Устройство для программного управления с самоконтролем Советский патент 1985 года по МПК G05B19/18 G05B23/02 

а выходом - к ВЫХОДУ соответствующего блока управления, причем второй вход четвертых элементов И соединен с выходом второго элемента И, а выходы шифратора - с вторьми

информационньп входами блока сравнения, подключенного выходом к входу nporpaNMHoro блока, связанного шиной Включено с вторым входом второго элемента И.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАМ- МНОГО УПРАВЛЕНИЯ С САМОКОНТРОЛЕМ, содержащее программный блрк, по числу исполнительных механизмов блоки управления, каждь1й из которьпс ятиой пнтаиия подключён к выходу источника питания, а выходом - к первому входу соответствующего ключа и через соответствующий элемент смещения - к второму входу соответствующего ключа и к входу соответствующего исполнительного механизма, блок контроля, связанный первыми входами с выходами ключей, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности устройства в него йведены блок синхронизации, дешифратор, группа первых элементов И, второй и третий элемент Иj блок сравнения, элемент развязки, при этом каждый блок управяепяя содержит четвертьй, пятый и шестой элементы И и триггер, а блок контроля - первые и второй эле|менты сравнения, шифратор, сёдьMbfe элементы И и сигнальное та:бло. Подключенное первыми входами к соответствующим первым входа.м блока контроля и к первым входам соответ-,. ствующих первых элементов сравнения, а вторыми входами - к соответствующим вторым входам блока контроля и к первому входу соответствующего седьмого элемента И, соединенного выходом с входом шиф-ратора, а вторым входом - с выходом соответствующего дервого элемента сравнения, подключенного вторым входом к выходу второго элемента сравненияj связанного-первым входом с шиной Выключено программного блока и с первым входом третьего элемента и, а вторым входом - с шиной Реализация программного блока, с первым и с вторым входами (Л соответственно второго и третьего элементов И и через элемент развязки - с выходом блока синхронизагщи, с синхронйзируюпщм входом блока сравнения и с первыми входами первых элементов- И, подключенных вторыми входами к первым инф|Ормационным входам блока сравнения и к ина формационным вьпсодам программного о &о блока, а -выходами - к входам дешиф ратора, соединенного выходами с соО ртветствующими вторыми входами бло;о ка конт{)оля, с первыми входами чет-г вертых элементов И и с первыми входами пятых элементов И, подключенных вторыми входами к выходу третьего элемента И, а выходом - к первому входу соответствующего триггера, связанного вторым входом с выходом . соответствующего четвертого элемента И, а прямым вьгходом - с первым входом соответствующего шестого элемента И, подключенного вторым входом -к шине питания блока управления.

изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании автоматизированных систем ущ авленйя технологическими процессами. Известно устройство для управления, в котором для проверки правиль ности функционирования блока ввода программ и исправности дешифратора использован блок защиты объекта по критериям готовности, включа оа№1Й анализатор, имитатор объекта управления и три узла контроля готовности устройства к работе СООднако оно предусматривает проведение контрольных операций только лишь и подготовительный период, в ряде случаев за несколько часов либо суток до вьтолнения технологических работ, и поэтому те неисправности в схеме устройства, которы могут возникнуть в этот промежуток времени, остаются необнаруженными, так как в процессе вьтолнеиия техно логических операций контроль за прохождением команд управления на исйолнительнме механизмы не ведется что является недостатком устройства. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления и контроля исправности электрических цепей, содержащее источник питания, выход которого соединен с одним из входое блока выбора режима работы, другой вход которого соединен с одним из выходов программного блока, блоки управления, первые входы которых соединены с соответствующими другнми выходами программного блока, а вторые через шины питания - с выходом блока выбора режима работы элементы смещены с ключами по числу исполнительных механизмов и конт рольный блок, выход которого соединен с входом программного блока, его входы - с выходами ключей, первые входы которых соединены с входами соответствую1цих элементов смещения и с выходами соответствующих блоков управления, а вторые входы ключей соединены с выходами соответствукнцих элементов смещения и с входами соответствуюпих исполнительных механизмов 21. В устройстве контроль правильности функционирования программного блока и работоспособности его схемных элементов осуществляется по сигналам обратной связи, формируемым электронными ключами в момент реализации команд управления. Поэтому неисправности в схеме устройства, связанные с искажением этих команд, могут быть выявлены только лишь после того, как они будут выданы в объект управления, когда исправить обнаруженную ошибку не представляется возможным. Таким образом, недостатком известного устройства является невозможность контроля исправности тракта трансляции управляющих команд на блоки управления исполнительными механизмами до их реализации. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления с самоконтролем, содержащее программный блок, по числу исполнительных механизмов блоки управления, каждьй из которьпс подключен шиной питания к выходу источника питания, а выходом - к первому входусоответствующего ключа и через соответств топшй элемент смещения - к второму входу соответствующего ключа и к входу соот3. ветствующего исполнительного механизма, блок-контроляJ связанный первыми входами - с выходами ключей, введены блок синхронизации, дешифратор, группа первых элементо И, второй и третий элементы И, бло сравнения и элемент развязки, при этом каждый блок управления содержит четвертый, пятый и шестой элементы И и триггер, а блок контроля первые и второй элементы сравнения шифратор, седьмые элементы И и сиг нальное табло, подключенное первыми входами к сооТветствуюпщм перйым входам блока контроля и к первым входам соответствующих первых элементов сравнения, а входами - к соответствуюпщм вторым . входам блока контроля и к первому V входу соответствующего седьмого элемента И, соединенного выходом с входом имфраТора, а вторым входом с вьтходом соответствуюв1его первого . элемента сравнения,Подключенного вторым.входом к выходу второго элемента сравнения, связанного первым входом с шиной Выключено программного блока и с первым входом трё. тьего элемента И, а вторым входом с имной Реализация пpoгpa мнoгo блока, первым и с вторым входами срответстйенно второго и третьего элементой И и через элемент развяэки,- с выходом блока синхронизации с синхронизирующим входом сра нения и спервыми входами первых эл ментов И, подключенных вторыми входами к первым информационным входам блока сравнениями к информационным выходам программного блока, а выходами - к входам дешифратора, соединенного выходами, с соответствующими вторыми входа1«м блока Контроля, с первыми входамичетвертых элементов И и с первыми входами пять1х элементов И, подключенных вторыю входами к вькоду третьего элемента; , а выходом - к первому входу соот : ветствующего триггера, связанного вторым входом с выходом соответствующего .четвертого элемента И,, а прямым выходом - с первым входом соот ветстйующего шестого элемента И подключенного вторым входом к питания блока управления, а вьгхо- дом - к выходу соответствующего бло ка управления, причем второй вход четвертьк элементов И соединен с вы ходом второго элемента И, а выходы 94 шифратора - с вторыми информационны ми входами блока сравнения, подключенного выходом к входу программного блока, связанного шиной Включено с вт.орым входом второго элемента И.. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональн я схема программного блока; на фиг. 3 - то же, блока уполвления, на фиг. 4 - то же, блока сравнения; на фиг. 5 - то же блокг контроля , на фиг. 6 - то же, пульта управления, на фиг. 7 - эпюра напряжения, поступающего на сигнальное табло блока контроля. Устройство содержит программный блок 1, блоки 2, - 2 управления, исполнительные механизмы 3 - 3, источник 4 питания, элементы 51 - 5„ смещения, ключи 6 п блок 7 контроля, группу первых элементов И , второй элемент И 9, дешифратор 10, блок 11 синхронизации, элемент 12 развязки, блок 13 сравнения, третий элемент И 14, первую 15 и вторую ISj шины .признаковых команд Выключено, Включено, шину .16 Реализация команд. В предлагаемом варианте программный блок 1 (фиг. 2) содержит генератор 17 импульсов, восьмые элементы И 18, - 18j, счетчик 19, первые элементы 20;,, 20 J, ..., 20-14 совпадения, количество которых равно числу формируемых блоков 1 управляющих команд, .вторые элементы 21 , 212 21 развязки, вторые шифраторы 22.,, 22, .... 22, вторые триггеры 23, 23, .... по числу разрядов командного слова, и девятые элементы И 24.,,.24 , ..., , пульт 25 управления, третий триггер 26, элементы 27 и 27 задержки времени и коммутирующий элемент 28. . Блоки 2 управления (фиг. 3) включают четвертый 29, и пятый 292 элементы И, первый триггер 30 и шестой элемент И 31. Блок 13 сравнения кодов (фиг. 4) включает десятые элементы И 32, 322,..., 32„, элементы , 332, .. ЗЗо сравнения двоичных кодов и одиннадцать элемент И 34. Епок контроля 7 (фиг. 5) содерит сигнальное табло 35 , 35х , ..., 35„ , включающее двенадцатые, элеенты-И 36, Збг, резистор 37 и сигнальный транспарант 38, первые элементы 39 , 39, ..., 39„ сравнения, седьмые элементы И 4U, , 40, ..., AOj,, шифратор 41 и второй элемент 42 сравнения. Пульт 25 управления (фиг. 6) содержит ключ 43 выбора режима раб ты, четвертый триггер 44, кнопки 45 , 452 п кодонабирателя 46 пятые триггеры 47 , ..., 47 « Ешфратор 48, элемент 49 задержки времени и тринадцать элемент И 50 Устройство работает следующим обра:зом. Программный блок 1 запускается в работу нажатием ключа 43 (в сторону АВТ), расположенного на пульт 25 управления. При этом переключае ся триггер 44 , вследствие чего сни мается напряжение с его инверсного выхода (с общей шины кодонабирателя 46) и подается потенциальньп сигнал на входы элементов И 24, , 242, 24,2 л, Последний отк рывается и импульсы напряжения с выхода генератора 17 начинают поступать на вход счетчика 19. Каждьй из элементов 20., 20 2 - Vсовпадения настроен на определенную временную установку, по истечении которой он формирует на свое выходе импульс напряжения, поступа щий на вход соответствующего шифра тора 22 , где он преобразуется в кодовую команду, обозначающую ее адрес, например по рядковый номер блока 2 управления, состояние которого необходимо изменить, и признак исполнения. Адре ная информация, например, в виде двоичного mt6o двоично-десятичного кода, поступает на информационные входы триггеров 23 признаковая - на вход одного из триггеров 23-, , Одновременно управляющий импульс напряжения с выхода элемента 20 через элемент 21 развязки транслируется на входы элементов ISj и 27, посредством котсфьгх он поочередно коммутируетс иа tDMHy 16 (реализации команд), а затем после срабатывания элемента; 27 задержки - на шину записи триг , ,.., 23ijj (через элемен геров 23 И 18) По пЪступлении этого импул са триггеры, информационные входы которых имеют электрические сигнал соответствующие, например, логической 1, дереключаются в единич 9 ное состояние и тем самым запоминают сформированную кодовую команду. Последняя через открытые элементы И 24, 242, .... 24 2 транслируется на выходы программного блока 1 и далее на первые входы элементов И 8. 8 , 9 , 92 и на первые входы Адресная информация с выходов элементов И 8 8 „ поступает на выходы дешифратора 10, где она преобразуется в единичный сигнал, возбуждаемый с частотой настройки блока 11 синхронизации (мультивибратора) на одном из его выходов. Этот пульсируюищй сигнал адресуется йа первые входы элементов И 29., , 292 соответствующего блока 2 управления и далее на один из вторых входов контрольного блока 7. Последний в зависимости от признака сформированной команды следующим образом обрабатывает поступивший сигнал. Если записанная триггерами 23 записанная тригг.ерами . , 23, ij, ..., 23а 2 команда предназначена для включения какого-либо исполнительного механизма, например 3, то сигнал с.соответствующего первого входа блока 7 адресуется на первый вход элемента И 40 и через элемент U 36j на сигнальный транспарант 38., , по которому осуществляется визуальный контроль за подачей рабочего напряжения на исполнительный механизм 3., . Этот транспарант прерывисто загорается с частотой настройки блока 11 синхронизации (мультивибратора) (участок t.,- tj, фиг. 7), предупреждая операторов о поступлении очередной управляющей команды на блок 2, . Что касается элемента И 40.. он находится в открытом состоянии, так как сигналы на входах элемента- 39 сравнения отсутствуют (совпадают) и на его выходе сформирована логическая 1. Поэтому контрольный сигнал соответствующего первого входа блока 7 транслируется на первый вход шифратора 41, преобразуется в адресный код и передается для cpaiaнения на второй информационный вход блока 13. Сравнение кодов в блоке 13 происходит при полностью исправной схеме трансляции управляющей команды на участке Выходы программного блока - вход блока 2, управления,

