буферной памяти 10. Выход компаратора 18 соединен с вто рым входом регистра 19, выход котор го является первым выходом буферной памяти 10, выход компаратора 18 является вторым выходом буферной па йяти 10. Блок сравнения (фиг. 3) содержит группу 20 элементов сложения по мод лю 2, элемент 21 ИЛИ-НЕ и элемент 22 Й-НЕ. Выходы группы 20 элементов сложения по модулю 2 соединены с вхо дг1ми элемента 21 ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента 22 И-НЕ. Первые и вторые входы группы 20 элементов сложения по модулю 2 и первый вход элемента 22 И-НЕ являются соответственно вторыми, третьими и первыми входами блока сравнения. Выход элемента 22 И-НЕ является выходом блока сравнения. Буферная память работает следующюл образом. Генератор 15 импульсов вырабатывает импульсную последовательность, которая поступает на вход счетчика 16 и преобразуется в последовательность двоичных сигналов. Эти сигналы поступают на входы сетки 17 сопротивлений R-2R и преобразуются в уров ни напряжения в соответствии с зависимостьюUH - 1 о ,, , ..., а где и - напряжение, соответствующее единичному сигналу ( 2 г - двоичный код, формируемый счетчиком 16. Напряжение поступает на первый вход компаратора 18 и сравнивается с входным напряжением Uj,, поступающим на второй вход компаратора 18 с одного из датчиков Bi (,N). ПРИ равенстве напряжений на входах комnapatopa 18 на его выходе формируетс сигнал, который поступает на второй выход буферной памяти .10 и на второй вход регистра 19 и обеспечивает запись двоичного кода, соответствующего входному напряжению . в регистр 19. Таким образом, буферная память 10 обеспечивает формирование, запись и хранение двоичного кода, соотвётствующего уровню напряжения, поступающего на ее вход, а также выработку сигнадп, информирующего о том, что код записан в регистр 19. Блоки 2, 13о сравнения (,N) работают следующим образом. Двоичные сигналы, поступающие соответственно на первые и вторые входы группы 20 элементов сложения по модулю 2, сравниваются с данными элементами. При совпадении двоичных сигналов на выходах всех элементов 20 (,K) сложения по модулю 2 формируются нулевые сигналы, которые поступают на входы элемента 21 ИЛИ-НЕ. На выходе элемента 21 ИЛИ-НЕ вырабатывается единичный сигнал, который поступает на второй вход элемента 22 И-НЕ. При наличии единичного сигнала на первом входе элемента 22 И-НЕ на выходе данного элемента формируется нулевой сигнал. Если входные сигналы не совпадают или отсутствует единичный сигнал на первом входе элемента 22 И-НЕ, .на выходе блока сравнения вырабатывается единичный сигнал. Устройство для автоматического контроля параметров работает следующим образом. Заданные значения параметров хранятся в первой группе 1 регистров . С выходов датчиков 8, (i l,N) на информационные входа коммутатора 9 поступают напряжения, соответствующие измеряемым температуре, давлению и т.п.Поскольку с течением времени эти параметры под действием управляющих воздействий или внешних возмущений изменяются, соответственно изменяются и входные сигналы коммутатора 9. Генератор 3 тактовых импульсов, счетчик 4 и дешифратор 5 обеспечивают формирование последовательностей синхроимпульсов. Двоичные сигналы, формируемые счетчиком 4,поступают На вход дешифратора 5, который вырабатывает сигнал на одном из своих выходов в зависимости от входного кода. Разрядность счетчика 4 связана с количеством каналов формулой . Таким образом, синхроимпульсы формируются с частотой Гц, где %м, частота следования импульсов генератора 3 тактовых импульсов. С выходов дешифратора 5 синхроимпульсы поступают на управляющие входы коглмутатора 9, который обеспечивает передачу одного из входных напряжений, поступающих на его информационные входы, на вход буферной памяти 10, При наличии сигнала на первом управляющем входе коммутатора 9 передается напряжение датчика 8, при сигнале на втором управляющем входе

коммутатора 9 передается напряжение датчика 82 , при сигнале на N-M управляющем входе передается напряжение датчика 8. В буферной памяти 10 формируется двоичный код,соответствующий этому напряжению,и эапоминаётся в регистре 19. Частота генератора 15 импульсов, входящего в состав буферной памяти 10, больше частоты генератора 3 тактовых импульсов в 2 раз, где К - разрядность счетчика 16. В течение интервала времени, определяемого наличием синхроимпульса в буферной памяти 10 формируется и хранится двоичный код, соответствующий значению параметра, из 1еренного с помощью датчика 8ч (,N) в этот интервал времени. Импульсный сигнал с второго выхода буферной памяти 10 поступает на вторые входы N первых элементов И. При этом на выходе элемента И б{ формируется единичный сигнал, разрешающий запись информации из регистра 19 буферной памяти 10 в регистр Их. В результате в регистре llv оказывается записанным значение 1-го параметра, измеренное в. }цанном цикле опроса датчиков.Значение i-ro параметра, измеренное в предьшущем цикле опроса датчиков, переписывается в начале данного /периода тактовой последовательности генерато ра .3 тактовых импульсов из регистра Hi в регистр 12г при поступлении импульса с выхода генератора 3 тактовых импульсов на вторые входы И третьих регистров 12.

