Устройство для контроля и управления Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве устройства для контроля и управления в локальных системах АСУ ТП.

Цель изобретения - повьпиение достоверности контроля и расширение области применения устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - схема блока синхронизации на фиг.З схема блока пуска} на фиг.4 - схема блока формирования воздействий, на фиг.5 - схема блока контроля реакций; на фиг.6 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 синхронизации, блок 2 пуска,блок 3 формирования воздействий, блок 4 контроля реакций, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 RS - триггеры, первый 9, второй 10,тре-. тий 11, четвертый 12, пятый 13, шестой 14, седьмой 15 и восьмой 16 элементы И, первый 17 и второй 18 элементы ШШ. Устройство содержит также вход 19 контроля.устройства, информационный вход 20, первый и второй импульсные входы 21 и 22 уп- равлянмций выход 23 устройства, информационный выход 24, входы - выходы блоков 25-32 устройства.

Блок синхронизации (фиг.2) со- держит генератор 33 импульсов, счетчик 34 импульсов, первый 35 и 36 второй Т -триггеры, первый 37 и второй 38 элементы И.

Блок пуска (фиг.З-) содержит первый 39, второй 40 и третий 41 RS - триггеры, генератор 42 единицы, элемент ИЛИ 43,кнопку пуска 44,кнопку останова 45, первый 46 и второй 47-элементы индикации.

Блок формирования воздействий (фиг.4) содержит счетчик 48 импульсов, Т -триггер 49, два элемента И 50, , 50j, элемент И-НЕ 51, элемент ИЛИ 52, прямой выход триггера 53.

Блок контроля реакций (фиг.5) содержит счетчик 54 импульсов, коммутатор 55, элемент ИЛИ 56, элемент ШШ-НЕ 57, первый 58 и второй 59 одновибраторы.

Суть дисциплины функционировани предлагаемого устройства состоит в следующем: по результатам контроля импульсов, поступающих от объекта,

oпpeдeл eтcя величина отклонения их фронтов во времени i от импульсов заданной последовательности tj : Т t -1 ; в соответствии с величиной и знаком Т формируются управляющие сигналы на объект контроля; анализируются реакции объекта на сформированный управляющий сигнал и определяется способность объекта к коррекции своего состояния) по результатам анализа реакций формируются сигналы на продолжение процесса контроля и управления или его останов. Назначение основных блоков устройства заключается в следукяцем.

Блок 1 синхронизации предназначен для формирования импульсных последовательностей, синхронизирующих работу устройства.

Блок 2 пуска служит для управления пуском и остановом устройства и индикации причины отказа объекта. Блок 3 формирования воздействий служит для подсчета и хранение кода, пропорционального величине Г для хранения информации о знаке Т и вьщачи в соответствии с этим управляющего сигнала на объект кон- |троля; для выдачи кода Т сигнализации о том, что t

Блок 4 контроля реакций обеспечивает подсчет числа импульсов, поступающих от объекта контроля после

выдачи управляющего воздействия и контроль соответствий их полярности сформированному управляющему воздействию.

Устройство для контроля и управления работает в двух основных режимах: режиме контроля (определения величины t ) и выдачи управлянлцего воздействия; режиме анализа реакции объекта контроля.

Э.тг режимы циклически реализуются в устройстве один за другим,

В исходном состоянии все элементы памяти находятся в нулевом состоянии (цепи установки исходного

состояния не показаны).

При нажатии кнопки 44 срабатывает триггер 39 и единичным сигналом с выхода 28 блока 2 пуска устанавливается в единичное состояние триггер 5 и запускается генератор 33

блока 1 синхронизации, который выдает последовательности им-пульсов на выходах 25-27 (фиг.6).

Сигнал на выходе 25 может либо опережать, либо отставать по фазе от сигнала, поступающего на вход 19 устройства от объекта контроля и управления .

Рассмотрим случай, когда i 0(. т.е. сигнал с выхода 25 блока 1 синхронизации опережает сигнал от объекта контроля и управления, поступающий на вход 19 (фиг.6).

