Телеизмерительное устройство Советский патент 1984 года по МПК G08C15/08 

ка управления - соответствуюпщми управляющими выходами устройства, вход дешифратора является первым управляющим входом устройства, вход блока кодовых усилителей - вторым управляющим входом устройства.

1116448

вход первого инвертора блока синхронизации - входом синхронизации устройства, вход блока регистрации и отображения информа,ции - информационным входом устройства.

ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее блок кодовых усилителей, выходы .которого через многопроводную линию связи соединены с кодовыми реле , через замыкающие контакты которых соответствуквдие датчики подключены к одному концу провода линий связи, блок регистращш и отображения информации, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, введены аналого-цифровой преобразователь, коммутаторы, формирователь запускающих импульсов регистр сдвига, дешифратор, блок управления, состоящий из элемента И и инвертора, блок синхронизации, собтояарай из злементов И-НЕ, элемента и, триггера, инверторов, другой конец провода линии связи подключен ;к входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с соответствующими входами первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, управляющий выход аналогоцифрового преобразователя соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого подключен к первому входу триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход первого инвертора подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ и входом второго инвертора, выход второго инвертора блока синхро(Л низации подключен к первому входу регистра сдвига, выход которого подключен к управляющему входу первого коммутатора и к первому входу элемен§ та И блока управления, выход которо го соединен с вторым входом второго коммутатора, выход дешифратора подключен к инвертору блока управления, второму входу элемента И блока управления, управляющему входу второго коммутатора, BToifoMy входу ре1 гистр а тгйвига, второму входу первого СХ) элемента И-НЕ блока синхронизации, второму входу триггера, второму . входу элемента И блока синхронизации, входу формирователя запускающих импульсов, выход которого подключен к запускающему входу аналого-цифрового преобразователя, выход второго коммутатора является информационньв4 выходом устройства, выход второго элемента И-НЕ блока синхронизации управляющим выходом устройства, выход элемента И и выход инвертора бло

1

I

Изобретение относится к телемеханическим системам измерения и обработки их результатов и может быть использовано, например, для контроля параметров технологических процессов в автоматизированных системах управления.

Известны устройства для измерений и обработки их результатов, содержащие цифровые измерительные приборы, каждый из которых соединен многопроводной линией связи с цифровым коммутатором, состоящим из блока подключения линий связи, дешифратора и счетчика номера линии связи, блока вентилей, блока управления, блока защиты, буферного регистра и микроЭВМ. Эти устройства позволяют производить измерения параметров объектов контроля путем поочередного подключения цифровых измерительных приборов через цифровой коммутатор к микроЭВМ, с помощью которой производится необходимая обработка результатов измерений L13«

Недостатком этих устройств является их сложность. При наличии большого количества объектов контроля необходимо включать такое же количество цифровых измерительных приборов Кроме того, если эти объекты рассредоточены и расположены на большом расстоянии от микроЭВМ, как например при осуществлении подсистемы измерений в АСУ ТП крупного предприятия, линия связи должна иметь такое большое количество жил, что ее невозможно практически реализовать.

Известно также телемеханическое устройство с временным разделением каналов, содержащее коммутаторы, подключающие объекты информации через многопроводную линию связи к приемным устройствам, и преобразователи аналоговых сигналов вцифрово

код. В этом устройстве линиясвязи

более простая, так как имеетнебольшое количество жил С2 .

Недостатками устройства являются его структурная сложность и ограниченность выполняемых функций.

,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является телеизмерительное устройство, содержащее блок кодовых усилителей, выход которого через многопроводную линию связи соединены с кодовыми реле, через замыкающие контакты которых соответствующие датчики подключены к одному концу провода линии связи, блок регистрации и отображения информации, а также блок промежуточных усилителей, соединенный с устройством внеочередной подачи кода, устройством формирования интервала между кодами и первым выходом основного двоичного счетчика, второй вы.ход которого подключен к блоку управления диодной матрицей и блоку регистрации и отображения информации, а вход через делитель частоты к мультивибраторам и распределителю импульсов ЗJ.

