Система для контроля и управления Советский патент 1986 года по МПК G05B19/418 G06F11/14 

Изобрет,ение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в качестве управляющей подсистемы в системах управления технологическими процессами. Цель изобретения - повьшение надежности и расширение области применения. На фиг, 1 представлена блок-схема системы; на фиг, 2 - схема блока задания режима на фиг, 3 - схема блока ввода; на фиг, 4 - схема блока коммутации; на фиг. 5 - схема блока прерываний; па фиг. 6 - схема блока запуска; на фиг. 7 - схема блока кор рекции частоты; на фиг. 8 - схема узла сравнения блока коррекции частоты;, на фиг, 9 - временная диаграмма работы системы. Система для контроля и управления (фиг, 1) содержит блок 1 задания режима, блок 2 ввода, блок 3 коммутации, блок 4 прерываний, блок 5 запу ка, первый 6, второй 7 и третий 8 блоки коррекции частоты, делитель 9 частоты, счетчик 10 импульсов,, блок 11 сравнения, генератор 12 импульсо коммутатор 13, первый 14, второй 15 и третий 16 элементы И, элемент ИЛИ 17, информационные входы 18 и 19, выход 20, входы и вьпсоды 21-36 блоков системы. . Блок 1 задания режима (фиг,2) содержит генератор 37 единицы, первьш 38, второй 39 и третий 40 тумблерные регистры, первьй 41 и второй 42 ключи, первый 43 и второй 44 однови раторы. Блок 2 ввода (фиг, 3) содержит коммутатор 45, генераторы 46, констант, элемент ИЛИ 47. Блок 3 коммутации (фиг. 4) содер жит коммутатор 48, первый 49, второ 50 и третий 51 элементы ИЛИ. Блок 4 прерываний (фиг. 5) содер жит триггер 52, первый элемент ИЛИ 53, элемент И 54, второй элемен ИЛИ 55, элемент 56 задержки. Блок 5 запуска (фиг, 6) содержит коммутатор 57, триггер 58., первый 59 и второй 60 элементы И, первый 61, второй 62, третий 63 и четверты 64 элементы ИЛИ, Блоки 6-8 коррекции частоты (фиг. 7) содержат счетчик 65 импуль сов, узел 66 сравнения, элемент ИЛИ 67, элемент 68 задержки. 54 Узел 66 сравнения (фиг. 8) блока 6 коррекции частоты содержит мультиплексор 69, состоящий из первого деишфратора 70, первых элементов И , первого элемента 1ШИ 72, а также элемент 73 сравнения, второй дешифратор 74, второй элемент И 75, вторые элементы ИЛИ 76,-76 . Блок 1 задания режима предназначен для задания: кода коррекции, определяющего частоту поступления импульсов разгона, , т.е. время, в течение которого происходит формирование частоты управляющего сигнала, соответствующего заданному значению параметра (задание этого кода осуществляется на выходе 21 блока с помощью тумблерного регистра 38, фиг. 2); кода коррекции частоты управляк щего сигнала, пропорциональной значению кода параметра (этот код формируется с помощью тумблерного регистРа 39 на выходе 22 блока)i кода режима, определяющего условия функционирования блоков 2-5, 13 с помощью тумблерного регистра 40 на вь1ходе 23 блока; сигналов пуска и останова, формируемых ключами 41 и 42 и одновибра- торами 43 и 44 на выходах 24 и 25 блока. Блок 2 ввода служит для задания кода значения параметра, определяющего характеристики (частоту, длительность вьщачи и т.д.) управляющих сигналов, вьщаваемых на объект. Код па раметра формируется на выходе коммутатора 45 блока в соответствии с заданным режимом работы, Дпя режимов R ,, задаваемых позиционным КОДОМ на управляюп(ем входе 23 блока, он выдается генераторами 46, -46т констант (фиг, 3), Числа h ; и t определяют количество нулевых и единичных разрядов в коде, формируемым генератором 46, i 1 f,m. Позиции еди-i ничных и нулевых разрядов задаются соответствующей коммутацией выходов генераторов. Для режимов , Rm + a которым . соответствует единичный сигнал на одном из входов элемента ИЛИ 47, код параметра проходит на выход коммутатора 45 с входа 18 системы, куда он поступает от объекта контроля и управления или другой управляющей подсистемы. Блок 3 коммутации осуществляет коммутацию управляющих сигналов, поступавощих от блоков 7 и 8 коррекции частоты.