Устройство для контроля параметров объекта Советский патент 1985 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автомати зации диспетчерского контроля произ водственных процессов и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами и производ ством. Известно устройство для автомати ческого контроля параметров, содержащее блок электрических воздействи блок индикации;, блок последовательной коммутации датчиков, соединенный с датчиками пультом и блоком измерений , последовательно соединен ные блок программы, дешифратор команд, блок оперативной памяти и управляемый коммутатор, а также блок синхронизации. Управляющие входы бл ка программы и блока оперативной памяти подключены к пульту. Выходы блока синхронизации соединены с ко- мандньи-ш входами блока программы, дешифратора команд и оперативной па мяти. Управляемьй коммутатор связан с блоком электрических воздействий и блоком измерений. Один выход блока измерений соединен с управляющим входом блока программы, а другой с первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к вы ходу управляемого коммутатора. Контролируемые датчики через бло последовательной коммутации подключены к блоку измерений, где происхо дит сравнение значения контролируемого параметра, поступающего с дат чика, с заданным в блоке программы значением этого параметра. В случае нахождения параметра в поле заданного допуска устройство переходит к контролю следующего параметра; в случае выхода из поля допуска на блок индикации вьщается адрес контролируемого датчика Щ. Недостатком известного устройств является сложность используемых фун кций блоков, а, следовательно, слож ность самого устройства. Это исключает их применение для переноса числовых значений контролируемых параметров в рассредоточенные управляющие вычислительные комплексы, индикации и регистрами их на нескольких операторских пунктах произ водственной (испетчерской системы по вызову и по заданной программе. В данном случае для этого необходимо применять кроме специальных коммутаторов и дополнительных согласующих устройств большое число многожильных кабелей. Известно также устройство для контроля параметров объектов, содержащее вызсодные регистры, датчики контролируемых параметров, Соединенные через входные регистры, счетные входы которых подключены к выходам первого коммутатора. с входами первого элемента ИЛИ, и управляющие триггеры, соединенные с выходом генератора импульсов, а также второй коммутатор, дополнительней регистр и второй элемент ШШ, входы которого подключены к выходам ключевых элементов, а выход - к входу первого коммутатора непосредственно и через дополнительный регистр к нулевому входу первого управляющего триггера, причем выход первого ключевого элемента через второй коммутатор соединен со счетными в одами выходных регистров, а выход первого элемента ИЛИ - с единичными входами управляющих триггеров. Кодовая информация с датчика поступает на соответств1оощий входной регистр. Далее э:та информация в виде числа импульсов поступает в дополнительный регистр. Затем информация из дополнительного регистра в виде числа импульсов поступает в выходной регистр 2j. Недостатком данного устройства является низкая надежность, так как возможно искажение информации при передаче, потому что во время ее переноса от датчика возможно поступление новых данных. Кроме того, данное устройство обладает низким быстродействием и низкой помехозащшценностью, так как одна и та же информация переносится от датчика сначала в дополнительный регистр, а затей из этого регистра на вход приемного устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее датчики контролируемых параметров, соединенные через первые регистры, первьй коммутатор и элементы совпадения с разрядными входами четвертого регистра, вход обнуления которого соединен с выходом второго регистра, а выход - с нулевым входом первого и единичным входом второго триггеров, инверсные выходы соединены с вхоц,амя элементов совпадения, а пря.мые выходы - с управляющими входами ключевых элементов, генератор так -овых импульсов, выход которого через один из ключевых элементов подклю;чен к первому входу, схемы ИЛИ, а через другой ключевой элемент к входу второго коммутатора и второму входу схемы ИЛИ, выход которой . связан со счетными входами второго и четвертого регистров, а выходы вто рого коммутатора - с входами третьих регистров. В процессе работы информация с того датчика, из которого требуется переписать информацию, переносится параллельно в четвертый регистр, По поступлении на устройство сигнала Запуск импульсы от генератора поступают на счетные входы четвертого и второго регистров одновременно В момент появления сигнала переполне ния четвертого регистра импульсы начинают поступать, кроме того, на тот из числа третьих регистров, в ко торый необходимо перенести информаци По сигналу переполнения второго регистра прохождение импульсов от гене ратора на выбранный третий регистр Прекращается, и в этот момент в нем оказьшается записанным тот код, ко|торый присутствовал на входе заданного датчика в момент поступления сигнала Запуск зЛ. Однако данное устройство обладает низким быстродействием из-за наличия двух последовательных переносов одной и той же информации (сначала из входного регистра в промежуточный, а затем из промежуточного в выходной) , а также низкой надежностью, так как вероятность прохождения поме хи существует как при первом, так и при втором последовательном переносе информации. Целью изобретения .