После прихода единичного сигнала на вход 19 срабатывает триггер 6, который готовит элемент И 10 к подаче импульсов на суммирукяций вход бло35

ка 3. Вслед за окончанием сигнала на выходе 25 блока 1 синхронизации устанавливается в единичное состояние триггер 5, открывается элемент И 10 и импульсы с выхода 26 блока 1 начинают поступать в блок 3 формирования воздействий.

Когда сигнал на выходе 25 блока 1 синхронизации становится равным единице, появляется единичный сигнал на выходе элемента И 9, по которому из блока 3 формирования воздействий (выход 29) информация о величинеt записывается в блок 4 контроля реакций.

Первым импульсом с выхода 27 блока 1 синхронизации, проходящим через элемент И 15, на выход 23 устройства выдается комбинация 10, по которой запускаются исполнительные устройства объекта управления и обнуляется счетчик 48.

При нормальной работе исполнительных устройств и объекта процесс

в нем протекает таким образом,чтобы величина t уменьшилась. Об этом

свидетельствуют тактовые импульсы, поступакяцие на вход 22 устройства.

По первому из этих импульсов . триггер 8 устанавливается в нулевое состояние и устройство продолжает функционировать в режиме анализа реакции объекта контроля. После того, как счетчик 54 блока 4 контроля реакций обнуляется, появляется импульс на выходе 31 этого блока.

Если при этом присутствует сигнал на входе 20 (этот сигнал может формироваться либо на вьпсоде 31 анаогичного блока, либо поступать от датчика, установленного на объек- 55 те контроля), то импульс с выхода элемента И 16 вьщается на выход 24 (отключает соответствующее исполни40

45

50

10

5

5

15

20

25

55997 4

тельное устройство) и устанавливает в единичное состояние триггер 8, проходя через элемент ИЛИ 17. Таким образом, триггер 8 готовит к очередному срабатыванию элемент И 9.

В результате действия исполнительных устройств рассогласование t уменьшается и на очередном цикле код, записываемый в блок 3 формирования воздействий, становится меньше и, таким образом, работа устройства продолжается в направлении полной компенсации величины t. .

Под действием внешних возмущающих факторов величина может изменяться. Рассмотрим случай, когда (фиг. 6) .Отличие работы устройства в этой ситуации состоит в том,что по сигналу на входе 19 срабатывает триггер 7 и импуЛьсы через элемент И 11 подаются на вычитающий вход блока 3 формирования воздействий. Триггер 49 при этом устанавли-. вается в О.

После начала действия сигнала на выходе 25 срабатывает элемент И 9. Код из блока 3 формирования воздействий переписывается в блок 4 контроля реакций. Затем происходит выдача кода 01 на выход 23 устройства и обнуление счетчика 48.

При нормальном функционировании объекта его датчики формируют импульсы на входе 22 устройства, по которым устанавливается в О триггер 8 и осуществляется уменьшение содержимого счетчика 54 блока 4 контроля реакций. После обнуления счетчика 54 сигналом с выхода 31 блока 4 контроля реакций, проходящим.через элемент И 16, отключаются исполнительные устройства, и триггер 8 вновь устанавливается в единичное состояние. Далее устройство работает аналогично.

Б ходе функционирования устройства осуществляется контроль величины Т и правильности реакции объекта на сформированное управляющее воздействие.