71

Переключение блока 2 в рабочее состояние осуществляется в момент формирования очередной управляющей .команды в программном блоке 1. При этом импульс напряжения с выхода соответствующего элемента 20., , . . ., 20 совпадения через элемент 21 , ..., 2L развязки и элемент И 18 поступает на шину 16 реализа1щи команд, вследствие чего открывается элемент И 9 и появляется электрический сигнал на входе 15 Включено. В блоке 2 адресньй i признаковый сигналы суммируются элементом И 29 , переключая в единичное состояние триггер 30и тем самым открывая элемент 31. В цепи исполни- тельного механизма 3 появляется электрический ток, под действием которого он переводится в рабочее состояниеj а на элементе 5 смещения создаётся падение напряжения, открывающее электронньй ключ 6., . На первый вход блока контроля 7 поступает сигнал обратной связи, подтверждающий включение Исполнитель ного механизма 3. , где он трансформируется в адресный код и вновь передается в блок 13 для контроля исполнения команды. А именно: на элементе 39 он сравнивается с единичным сигналом, транслируемым с выхода 16 через элемент 42 на другой вход элемента 39 и на выходе последнего формируется логическая элемент И 40 продолжает оставаться открытым (сигнал на первом входе блока контроля 7 присутствует до снятия команды Реализация) и поэтому ня выходе шифратора 41 адресныйкод Остается не- изменньа.

По истечении промежутка времени, равного настройке элемента 27 задержки, элемент И 18 закрывается, а элемент tS открывается, что следуюпщм образом видоизменяет состояние схемы: снижается напряжение щины 16 Реализация, в триг- геры 23 , ..., 23„ , записывается новая кодовая команда, поступление которой на соответствующий блок 2 управления контролируется автомагически и визуально в указанной последовательности транспарант 38 на время включения исполнительного механизма 3 остается запитанным

через гасящий резистор 37 и горит.

03698

например, в полнакала (участок tj - t рис. 7).

Если записанная триггерами 23 , ..,, 23(2 очередная команда предназначена для выключения какого-либо исполнительного механизма, например, 3,, то контрольный блок 7 следующим образом преобразует ее в ад- ресный сравнивающий код: сигнал на

10 выходе элемента 42 сравнения равен логической 1, так как на один из его входов поступает напряжение с выхода триггера блока 1 (на выходе 15); сигнал на выходе эле15 меита 39 сравнения, относящегося к первому каналу управления,. также равен логической 1, поскольку на первьй вход блока 7 в это время поступает напряжение с выхода

20 (электронного) ключа 6 ; элемент И 40:, открывается с частотой настройки мультивибратора 11 за счет поступления на первый вход адресного сигнала с выхода блока в