Недостатком устройства является ограниченнай область применения. Это телеизмерительное устройство производит измерение параметров объектов контроля и их регистрацию без обработки результатов измерения. Изменение числа и состава решаемых задач без изменения набора блоков и совокупности связей между ними в этом устройстве невозможно. Устройство является сложным в своей аппаратурной реализации и недостаточно надежным в работе. Структура устройства плохо совместима с возможностью ( 3 осуществления на современной элемент ной базе. Цель изобретения - расширение области применения устройства его упрощение. Поставленная цель достигается тем, что телеизмерительное устройств содержащее блок кодовых усилителей, выходы которого соединены многопроводной линией связи с кодовыми реле через замыкающие контакты которых соответствующие объекты измерений подключены к информационной жиле в начале линии связи, блок регистрации и отЬбражения информации, дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, формирователь запускающих импульсов, регистр сдвига, дешифратор, блок управления, состоящий из элемента И и инвертора, блок синхронизации, состоящий из элементов И-НЕ, элемента И,триггера, инверторов, другой конец провода линии связи подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с соответствующими входами первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, управляющий выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого подключен к первому входу триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход первого инвертора подклю чен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента. И-НЕ и входом второго инвертора, выход второго инвертора блока синхронизации подключен к первому входу регистра сдви га, выход которого подключен к управ ляющему входу первого коммутатора и к первому входу элемента И блока управления, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора выход дешифратора подключен к инвертору блока управления, второму входу элемента И блока управления, управляющему входу второго коммутатора, второму входу регистра сдвига, второму входу первого элемента И-НЕ блока синхронизации, второму входу триггера, второму входу элемента И блока синхронизации, входу формирователя запускающих импульсов, выход которого подключен к запускающему 484 входу аналого-хдафрового преобразователя, выход второго коммутатора является информационным выходом устройства, выход второго элемента И-НЕ блока синхронизации - управляющим выходом устройства, выход элемента И и выход инвертора блока управления - соответствующими управляющими выходами устройства, вход дешифратора является первым управляющим входом устройства, вход блока кодовых усилителей - вторым управляющим входом устройства, вход первого инвертора блока синхронизации входом синхронизации устройства. вход блока регистрации и отображе- , НИН информации - информационным входом устройства. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит многопроводную линию 1 связи, кодовые реле 2, контакты 3 кодовых реле, объекты 4 измерения, блок 5 кодовых усилителей, аналого-цифровой преобразователь 6 (АПН), выходы 7 АЦП, запускающий вход 8 АЦП, выход 9 АЦП, (шина сигнала окончания преобразования), первый коммутатор 10, второй коммутатор 11, микроэвм 12, щины 13 ввопа микроЭВМ, шины 14 управления микроЭВМ,, шины 15 синхронизации ввода микроэвм, шины 16 сигнала сопровождения ьшкроЭВМ, шины 17 вывода микроЭВМ, блок 18 синхронизации, формирователь 19запускающих импульсов, регистр 20сдвига, блок 21 управления, дешифратор 22, первый логический элемент И-НЕ 23, триггер 24, первый логический элемент И 25, первый и второй инверторы 26 и 27, второй логический элемент И-НЕ 28, второй логический элемент И 29, третий инвертор 30, шины 31 регистрации микроЭВМ, блок 32 регистрации и отображения информации, второй управляниций вход 33, устройства, первый управляющий вход 34 устройства, вход 35 синхронизации устройства I управлякяцие выходы 36, 37 и 38 устройства, информационный выход 39 устройства, информационный вход 40 устройства. В начале многопроводной линии 1 связи к бе кодовым жилам подключены кодовые реле.