N первых блоков 2 сравнения обеспечивают сравнение заданного значения параметра с фактическим. Заданное значение 1-го параметра поступает с выхода, регистра li на второй вход блока 2-1 сравнения, фактическое значение параметра поступает на третий вход блока 2 сравнения, на первый вход которого поступает сигнал разрешения сравнения с выхода элемента {. задержки. Элементы 7j задержки осуществляют задержку импульсов, поступающих с выходов пер.вых элементов И 6. Время задержки каждого из элементов 7 задержки paBно половине длительности периода импульсной последовательности генератора 15 импульсов. При сравнении заданного и фактического значений i-ro параметров и при наличии сигнала разрешения сравнения на выходе блока

2;, сравнения вираРатывается нулевой сн1нал, который поступает на выход устройства и указывает, что по а-му параметру нет отклонений от заданног значения.

N вторых блоков 13 сравнения обеспечивают контроль изг1енения параметров во времени. С выходов вторых регистров 11 и третьих регистров 12 коды значений параметров измеренных в данном цикле опроса датчиков и в предыдущем цикле опроса датчиков соответственно поступают на третьи и вторые входы N вторых блоков 13 сравнения. При поступлении сиг.нала разрешения сравнения с выхода элемента 7i задержки и совпадении кодов на вторых и третьих входах блока 13х сравнения на выходе блока 13t, сравнения формируется нулевой сигнал, указывающий, что i-й параметр не изменился. Если коды не совпали, на выходе блока 13 сравнения формируется единичный сигнал, указывающий, что i-й параметр изменился.

С выходов N вторых блоков 13 сравнения сигналы поступают на инверсные входы соответствующих N вторых элементов Н 14. Если на прямом входе элемента 14т, присутствует нулевой сигнал с выхода блока 2 сравнения, т.е. заданное значение i-ro параметра достигнуто, то даже при наличии нулевого сигнала на инверсном входе элемента И 14. на выходе элемента I4i формируется нулевой сигнал, указывающий, что процесс регулирования i-ro параметра протекает нормально. Если на прямом входе элемента 14,. прсутствует единичный сигнал с выхода блока 2v сравнения, т.е. заданное ,значение яараг1етра не достигнуто, при наличии нулевого сигнала на инверсном входе элемента И 14т; на выходе элемента И 14t вырабатывается единичный сигнал, указыванлаий, что процесс регулирования i-ro параметра нарушен.

Таким образом,, при достижении заданных значений параметров на выходах первой группы 2 блоков сравнения формируются нулевые сигналы. На выходах второй группы элементов И 14 при нарушениях в процессах регулирования параметров формируются единичные сигналы.

Фиг.З

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ,содержащее N первых регистров, выходы которых соединены с соответствующими первыми входами N первых блоков сравнения, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик и дешифратор, N выходов которого через соответствующие N первых . элементов И и N вторых регистров связаны с первыми входами соответствующих N третьих регистров, N датчиков, выходы которых связаны с соответствующими N информационными входами коммутатора, N управлягацих входов которого связаны с соответствующими N выходами дешифратора, выход коммутатора связан с входом буферной памяти, первый выход которой , соединен с вторыми входами N вторых регистров, а второй выход - с вторыми входами N первых элементов И, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами N третьих регистров, выходы N вторых регистров связаны с третьими входами N первых блоков сравнения, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности контроля динамики регулируемых параметров устройства, оно дополнительно содержит N элементов задержки, N вторых блоков сравнения и N вторых элементов Н, причем входам N элементов задержки соединены с соi ответствую1цими выходами N первых элементов Н, .а выходы - с вторыми (П входами соответствующих N первых бло I ков сравнения и первыми входами сос: ответствующих Н вторых блоков сравнения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами N третьих- регистров, а третьи входы с выходами соответствующих N вторых регистров, выходы N вторых блоков сравнения связаны с первыми входами соответствующих N вторых элементов И, вторые входы которых связаны с вы ходами соответствующих N первых блоков сравнения. оо 4