и элемента И 15 на вход 28, 29 и 35 соответственно (фиг, 4) в зависимости от кода режима работы на выходе 23 Режимы работы делятся на три группы, каждой из которых . соответствует элемент ИЛИ 49-51. Ед .ничные сигналы на выходых этих элементов открывают один из элементов И коммутатора 48 для прохождения уп равляющих сигналов с входов 28, 29 |И 35. Информация на выход блока 3 коммутации проходит при наличии еди ничного сигнала на входе 26 (выходе блока 5 запуска). Блоки 4 прерывания и делитель 9 частоты, коммутатор 13 и элемент И 15 служат для вьдачи в заданных режимах управляющих сигналов, состо щих из определенного числа импульсов. Блок 4 прерываний предназначен для управления вьщачей сигналов с выхода 29 блока 8 через элемент И 15 на блоки 3 коммутации и делитель 9 частоты. Блок 5 управления пуском обеспечиваед; .управление пуском и останов системы при нормальном функционировании; блокировку пусковых операций при отсутствии исходного состояния соответствующих датчиков объекта контроля и управления в различных режимах функционирования; останов при появлении сигналов от средств контроля объекта в заданных режимах функционирования. Единичное состояние триггера 58 (фиг, 6) соответствует работе систе мы. Сигнал пуска формируется коммутатором 57 при наличии единичного сигнала на выходе элемента И 59 и соответствующих сигналов на входах 19 и 23 блока 5. Единичный сигнал на выходе элемента И 59 появляется при поступлении команды Пуск на вход 24 и отсутствии общей блокиров .ки объекта по входу 19. Пуск устрой ства может затем произойти тблько при отсутствии в заданных режимах, которым соответствуют единичные сиг налы на выходах элементов ИЛИ 63 и 64, селективных блокировок объекта,поступающих в виде сигнала низко :го уровня с входов 19 системы на вхо ды коммутатора 57. Установка в нулевое состояние триггера 58 производится либо по сигналу останова на входе 25, проходящему далее через элемент ИЛИ 61 на R-вход, либо при появлении в заданных режимах, которым соответст- вует единичный сигнал на одном из входов элемента ИЛИ 62, сигнал блокировки, вызванного срабатыванием датчиков контроля объекта и посту.пающего на элемент И 60. Блоки 6-8 коррекции частоты предназначены для деления частоты на заданный коэффициент деления в соот- ; ветствии с сигналами настройки с выходов 21 и 22 блока 1 задания режима и выхода 31 счетчика 10. Работа блоков 6-8 коррекции частоты начинается при появлении едичного сигнала на одном из входов элемента ИЛИ 67, после чего разрешается счет импульсов, поступающих на входы 32, 36 и . 33, счетчиком 65. Узел 66 сравнения формирует сигналы обнуления счетчика 65, подаваемые на его установочный вход через элемент 68 задержки (время задержки необходимо для надежного срабатьшания элементов узла 66), а также импульсы откорректированной частоты, являющейся результатом деления блоками 6-8) . Узел 66 сравнения блока 6 обеспечивает увеличение частоты импульсов на первом выходе в зависимости от кода на входе 21 (адресном входе мультиплексора) и выходах счетчика 65 (входах дешифратора 74). Мультиплексор вьщает импульсные сигналы, которые совпадают по фазе с импульсами, поступающими на вход 32 - управляющий вход дешифратора 74. Поскольку по импульсам на входе 32 происходит изменение содерркимого счетчика 65, то это приводит к изменению сигналов на входах дешифратора 74 (фиг. 8). Выходы дешифратора 74 группируются и подключаются к входам элементов ИЛИ 76 таким образом, что в каждой группе единичньм сигнал появляется в течение заданного промежутка времени в определенные моменты. Выбор той или иной серии импульсов осуществляется дешифратором 74 в соответствии с кодом на выходе 21. Элемент 73 сравнения формирует сигнал в случае равенства кодов на входах дешифраторов 70 и 74, который стробируется