через контакты 3 которых объекты 4 соединены с информационными жилами многопроводной линии 1 связи. В конце линии 1 связи кодовые ЖИЛЬ соединены с выходом 5 и информационные жилы - с вх дом аналого-цифрового преобразователя 6, Выходы 7 аналого-цифрового пре образователя через последовательно соединенные первый 10 и второй 11 ко мутаторы подключены к шинам 13 микро ЭВМ 12, . Шины 8 запуска аналого-цифрового преобразователя соединены с выходом формирователя 19, а выход 9 с - первым входом блока 18. Шины 14 управления микроЭВМ через дешифра тор 22 соединены с вторым входом бло ка 18, входом формирователя 19, входом регистра 20, первым входом блока 21 управления и управляющим входом второго коммутатора 11. 15 син хронизации, ввода микроэвм срединены с третьим входом блока 18, первый выход которого соединен с пганами 16 ьшкроЭВМ, а второй выход - с вхо дом регистра 20. Выход регистра 20 соединен с управляющим входом перво коммутатора 10 и вторым входом блок 21, первый выход которого соединен с йходом второго коммутатора 11 и ш нами 13 ввода, микроэвм, а второй выход - только с шинами 13 ввода микроэвм. Шины 17 вывода микроЭВМ .соединены с входом блока 5, а шины 31 регистрации микроЭВМ подключены к Входу блока 32. Подключение микроЭВН к устройств осуществляется через соответствующи выходы устройства. Блок 18 синхронизации содержит первьй 23 и второй 28 логические элементы И-НЕ, первый логический элемент И 25, триггер 24 и первьй 26 и второй 27 инверторы. Первый и второй входы первого логического элемента И-НЕ 23 являют ся соответственно первым и вторым входами блока 18 синхронизации. Вход первого инвертора 26 является третьим входом блока 18 синхронизации. Выход второго логического элемента И-НЕ 28 является первым выходом блока 18 синхронизации, а выход второго инвертора 27 - его вторым выходом. Второй вход триггер 24 соединен с вторым входом первого логического элемента И-НЕ 23 и первым входом первого логического элемента И 25. Второй вход первого логического элемента И 23 соединен с выходом первого инвертора 26. Выход триггера 24 соединен с первым входом второго логического элемента И-НЕ 28, второй вход которого соединен с выходом первого логического элемента И 25 и входом второго инвертора 27. Блок 21 управления содержит второй логический элемент И 29 и третий инвертор 30. Первый вход второго логического элемента И 29 соединен с входом третьего инвертора 30 и является первым входом блока 21 управления . Вторым входом блока 21 управления является второй вход второго логического элемента И 29. Выход второго логического элемента И 2$ является первым выходом блока 21 управления, а выход третьего инвертора 30 - вторым выходом блока 21 управления. Входящая в структуру телеизмерительного устройства микроэвм 12 в соответствии с заложенной в нее программой организует поочередный опрос контролируемых пунктов, на которых расположены объекты 4 измерения (датчики контролируемых величин) , измерение контролируемых величин, обработку результатов измерений, вывод необходимых данных в блок регистрации и отображения информации, изменение в необходимых случаях с учеучетом результатов измерений такти1си опроса объектов измерений. На шинах 17 вывода микроЭВМ 12 последовательно во времени формируются кодовые комбинации сигналов, соответствующие кодам объектов измерения. С шин вывода эти комбинации поступают на вход блока 5 кодовых усиусилителей и после усиления на кодовые жилы линии 1 связи. При этом срабатывает соответствующее кодовое реле 2 и своими контактами 3 подключает объект 4 измерения и информационным жилам линии 1 связи. Измеряемый параметр поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 6. Одновременно „с вьщачей кода на шины 17 вывода микроЭВМ появляется кодовая комбинация управления на ее шинах 14 управления. С помощью этого кода организуется процесс работы телеизмерительного устройства и ввод данных в микроЭВМ. Код управления поступает на вход дешифратора 22, которьй вьщеляет его из других возможных кодовых комбинаций на шинах 14 управления микроЭВМ и формирует на выходе сигналы, необ ходимые для подготовки к работе других блоков.. Единичный сигнал, появляющийся на выходе дешифратЪра 22 при поступлении на его вход кода управления, подготавливает регистр 20 сдвига для последующего переключения. Этот же сигнал, поступающий на один из входов триггера 24, перв го логического элемента И-НЕ 23 и первого логического элемента И 25 блока 18 синхронизации, подготавливают их для последующего переключен при поступлении единичных сигналов на их другой вход. То же относится и к второму логическому элементу И 29, входящему в состав блока 21 управления. Единичный сигнал, посту пающий на второй коммутатор 11, является разрешающим его работу, а появление его на выходе формирова теля 19 запускающих импульсов приво дит к формированию запускающего импульса на его выходе, который переводит аналого-цифровой преобразователь из режима ожидания в режим преобразования. Одновременно с появлением кодовых комбинаций на шинах вьшода 17 и управления 14 микроЭВМ 12 выдает также сигнал для подтверждения ее .