является повышение быстродействия и надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля параметров объекта, содержащее первый коммутатор, соединенный входами с датчиками контролируемых параметров, первый счетчик, входом подключенный к выходу первого коммутатора, триггер, элемент И, подключенный одним входом к выходу генератора так- 704 товых импульсов, а другим входом - к выходу триггера, второй коммутатор, выходы которого соединены со счетными входами п вторых- счетчиков, где п - число исполнительных элементов, а также блок начальной установки, выход которого через элемент ИЛИ соединен с входом установки в О триггера, вход установки в 1 которого соединен с входом записи устройства, введены п блоков приемных регистров, причем информационные входы первого соединены с выходами первого коммутатора, управляющий вход - . с выходом триггера, вход вычитания с выходом элемента И, а выход переноса - с вторым входом элемента ИЛИ, информационные и синхронизирующие входы, а также выход сброса каждого блока приемных регистров подключены соответственно к выходам, счетному входу и входу сброса одного из вторых счетчиков, первые .адресные входы устройства соединены с адресными входами первого коммутатора, вторые адресные входы - с адресными входами второго коммутатора, а выходы с выходами блоков приемных регистров. Каждый блок приемных регистров, содержит последовательно соединенные формирователь тактовых импульсов и элемент ИЛИ-НЕ, формирователь импульсов начальной установки и регистр, информационные входы которого являются информационными входами блока, управляющий вход соединен с вторым выходом формирователя тактовых импульсов, а вход сброса - с выходом формирователя импульсов начальной установки и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, выходом подключенного к выходу сброса блока. Такое выполнение устройства обеспечивает повышение его быстродействия и надежности за счет исключения одной операции в последовательном переносе информагщи (т.е. информация переносится из входного регистра в выходной, минуя промежуточный) от любого наперед выбранного датчика на любой наперед выбранный приемник. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока приемных регистров} на фиг. 3 - временные диграммы сигналов в устройстве. Устройство содержит датчики 1 контролируемый: параметров, первый кою4утатор 2, первые адресные входы 3 первьй счетчик А, элемент ИЛИ 5, блок 6 начальной установки, триггер 7,вход 8 запуска, элемент И-9.генератор 10 тактовьк импульсов, второй кам1«4утатор 11, вторые адресные входы 12,, вторые счетчики 13 и блоки 14 приемных регистров„ Кавдьй блок 14 приемных регистров содержит формирователь 15 тактовых импульсов, регистр 16, элемент ИЛИ-НЕ 17, а также формирователь 18 импульсов начальной установки, фор- мирователи 19 и 20. В качестве датчиков 1 могут быть использованы любые датчики, имеющие на выходе двоичный или двоично-десятичньй код (например аналого-хщфровые преобразователи, счетчики импульсов, электромагниты, программные переключатели). Первьй коммутатор 2 предназначен для коммутации на информационные входы счетчика 4 информации с выходо того датчика 1, адрес которого прису ствует на первых адресных входах 3 устройстваJ Число входов коммутатора 2 равно суммарному числу выходов датчиков 1. Число а,цресных входов коммутатора 2 (разрядность шины 3) определяется числом датчиков 1. Числ выходов коммутатора 2 равно числу выходов того из датчиков 1, который имеет наибольшее их число. Счетчик 4 представдяет собой двои ный счетчик, работающий на вычитание Число информационных входов и разряд ность счетчика 4 равны числу зыкодо коммутатора 2. Триггер 7 представляет собой С-триггер имеющий вход установки в нуль, причем указанный вход облад ет наивысшим приоритетом. Вход уста новки в единицу триггера 7 является скнхровходом D-триггера, а на информаз ионном входе D-триггера зафиксирован уровень логической единицы, Таким образом, вход установки в нуль триггера 7 имеет приоритет перед вхо дом установки в единицу. Это необход мо для того, чтобы исключить неопределенность состояния триггера 7 которая может возникнуть в результате одновременного поступления сигналов на оба входа этого триггера. Генератор 10 тактовых импульсов предназначен для формирования тактовой последовательности в виде прямоугольных иьшульсов со скважностью два. Частота спедованил импульсов выбирается в :;азисимости от числа входов и выходов и требуемого быстродействия устройства. Второй коммутатор 11 предназначен для комь1утации информации с выхода элемента И 9 на входы тех из вторых счетчиков 13 и блоков 14 приемных регистров, адресат которых присутствуют на шине 12, Число выходов коммутаторов 11 равно числу счетчиков 13 и блоков 14 и равно числу групп выходов устройства. Количество групп выходов равно количеству приемников, которые могут быть подключены к выходам устройства, В качестве приемников могут быть использованы любые устройства, принимающие двоичные или двоично-десятичные коды (например дисплей, светодиоды, реле, электромагниты), Число выходов в каждой группе выходов устройства равно разрядности уого приемника, который подключен к данной группе выходов, Число адресных входов коммутаторов 1 1 (разрядность шины 12) определяется числом счетчиков 13 и блоков 14, Входы 8 и 12 предназначены для передачи двоичной информации от системы управления к предлагаемому устройству, В Качестве системы управления могут быть использованы УЧПУ, управляющая ЭВМ, диспетчерский пульт, Формирователь 15 тактовых импульсов предназначен для формирования импульсов заданной длительности по передним фронтам импульсов, поступающих на его вход, причем импульсы на выходах этого формирователя формируются уровнем логического нуля. Формирователь 15 тактовых импульсов формирует на своем втором выходе импульсы длительностью, большей на время , чем период Т следования импульсов тактовой последовательности генератора 10, а на первом выходе импульсы длительностью , где f выбирается исходя из требуемого быстродействия устройства. Каждый счётчик 13 представляет собой двоичный счетчик, работающий