на элементе И 75 импуль сами, поступающими на вход 32, Генератор 12 формирует импульсы двух опорных частот, вьщаваемые на выходах 32 и 33. Запуск генератора производится единичным сигналом, поступающим с выхода 26 блока 5 на его вход. Система для контроля и управления работает следующим образом. Множество возможных режимов работы выдачи управляющих сигналов задается с помощью тумблерного регистра 40 блока 1 задания режима. Оно может быть разделено на два подмножест ва (макрорежима). К первому подмножеству (MJ) относятся режимы работы с заданием кода параметра от объекта контроля и управления или управляюще подсистемы верхнего уровня. В этом случае информация о коде параметра поступает на вход 18. К второму подмножеству (М) относятся режимы, в которых код параметра формируется од ним из генераторов 46 константы блока 2 ввода в соответствии с управляющим кодом, задаваемым на выходе ,23 блока 1 задания режима. Первый макрорежим (М) включает два множества режимов - с коррекцией и без коррекции частоты управляющих сигналов и соответственно, В режимах М единичный сигна присутствует на выходе элемента ИЛИ 51 блока 3 коммутации, а в режимах Mj - на выходе элемента ИЛИ 49 этого же блока., . Второе подмножество режимов (М) делится на три части: режимы Mj, аналогичные режимам М,,; режимы М аналогичные режимам М , режимы управляющие сигналы которых формируются в виде последовательности импульсов заданной длины В этом случае единичный сигнал присутствует на выходе элемента ИЛИ 50 блока 3 коммутации. Кроме того, полное множество ре M.V-Mj может быть раздежимов. М, лено на несколько подмножеств в зависимости от того, какие сигналы бло кировок (сигналы от каких датчиков объекта) необходимо учитывать перед началом функционирования и в ходе выдачи управляющих сигналов В простейшем случае таких подмножеств может быть выделено два М и М. Множеству М соответствует единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 63, который разрешает пуск системы при отсутствии нулевого сигнала частичной блокировки с входа 19, а множеству М - единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 64, разрешающий пуск при отсутствии нулевого сигнала полной блокировки с входа 19. Множествам М и М могут соответствовать одни и те же режимы, задаваемые на входах элемента ШШ 62, в которых останов может быть произведен при поступлении сигнала от средств контроля с входа 19 на вход элемента И.60. Таким образом, всего можно выделить десять основных групп режимов работы системы, за,цаваемых подмножествами М , М,у , М, , М , М 1К МБ S гк .Б 2Б 2гг гг1 Взаимосвязь указанных режимов работы с кодами, формируемыми на выходе 23 тумблерным регистром 40 блока 2 задания режима, и порядок соединения отдельных выходов (разрядов) этого регистра с другими узлами системы поясняются следующей таблицей (для простоты регистр 40 выбран двенадцатиразрядным) : В приведенной таблице записи K(i) K(j); S(i) S(j) означают,, что на выход i или на выход элемента i поступает код (К) или сигнал (S) с входа j или с выхода элемента j. Рассмотрим работу системы в режимах без коррекции частоты управляющих сигналов (множества М исходном состоянии все элементы установлены в нулевое состояние (цепи установки исходного состояния системы условно не показаны). На тумблерных регистрах 38 и 40 задают .код коррёкции блока 6 коррекции частоты и код режима работы системы. По команде Пуск на выходе 24 блока 1 задания режима при отсутствии нулевых сигналов блокировки триггер 58 блока 5 запуска устанавливается в единичное состояние. Единичным сигналом с его выхода 26 разрешается работа генератора 12 импульсов, открывается элемент И 14 и блок 3 коммутации, настроенный на выдачу управляющих сигналов с выхода 29 блока 8 коррек1щи частоты. На выходах 32 и 33 начинают формироваться импульсы частотой f, и f , соответственно.