готовности к вводу данных с анало.го-цифрового преобразователя. Этот сигнал появляется на шинах 15 синхронизагщи ввода и имеет- значение логического О, когда микроЭВМ готова для ввода. Этот сигнал инвертируется первым инвертором 26 блока 18 синхронизации и подается на второй вход первого логического элемента И 25, На выходе которого становится равным логической 1 и поступает на один вход второго логического элемента И-НЕ 28, а также после инвертирования вторым инвертором 27 подается на стробирую щие входы триггеров регистра 20 сдв га . Наличие нулевого сигнала на стробирующих входах триггеров регистра 20 сдвига определяет исходмое состояние этого регистра. При этом он переключает первый коммутатор 10 таким образом, что на его вы сод пропускается первая декада преобразованного в дискретный вид .аналого-цифровым преобразователем ьигнала, поступакяцего от объекта измерения. Находясь в исходном срстоянии регистр 20 сдвига посылает также нулевой сигнал на второй вход второго логического элемента И 29, входящего в структуру блока 21 управления. Сигнал на его выходе имеет в этом случае уровень логического О и не влияет на второй коммутатор 11, который также пропускает первую декаду вводимого числа на щины 13 ввода микроэвм. Одновременно с этим блок управления формирует на соответствующих линиях шин 13 ввода код команды, по которой данная декада должна быть записана в десятичный регистр микроэвм 12. Однако микроЭВМ не осуществляет сразу ввод выставленного таким образом байта информации на линиях шин ввода. Она ожидает прихода сигнала сопровождения ввода данных. Этот сигнал поступает в микроэвм после того, как аналого-цифровой преобразователь заканчивает процесс преобразования аналоговой измеряемой величины в дискретный вид и выдает импульс Конец преобразования единичного уровня на шинах 9 сигнала окончания преобразования. Этот импульс поступает на вкод nejpBoro логического элемента И-НЕ 23 блока 18 синхронизации. На выходе логического элемента появляется импульс нулевого уровня, который приводит к тому, что на выходе триггера 24 появляется сигнал единичного уровня, который далее удерживается до снятия единичного сигнала, поступающего на триггер 24 от дешифратора 22. Сигнал с выхода триггера 24 поступает на вход второго логического элемента И-НЕ 28. В результате, на его выходе (являющимся первым выходом блока 18 синхронизации появляется сигнал логического О, который и посыпается как сигнал сопровождения ввода данных на шины 16 сигнала сопровождения микроЭВМ, по при-; ходе сигнала сопровождения в кpoЭBM осуществляет ввод байта данных, выставленного на шинах 13 ввода и снимает при этом сигнал синхронизации ввода с шин 15. Это приводит к тому, что на выходе первого логического элемента И 25 блока 18 синхронизации сигнал принимает значение логического О, а после второго инвертора 27 значение логической 1. Поступая на стробирукщие входы триггеров регистра 20 сдвига, он сдвигает запит санное в нем число на один разряд. Теперь регистр 20 сдвига переключает первый коммутатор так, что он пропус кает на свой выход вторую декаду чис ла, выставленного на шинах 7 вывода аналого-цифрового преобразователя Второй коммутатор при этом остается в первоначальном состоянии. Таким образом, на шинах 13 ввода микроэвм появляется второй байт инфор мации. Вло.к 18 синхронизации автоматически снимает сигнал сопровождения после того, как микроэвм снимает сигнал син хронизации ввода. Это связано с тем, на входе второго логического элемента И-НЕ 28, соединенного с выходом первого логического элемента И 25, входящих в состав блока 18 синхронизации, исчезает единичный сигна и, следовательно, на выходе второго логического элемента И-НЕ 28 появляется сигнал логической 1 (т.е. сигнал сопровождения снимается). После введения выставленной на ши нах 13 ввода информации и ее обработ ки микроэвм вновь переходит в режим готовности к вводу информации, устанавливая соответствующий сигнал готов ности (логический О) на шинах 15 синхронизации ввода. Это приводит к появлению сигнала с уровнем, равным логическому О, на стробирующем входе регистра 20 сдвига, (т.