на сложение. Число разрядов счетчика 13 равно числу выходов того блока 14, с которым он связан.

Регистр 16 предназначен для хранения выходной информации и представ ляет собой набор D-триггеров, имекшщх раздельные информационные входы и общие управляющие входы и входы сброса. Число информационных входов регистра 16 равно числу его выходов и числу выходов счетчика-13.

Блок 6 начальной установки и фор;мирователь 18 импульсов начальной установки, входящий в блок 14, выполнены по однотипной схеме и служат для формирования импульсов обнуления Триггера 7 и регистра 16 соответственно при поДаче напряжения питания на устройство; Длительность этих импульсов выбирается исходя из Tpie-буемого быстродействия устройства.

Блок 6 и формирователь 18 формируют импульс логическим нулем.

Устройство работает сяедующим образом.

При подаче на устройс тво питающего напряжения блок 6 вырабатывает импульс, которьй через элемент ИЛИ 5 поступает на вход установки в нуль триггера 7 и фиксирует на его выхо де уровень логического нуля, что обусловливает режим предустановки счетчика 4 и запрещает прохо: иение . импульсов, вьфабатьюаемых генератором 10, на выход элемента И 9.

Кроме того, формирователь импульсов начальной установки при подаче напряжения питания на устройство вырабатьгаает импульс (фиг. 4а), который обнуляет регистр 16 , Зи,к и, пройдя через элемент ИПИ-НЕ 17 .(фиг. Зе) на вход сброса счетчика 13 устанавливает его в нуль (4яг, Зе, ж

По истечении времени t( после момента подачи напряжения Ш1та1шя на устройство на выходах блока 6 ц.формирователя 18 устанавливается уровен логической единицы, после чего устройство готово к приему управляющих сигналов от системы упрайления, .

Системой управления сначала зада.ется на входах 3 адрес той группы датчиков 1, на которых присутствует требуемая информация, и на входах 12 адрес той группы выходов, на хот(у рую требуется перенести эту яяфауыацию. При этом информация с первойгруппы датчиков 1 через коммутатор 2

поступает на информационные входы счетчика 4, поскольку счетчик 4 находится в режиме предустановки, то в него записьгоается двоичный -код с датчиков 1.

Кроме того, второй коммутатор 11 соединяет выход элемента И 9 с входом того из блоков 14 и счетчиков 13, которым присвоен адрес, присутствующий на входах 12.

После этого система управления вьщает на вход .В запуска импульс,котЬрый фиксирует на выходе триггера 7 уровень логической единицы, что обусловливает режим счета счетчика 4 и разрешает прохождение импульсов с генератора,: 10 через элемент И 9.

Импульсы с выхода элемента И 9 поступают на вход вычитания счетчика 4 и через коммутатор II - нач.вхо того из счетчиков 13 и блоков 14, адреса которых присутствуют на входах 12.

С каждым импульсом, поступающим на его счетный вход, счетчик 4 уменшает свое содержимое на единицу до тех пор, пока все его разряды не стнут равными нулю и на его выходе переноса не сформируется импульс переполнения счетчика 4 при счете на вычитание,

Импульй переполнения счетчика 4 при счете на вычитание с выхода переноса фиксирует уровень логического нуля на выходе триггера 7, что вновь запрещает прохождение импульсов от генератора 10 через элемент И 9 и обусловливает режим предустановки счетчика 4,

По импульсам, KOToi ie прошли на счетный вход счетчика 13 и на вход блока 14, адреса которых, присутствуют на входах 12, блок 14 формирует на своих выходах на исполнительный элемент код того числа импульсов, которью поступили на данный блок 14, через время Т + с момента поступления переднего фронта последнего из поступншпих на этот блок 14 импульсов.

Таким образом, на группе выходов устройства, заданной системой управления, присутствует та информация, -которая присзггствовала на заданной системой управления группе входов устройства к моменту появления импульса на входе 8 запуска.