Блок 6 коррекции частоты в соответствии с заданным алгоритмом работ осуществляет вьщачу импульсов с нарастающей частотой f . Эти и myльcы проходят через элемент И 14 и заполняют счетчик 10.

После того, как в счетчик запишется число импульсов, код которого равен коду на выходе блока 2, срабатывает блок 11 сравнения, блокируя подачу импульсов в счетчик 10.

После записи в счетчик 10 первого импульса начинает работать блок 8 коррекции частоты, которьш осуществляет деление частоты fj с выхода 33 генератора 12 импульсов. Управляющие сигналы, формируемые на выходе 29 блока 8 коррекции частоты, через блок 3 коммутации поступают на выход 20 системы. Работа системы в этом релсиме продолжается до тех пор, пока .не будет подана команда Останов с выхода 25 блока 1 задания режима или до появления единичного сигнала на выходе элемента И 60 блока 5 запуска

Отличительной особенностью работы устройства в режимах М , М , М и М является то, что импульсы с выхода 29 блока 8. коррекции частоты поступают через элемент И 16, открытый единичным сигналом с выхода элемента ИЛИ 17, в блок 7 коррекции частоты, где происходит дополнителькое изменение частоты управляющих сигналов. Управляющие сигналы с выхода 28 через блок 3 коммутации вьщаются на выход 20 cиcтeмiзl.

В режимах Мд и М блок 3 коммутации настроен на передачу на выход 20 управляющих сигналов с выхода 35 элемента И 15. На коммутатор 13с выхода 23 блока 1 задания режима поступает код, определяющий чис,ло импульсов в последовательности. По сигналу с выхода 26 блок 4 прерываний разрешает прохождение импульЪов на выход 35 элемента И 15 и далее на входы блоков 3 коммутации и делителя 9 частоты. Делитель 9 частоты осуществляет подсчет импульсов. После появления сигнала переноса на i-M выходе делителя сигнал проходит через коммутатор 13 и обнуляет триг гер 52 блока 4 прерьшаний. При этом запрещается подача импульсов через элемент И 15.

Повторная выдача управляющих сигналов в этих режимах возможна только после установки исходного состояния и повторной подачи команды Пуск.

Система позволяет расширить номенклатуру типов формируемых управляющих сигналов по частоте и длительности их вьщачи, увеличить множество возможных режимов вьщачи управляющих сигналов, обеспечить возможность коррекции в зависимости от состояния объекта контроля и управления, задаваемого кодом режима, параметров управлякяцих сигналов, что расширяет ее область применения по сравнению с известными системами

Кроме того, предлагаемая система обеспечивает увеличение функциональной надежности, поскольку позволяет учитьшать исходное и текущее состояния объекта (сигналы частичных и полных блокировок, ошибки и т.д.).

Формула изобретени

1. Система для контроля и управления, содержащая три элемента И, элемент ИЛИ и блок ввода, соединенный информационным входом с первым информационным входом системы, подключенньш выходом к выходу блока коммутации, блок прерываний, связанный выходом с первым входом второго элемента И, и счетчик импульсов, подключенный счетным входом к выходу первого элемента И, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, в нее введены три блока коррекции частоты, делитель частоты, блок запуска, блок сравнения, коммутатор и блок задания режима, подключенный первым и вторым вы ходами к информационным вхГодам соответственно первого и второго блоков коррекции частоты, выходом Пуск и выходом Останов соответственно к первому и второму управляющим входам блока запуска, а третьими информационными выходами - к первым управляющим входам блока коммутации, управляющим входам коммутатора, первым управляющим входам блока прерываний, управляющим входам блока ввода, входам элемента ИЛИ и к третьим управляющим входам блока запуска, связанного информационным