Блок 4 контроля реакций обеспечивает подсчет числа импульсов, посту- пакнцих от объекта контроля после выдачи управляющего воздействия и контроль соответствия их полярности сформированному управляющему воздействию. Этот блок работает следующим образом (фиг.5 и 6). После поступ0

0

5

0

ления единичного сигнала на вход синхронизации в счетчик 54 по импульсу, сформированному одновибратором 58, заносится код о величине Т, поступающий на входы информационных разрядов входа 29, На управляющий вход, коммутатора 55 подается разряд знака с выхода 53 триггера 49. Затем по входу 21 (22) через элемент ИЛИ 56 на вычитающий вход счетчика 54 поступают импульсные сигналы от объекта. После установки счетчика 54 в О срабатывает элемент-ИЛИ-НЕ 57 и од- новибратор 59 выдает импульс на выход 31 счетчика 4 контроля. Коммутатор 55 осуществляет контроль им- пульсов, поступающих от объекта. Он реализует функцию

(1) 0;

о;

-Lсигналы на.входе 21 (22), соответствующие о.тработке объектом управляющего воздействия при (Т 0) . Следовательно, гели устройство определило, что Т 0 (), а на вход 21 (22) поступают импульсы, которые свидетельствуют о том, что рассогласование увеличивается, т.е. растет, то формируется сигнал отказа. Он формируется также при одновременном поступлении сигналов по входам 21 и 22.

Если в процессе работы объекта , оказалось, что/1: Г происходит переполнение счетчика 48 и сигналом с выхода 30 устанавливается в нулевое состояние триггер 30. При этом также срабатывает триггер 40 и элемент 46 индикации.

Если при анализе реакции объекта на управляющее воздействие обращается в единицу функция (1), то появляется импульс на выходе 32 блока 4, которым обнуляется триггер 39, устанавливается в единичное состояние триггер 41 и срабатывает элемент 47 индикации.

Таким образом, применение устройства позволяет повысить достовер ность контроля и расширить область применения путем обеспечения возo

5

0

5

0

0

5

0

5

можности количественной оценки отклонения последовательности импульсов, поступающих от объекта контроля и управления, от заданной величины; осуществления возможности формирования управляющих воздействий на объект в соответствии с результатами контроля; организации контроля правильности реакции объекта на формируемые управляющие воздействия.

При использовании предлагаемое устройство позволяет получить положительный эффект, состоящий в уменьшении вероятности неправильной классификации состояния объекта и повышении разрешающей способности контроля j в расширении области применения благодаря обеспечению возможности формирования управляющих воздействий в соответствии с результатами контроля, что позволяет использовать изобретение в качестве контроллера систем АСУ ТП, работающих в реальном масштабе времени.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля и управления, содержащее два элемента ИЛИ, блок синхронизации, соединенный входом с выходом блока пуска, первый элемент И,подключенный первым входом к единичному входу первого RS -триггера, связанного прямым выходом со вторым входом первого элемента И, второй и третий RS-триггеры, подключенные прямыми выходами к первым входам соответственно второго и третьего элементов И, а также блок формирования воздействий, соединенный первым информационным выходом с управляющим выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения области применения, в него введены четвертый RS -триггер, блок контроля реакций, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И,, последний из которых подключен первым входом к информационному входу устройства, вторым входом - к первому выходу блока контроля реакций, а выходом - к первому входу первого элемента ИЛИ и к информационному выходу устройства, вход контроля которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, с нулевым входом второго и с нулевым

входом третьего триггера, подключенного инверсным выходом к второму входу четвертого элемента И, а еди- Hif4HbtM входом - к выходу пятого ,элемента И, соединенного вторым входом с инверсным выходом второго триггера, а инверсным входом - с первым управляющим выходом блока синхронизации, с инверсными входами второго и третьего элементов И, с третьим входом четвертого элемента И, с первым входом седьмого элемента И и с первым входом шестого элемента И, подключенного вторым входом к второму управляющему выходу блока синхронизации и к вторым входам второг и третьего элементов И, соединенных выходами соответственно с суммирующим и с вычитающим входами блока формирования воздействий, связанного установочным входом с выходом седьмого элемента И, вторым информационным выходом - с информационным входом блока контроля реакций, а выходом Переполнение - с первым входом блока пуска, подключенного вторым входом к второму выходу блока контроля реакций, а выходом - к второму входу первого элемента ИЛИ, связанного выходом с единичным входом четвертого триггера, подключенного выходом к третьему входу первого элемента И, а нулевым входом - к выходу второго элемента ИЛИ, соединенного первым входом с первым импульсным входом устройства и с суммирующим входом блока контроля реакций, а вторым входом - с вторым импульсньш входом устройства и с вычитающим входом блока контроля реакций, связанного синхровходом с выходом первого элемента И, причем третий управляющий выход блока синхронизации подключен к второму входу седьмого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с единичным входом второго триггера, а выход шес ;того элемента И соединен с нулевым входом четвертого триггера.