5 интервалы времени, соответствутощие открытому состоянию элемента И 40, , на выходах шифратора 41 формируется адресный код, который транслируется для сравнения в блок 13-, напQ ряжение на транспаранте 38 изменяется так, как это показано на фиг. 7 (участок t. - t), придавая его свечению специфическую окраску и предупреждая тем самым операторов о поступлении на блок 2 управляющей команды с признаком Включено; в момент реализаций этой команды на второй вход элемента 42 сравнения поступает сигнал с шины 16 и на его выходе формируется логический Oj после обесточивания исполнительного механизма 3 , выключает. ся электронный ключ 6 , вследствие чего снимается электрический сигнал

.f с первого входа блока 7, но сигнал на выходе элемента 39 сравнения продолжает оставаться равным логической 1 и поэтому остается открытым элемент И 40 (до снятия команды Реализация); адресный код на выходе шифратора 41 остается неизменным, что обеспечивает автоматический контроль исполнения команды блоком 2.

5 Если адресные коды, поступающие на первую и вторую группы входов блока 13 не сравнились по какой-либо причине, например из-за отсутствия

91

сигнала обратной связи с соответствующего ключа 6, то закрывается элемент И 34 и на его инверсном выходе формируется сигнал отбоя, который транслируется на вход программного блока 1 и далее через элемент 27 задержки, необходимый дня компенсащи инерционности срабатьтания блбков 2 управления и, например, ключей 6 на вход обнуления триггера 26. Последний закрывает .элементы И 18-,, tSj вследствие чего счетчик 19 прекращает отсчет времени и исключается запись новой команды в триггеры 23 , ...., 23д. Управление техпроцессом приостанавливается и может быть продолжено Яосле устранения неисправности замыканием коммутирутощего элемента 28.

Для переключения устройства в режим ручного управления изменяют состояние триггера 44, например, нажатием ключа 43 в сторону ручки управления, расположенного на пульте .25. , . . ./ : При-этом снимается сигнал с вторых входов элементов И 18.,, 24, ..., 24-2, тем самым исключая из работы программный блок 1, и подается: напряжение на общую шину кодонабирателя 46 , Для включения какого- либо исполнительного механизма оператор нажимает три кнопки 45. , ..., 45jp - по одной в старшем, среднем и миадшем разрядах - таким образом, чтобы сочетание обозначаемых ими цифр соответствовало порядковому номеру включаемого исполнительного механизма в десятичной

60369 10

системе счисления. Набранная кодо- . вая команда запоминается триггерами 4Z. , ..., 47 и через п Ифратор 48 адресуется на выход программного блока 1. Оператор пульта 25,

убедившись, в правильности набора кода по прерывистому загоранию соответствукяцего транспаранта на табло 35, реализует команду нажатием

10 клавиши 453J . При этом открывается элемент И 50 и возбуждается импульс напряжения на выходе 16, а по истечении промежутка времени, равного настройке элемента 49, бб15. /нуляются триггеры 47 , ..., 47, приводя схему пульта 25 в исходное состояние. Для выключения какоголибо исполнительного механизма дополнительно нажимает клавишу 45э1.

Таким образом, введение в УСТРОЙСТВО предупредительной сигнализации адреса поступления управляющих команд, во-первых, повьпиает

25 его надежность за счет контроля исправности тракта трансляции командных сигналов на блогси управления до реализации команд, и во-вторых, позволяет операторам более ак30 тивнр вести контроль за ходом технологического процесса и изменением его .функциональных параметров, а при необходимости своевременно вмешиваться в неГс с целью предотJJ вращения вьщачи в объект управления взаимопротиворечивых команд. Кроме того, наличие такой сигнализации исключает брак со-стороны обслуживающего персонала при управлении

4Q объектом с пульта оператора.

16 ,

t чг--;

Щ

Е

га ш н Е

ч 11

fff

«

л . I : г

%$

Л2

/

ЙГ; Г

гМ

.1 г/,

«

1-: t

Фиг.Г

ФигЛ

Фиг.5