входом с вторым информационным входом системы, а выходом - с входом генератора импульсов, вторыми управляющими входами блоков коммутаций и прерьшаний и с первым входом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу первого блока коррекции частоты, а третьим входом - к выходу блока сравнения, связанного первыми входами с выходами блока ввода и соединенного вторыми входами с выходами счетчика импульса и с информационными входами третьего блока коррекции частоты, подключенного управляющим входом к первому выходу генератора импульсов, а выходом - к первому информационному входу блока коммутации, к первому входу третьего элемента И, к второму входу вто,рого элемента И, соединенного выходом с вторым информационным входом блока коммутации и с входом делителя частоты, подключенного выходами к информационным входам коммутатора, связанного выходом с третьим управ- ляющим входом блока прерываний, причем вьгход второго блока коррекции частоты соединен с третьим информационным входом блока коммутации, а управляющим входом - с выходом треть его элемента И, подключенного вторьм входом к выходу элемента ИЛИ, а второй выход генератора импульсов связан с управляющим входом первого блока коррекции частоты,

2, Система по п. 1, о т л и ч а-. ю щ а я с я тем, что блок прерывани содержит триггер, генератор нуля, элемент РШИ, элемент И и элемент задержки, подключенный входом к инверс ному выходу триггера, а выходом - к первому входу элемента И, связанного BTopijM входом с вторым управляющим входом блока, подключенного первыми управляющими входами к входам элемен та ИЖ, соединенного выходом с третьим входом элемента И, связанного выходом с S-входом триггера, подключенного прямым выходом к выходу блока, С-вхрдом к третьему управляющему

входу блока, а D-входом - к выходу генератора нуля.

3, Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок запуска содержит коммутатор, два элемента И, четыре элемента ИЛИ и RS-триггер связанный прямым выходом с выходом блока, единичным входом - с выходом коммутатора, а нулевым входом - с выходом первого элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу второго элемента И, а вторым входом - к второму управляющему входу блока, соединенного первым управляющим входом с первым входом первого элемента И, а информационным входом с вторым входом первого элемента И, первым входом второго элемента И и с информационными входами коммутатора, подключенного первым управляющим входом к выходу первого элемента И, а вторым и третьим управляющими входами - к выходам соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ, соединенных входами с соответствующим разрядом третьего управляющего входа блока, соединенного другими разрядами того же входа с входами второго элемента ИЛИ, связанного выходом с вторым входом второго элемента И,

4, Система по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что каждый блок коррекции частоты содержит элемент задержки, элемент ИЛИ, узел сравнения и счетчик импульсов, подключенный управляющим входом к выходу элемента ИЛИ, установочным входом - к выходу элемента задерж1Ш, счетным входом - к управляющему входу блока и к управляющему входу узла сравнения, связанного первым выходом с выходом блока, вторым выходом - с входом элемента задержки, первыми информационными входами - с информационными входами блока и с входами элемента ИЛИ, а вторыми информационными входами - с выходами счетчика импульсов.

Сигнал на управляющем входе (3) коммутатора 13

Сигналы на входах элементов ИЛИ 62 и 63

5, 8j, Сигналы на входах элементов 10 и 12 ИЛИ 62 и 64

(ЗОз)

от

M

(63)

(6.2)

(64)H

(62)

Риг,2

«

а

оа

0ut.S

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве управлянщей подсистемы в системах управления технологическими процессами. Цель изобретения состоит в расширении области применения системы и в повьшенйй ее надежности. Расши- , рение области применения достигается увеличением числа типов формируемых сигналов, отличающихся частотой. фазой и длительностью периода, а также режимов их выдачи и оперативной коррекцией параметров управляющих сигналов в завйсимости от состояния объекта контроля и управления и условий эксплуатации. Повьшение надежности системы достигается за счет анализа исходного состояния объекта контроля и управления и учета его состояния в ходе выполнения заданного алгоритма на основе анализа информации, поступающей от датчиков контроля. Система для контроля и управления содержит блок задания режима, блок ввода кода параметра, блок коммутации, блок прерывания, (Л блок управления пуском, первьй - третий блоки коррекции частоты, делитель частоты, счетчик, блок сравнения, генератор импульсов, коммутатор, первьй - третий элементы И, элемент ИЛИ. Цель изобретения достигается введением новых элементов: блока за1C дания режима, блока управления пусО5 ком, первого - третьего блоков корсо ел рекции частоты, блока счетчиков, коммутатора. 3 з.п. ф-лы, 9 ил, 1 табл.