2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок синхронизации содержит счетчик импульсов, два Т-триггера, два элемента И и генератор импульсов, подключенный входом к входу блока, а выходом - к первым входам первого и второго элементов И и счетному входу Т-триггера, связанного прямым и инверсными выходами со вторыми входами соответ10

ственно первого и второго элементов И, подключенных соответственно к второму и третьему управляющим выходам блока, соединенного первым управляющим выходом с прямым выходом второго Т -триггера, подключенного счетным входом к выходу Переполнение счетчика импульсов, связанного суммирующим входом с инверсным выходом первого Т -триггера.

3. Устройство по П.1, отличающееся тем,что блок формирования воздействий содержит Т -триггер, два элемента И, элемент И-НЕ, 5 счетчик импульсов и элемент ИЛИ,свя- занньй первым входом с суммирующим входом блока и с единичным входом RS-триггера, а вторым входом - с вычитающим входом блока и с нулевым входом Т-триггера, а выходом - с суммирующим входом счетчика импульсов, подключенного нулевым входом к установочному входу блока и к первому входу первого элемента И, выходом переполнения - к выходу Переполнение блока, инверсными выходами - ко входам элемента И-НЕ, а прямыми выходами - ко второму информационному выходу блока, соединенного первым информационным выходом с выходами первого и второго элементов И, связанных вторыми входами с выходом элемента И-НЕ, причем первый вход второго элемента И соединен с инверсным выходом Т-триггера, подключенного прямым выходом к третьему входу первого элемента И, к знаковому разряду прямых выходов счетчика импульсов.

0

5

0

4. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок контроля реакций содержит счетчик им- . пульсов, элемент ИЛИ-НЕ, два одно- вибратора, коммутатор и элемент ШТИ, связанный первым входом с суммирующим входом блока и с первым информационным входом коммутатора,вторым входом - с вычитакнцим входом блока и со вторым информационным входом коммутатора, подключенного выходом к второму выходу блока, а управляющим входом - к знаковому разряду информационного входа блока, соединенного другими разрядами с информационными, входами счетчика импульсов, связанного синхровходом с выходом первого одновибратора, вычи- такщим входом - с выходом элемен9125599710

та ИЛИ, а выходом - с входами зле- занного выходом с первым выходом мента ИЛИ-НЕ, подключенного выходом блока, подключенного синхровходом к к входу вт;орого одновибратора, свя- входу первого одновибратора.

Фиг.1

фиг. 2

г8

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в качестве устройства для контроля и управления в локальных АСУ ТП. Целью изобретения является повышение достоверности контроля и расширения области применения. Цель изобретения достигается за счет обеспечения воз можности количественной оценки отклонения импульсной последователь ности от заданной величины, формирования управляющих воздействий соответствии с результатами контроля, а так же контроля правильности реак- .ции объекта на управляющие воздействия. Устройство содержит блок синхронизации, блок пуска, блок формирования воздействий, блок контро-. ля реакций, четыре RS -триггера, восемь элементов И и два элемента ИЛИ. 3 з .п. ф-лы, 6 ил. сл ю ел СП 0 ;О si

&пКЮ

53

/J

Omitfl

о-

Sfff

50t

От И 9

К

ifi

2S

OFF

30

(ригл

фиг. 5

Редактор П. Коссей

Составитель А. Лишанский

Техред М.Ходанич Корректор А. О.бручар

Заказ 4822/47 Тираж 836 Подписное ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретезшй и открытий 113035, Москва, Ж-355 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4