Сформированный на какой-либо группе выходов код сохраняется до следунщего обращения системы управления к данной группе выходов устройства..

Через время Т с момента поступления импульса на входе 8 система управления снимает коды адресов на входах Зи12.

Здесь время Т является временем, необходимым устройству для передачи кода с заданного входа на заданный выход и определяется по формуле

Tj. г Т, 2 + з-г ,

где К - десятичное значение максимально возможного кода из транслируемых устройством; .Т - период следования импульсов на выходе генератора 10; - длительность импульсов, формируемых фop шpoвaтeлeм 15 на своем первом вьпсоде. По окончании перечисленных операций любой другой параметр, вьфаженный в двоичном коде, может быть выведен в двоичном коде, аналогично на нужное приемное устройство.

Рассмотрим работу счетчика 13 и блока 14 при поступлении на их входы трех импульсов с соответствзгкацего выхода коммутатора 11 (фиг. 36). При этом по переднему фронту блока 14 на втором выходе формирователя 15 тактовых импульсов установится згровень логического нуля (фиг. Зв).

К моменту поступления зтих импульсов счетчик 13 обнулен, а с поступлением очередного из них его содержи-, мое увеличивается на единицу и, следвательно, по третьему импульсу на вы ходах счетчика 13 зафиксируется код 11 (фиг. Зе, ж).

Так;как после момента поступления .переднего фронта третьего импульса в течение времени Т +€ четвертый импульс не поступил, то формирователь 15 устанавливает на своем втором выходе уровень логической единицы. Это обусловливает перезапись информации с выходов счетчика 13 на выходы регисра 16, 4 также задачу импульса на первом выходе формирователя 15.Импульс с первого выхода формирователя

:15 через элемент ИПИ-НЕ 17 поступает ча вход сброса счетчика 13, обнуляя (его. Следовательно, на выходах регистре 16 присутствует-двоичный код 11, что соответствует числу импуль сов, поступивших на вход блока 14. Так как счетчик 13 обнулен, то блок

:14 готов к приему новой информации.

Таким образом, информация в данном устройстве передается от какоголибо наперед заданного датчика к какому-либо наперед заданному прием.нику с использованием только одного последовательного переноса информации, что позволяет повысить быстродействие предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, а следовательно, и повысить надежность передачи информации устройством.

Предлагаемое устройство обеспечи,вает сокращение времени переноса дис кратны значений параметров от любого наперед.выбранного датчика на любой наперед выбранный приемник, что позволяет увеличить число датчиков и приемников, обслуживаемых зтим устройством, ипи увеличить частоту обращения к каждому датчику, что в свою очередь позволяет приблизиться к регистрации мгновенных знамений параметров. Кроме того, обеспечивается повышение надежности переноса информации, что приобретает особое значение при наличии быстроменяющихся параметров какогб-либо объекта. Возможность потери даже одного из таких параметров обусловливает необходимость многократного повторения циклов что снижает оперативность процесса контроля.

ui,1

(риг,2

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА, содержащее первый коммутатор, соединенный входами с . датчиками контролируемых параметров, первьй счетчик,подключенный входом к выходу первого коммутатора, триггер, элемент И, подключенный одним входом к выходу генератора тактовых импульсов, а другим входом - к выходу триггера, второй коммутатор, выходы которого соединены со счетными входами п вторых счетчиков, где п число исполнительных элементов, а также блок начальной установки, выход которого через элемент ИЛИ соеди О тригнен с входами установки в tt. п гера,, вход установки в 1 которого соединен с входом запуска устройства, отличающее ся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности устройства, в него введены п блоков приемных регистров , причем информационные входы первого счетчика соединены с выходами первого коммутатора, управляющий вход - с выходом триггера, вход вычитания - с выходом элемента И, а выход переноса - с вторым входом элемента ИЛИ, информационные и синхронизирунщие входы, а также выход сброса каждого блока приемных регистров подключены соответственно к выходам, счетному входу и входу сброса одного из вторых счетчиков, первые адресные входы устройст1ва соединены с адресными входами первого ko коммутатора, вторые адресные входы с адресными входами второго коммутатора, а выходы - с выходами блоков приемных регистров. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что каждый блок приемных регистров содержит последовательно соединенные формирователь тактовых импульсов и элемент ИЛИ-НЕ, формирователь импульсов на9д 4 чальной установки и регистр, информационные входы которого являются информационными входами блока, управа -лякщий вход соединен с вторым выхо: ДОМ формирователя тактовых импульсов, а вход сброса - с выходом формирователя импульсов начальной установки и вторым ходом элемента ИПИ-НЕ, йодклкиенного выходом к выходу сброса блока.