е. регистр подготавливается для очередного , переключения), а также к повторному появлению сигнала, сопровождения на шинах 16 микроЭВМ. С его приходом микроэвм осуществляет ввод второго байта информации выставленного на шинах 13 ввода. Далее процесс повторяется циклически столько раз, сколь ко десятичных знаков п{ еобразованной в дискретный вид величины сигнала, поступакедего от объекта измерения необходимо ввести. При этом каждый pasj когда микроЭВМ вводит очередной байт информации и снимает сигнал готовности ввода (синхронизации ввода), происходит сдвиг информации, захгасаниой в регистре 20 сдвига При вводе последней декады измеренной величины на выходе регистра сдви га, свйзанном с вторым входом второго логического элемента И 29 блока 21 управления появляется сигнал единичного уровня, а первый коммутатор 10 запирается. На выходе второго логического элемента И 29 появляется сигнал логической 1. Он поступает на второй коммутатор 11, а также непосредственно на шины 13 ввода микроэвм. При этом на шинах 13 ввода формируется команда, сообщающая микроэвм, что ввод окончен и следует продолжать работу по заложенной в ней программе. Ввод команды в микроЭВМ осуществляется, как и раньше, по приходе сигнала сопровождения со стороны блока синхронизации. В соответствии с заложенной программой микроэвм осуществляет обработку результатов измерений, введенных в нее и выдает необходимую информацию через шины 31 регистрации на блок 32 регистрации и отображения информации . По сравнению с прототипом, который в данном случае может рассматриваться и как базовое устройство структура предлагаемого телеизмерительного устройства проще, так как функции многих блоков прототипа здесь осуществляются программным путем. Одновременно существенно расширяются функциональные возможности устройства,-так как оно при неизменном аппаратурном составе может решать более широкий круг разнообразных задач. Предлагаемое устройство, например, может П1)оизводить не только измеремня и регистрацию измеренных величин, как это делает базовое устройство, но и. сравнивать измеренную величину с ее заданным номинальным значением, выявлять отклонения измеренных величин, изменять частоту и порядок опроса контролируемых пунктов (объектов измерения) в зависимости от результатов измерений и выполнять другие функции, которые могут быть заданы программой микроЭВМ. Структурно предлагаемое устройство, в отличие от прототипа обеспечивает его реализацию на современной элементной базе, что способствует повышению надежности его работы. Технико-экономическая эффективность применения изобретения создается главным образом его возможностью решать более широкий круг задач. При использовании его в качестве подсистемы телеизмерений в АСУ ТП обеспечивается более высокая информативность результатов измерения параметров технологических процессов, выводимых в блок регистрации и отображения информации (печатающее устройство, дисплей), так как эти результаты предварительно обработаны (вьтолнен сопоставительный анализ, выявлены опасные отклонения параметров от нормы и т.д.). При этом оператор освобождается от рутинных операций по обработке результатов измереНИИ, облегчаются условия его работы, что способствует уменьшению допускаемых им ошибок, и повьш1ает эффективность управления технологическими процессами. Все это в конечном итоге обеспечивает более высокую производительность труда и приводит к увеличению вьтуска продукции без дополнительного в вода производственных мощностей. Выпуск продукции при этом растет за с чет повышения интенсив нести работы оборудования. Для предприятий строительной индустрии, например, прирост продукции может составить 2-8 %,

Благодаря постоянному контролю . расхода сырья, топлива, энергии, выявлению отклонений их .фактического расхода от нормативного, соблюдению плановых норм расхода и доведению их до прогрессивного уровня при применении предлагаемого телеизмерительного устройства может быть обеспечено для предприятия строительной индустрии сокращение материальносырьевых и топливно-энергетических затрат, на 2-4%,

Увеличение объема вьтолнения расчетных диагностических и других функций, повьщгение надежности работы телеизмерительного устройства снижает вероятность возникновения брака из-за отсутствия информации о контролируемых параметрах технологических процессов и способствует увеличению выхода готовой продукции при всех прочих равных условиях.