Устройство для централизованного контроля параметров Советский патент 1987 года по МПК G05B23/02 

113

Изобретение относится к измерительным информационным системам и может использоваться в системах централизованного контроля и регулирования,

Цель изобретен 1я - повьшеш1е быстродействия устройства

На чертеже представлена схема устройства для централизованного контроля параметров.

Устройство содержит датчик 1 параметров, нормализаторы 2, вычитающие блоки 3, блок 4 задания номинальных

значений параметров, первый 5 и второй 6 блоки выделения максимально- го отклонения параметраJ первый 7 и второй 8 коммутаторы, деш- фратор 9, первьш счетчик 10, пятый блок II сравнения, первый 12 и второй 13 ключи, третий 14, четвертый 15, пер- вый 16 и второй 17 блоки сравнения, третий 18 и второй 19 элементы ИЛИ, элемент НЕ 20, блок 21 задания допустимых отклонений параметров, анало- го-инфровой преобразоватепь 22, блок 23 индикации, генератор 24 импульсов первый триггер 25, первый 26, второй 27 и третий 28 -чпемект-ы И, ьторой счетчик 29, первый элемрн г ИЛИ 30, инвертор 31. диф еренципльный усили- тель 32J регистр 33, преобразователи 34 и 35 двоичного коця в двоично-де- сятич1 ый код, первый Ьб и второй 37 дешифраторы, . индикаторы 38 и усилители 39 индик,;ции блока 23 индикации.

Устройство содержит также, третий 40, четвертый 41, пятый 42 и шестой 43 ключи, третий 44 и четвертый 43 блоки выделения максимального отклонения параметра, второй триггер 46 и формирователь 47 импульсов.

Датчики предназначены для преобразования технологических параметров в электрический сигнап, нормализаторы 2 служат для FopмaлиJaдии выходных сигналов датчиков. Блоки 3 предназначены для получения отклоньния текущего значения параметра от номинального. Блок 5 cjiy;icnT для выделения мак- симального положительного отклонения параметра от номинального значения. В простейшем случае блок 5 представляет собой диодную сборку, число диодов в сборке равно числу каналов, причем аноды диодов соединены с соответст- вукщт-fn выходами блоков 3, а катоды циодов соединены между собой. Блок 6 служит для выделения максимального

отрицательного отклонения параметра от номинального значения. В простейшем случае блок 6 представляет собой диодную сборку, число диодов в сборке равно числу каналов, причем катоды диодов соединены с соответствующими выходами блока 3, а аноды диодов соединены между собой. Коммутатор 7 предназначен для коммутации разностных сигналов с выходов блока 3. Число ключей в коммутаторе 7 рав- нэ числу каналов. Коммутатор 7 предназначен для коммутации унифицированных сигналов с выходов блоков 2, ключей в нем равно числу каналов.

Блок 11 предназначен для сравнения максимальных положительного и отрицатапьного отклонений параметров между собой по абсолютному значению В состав блока 11 входит инвертор 3: и усилитель 32. Инвертор 31 представляет собой усилитель с коэффициентом усиления, равным единице, на вход которого поступает максимальное отклонение параметра от номинапьно- ГС1 значения. Таким образом, на входы усилителя 32 поступают напряже- ни.я одинаковых знаков. Усилитель 32 работает в релейном режиме: если нaпpяжe шe на его первом от блока 5 больше, чем на втором, то на выходе усилителя 32 сохраняется высокий положительный потенциал - логическая 1, если меньше, то на выходе усилителя 32 высокий отрицательный (или нулевой) потенциал - логический Ключ 12 служит для подключения максимального положительного отклонения параметра от номинального значения к второму входу блока 15о Ключ 12 открыт при наличии сиг- ната логической 1 на выходе усилителя 32 о Ключ 13 служит для подключения максимального отрицательного от)лонения параметра от номинального значения к второму входу блока 14. Ключ 13 открыт при наличии сигнала логического О на выходе усилителя 32.

Блоки 14 и 15 предназначены для выработки сигналов логической 1 при равенстве текущего положительного (только блока 15) или отрицательного (только блока 14) отклонения параметров, поступающих на первые входы блоков 14 и 15 и максимального положительного или отрицательного

отклонения параметра от номинального значения.

Блоки 16 и 17 служат для выработки сигналов логической 1 при достижении текущего положительного (только блок 16) и текущего отрицательного (только блок 17) отклонения параметров от значения допустимого отклонения соответствующего знака, Тзбо вырабатываются логические сигналы Больше и Меньше.

Блок 21 предназначен для формирования и выдачи значений допустимых отклонений параметров от номинальных значений и представляют собой два источника напряжения разной полярности

Блок 23 содержит регистр 33, предназначенный для записи, хранения и выдачи кода значения выбранного параметра и представляющий собой регистр с параллельной установкой и съемом информации, преобразователи 34 и 35 двоичного кода значений выбранного параметра и номера канала соответственно в двоично-десятичный код, дешифраторы 36 и 37 двоично-десятичного кода в десятичный позиционный код, необходимый для управления индикаторами 38, усилители 39 индикации отклонений выбранного параметра из зоны допустимых значений (Больше или Меньше) с лампами накаливания, подсвечиваюш 1ми соответ- ствуюпще транспаранты.

Ключи 40-43 служат для поочередного подключения первого 5 или третьего 44 и второго 6 или четвертого 45 блоков максимального отклонения параметра к входам пятого блока 11 сранения , причем ключи работают так, чт при замкнутом ключе 40 ключ 41 разомкнут и наоборот Так же работают ключи 42 и 43,

Блок 44 служит для выделения максимального положительного отклонения параметра от номинального значения в приоритетных каналах. Так же, как и блок 5, блок 44 может представлять собой диодную сборку, число диодов в которой равно числу приоритетных каналов, причем аноды диодов соединены с выходами блоков 3 приоритетных каналов, а катоды диодов - между собой.

Блок 45 служит для вьщеления максимального отрицательного отклонения параметра от номинального значения в приоритетных каналах. Так же, как и

блок 6, блок 45 может представлять собой диодную сборку, число диодов в которой равно числу приоритетных

каналов, причем катоды диодов соединены с выходами блоков 3 приоритетных каналов, а аноды диодов - между собой. Возможно также выделение из блока 5 и блока 6 блоков 44 и 45,

т,е, число диодов в блоках 5 и 44 (б и 45) вместе при этом равно числу каналов устройства.

Триггер 46 служит для формирования сигнала 1 в случае, если хотя

5 бы один приоритетный канал требует обслуживания,т,ео за время опроса блоков 3 приоритетных каналов коммутатором 7 на выходе элемента ИЛИ 19 появится хотя бы один раз сигнал 1,

0 Кратковременные срабатывания блоков i 16 и 17 сравнения не сказываются на работе регуляторов, имеющих обычно значительную постоянную времени В состояние О триггер 46 устанав5 ливается задним фронтом импульса с выхода дешифратора 9, соответствующего последнему приоритетному каналу.

Формирователь 47 служит для вьфа0 ботки сигнала сброса счетчика 10 в начальное состояние, причем этот СИ1- нал формируется по переднему фронту импульсов генератора от элемента ИЛИ 30,

Устройство работает следующим образом.

Все датчики разбиваются на две группы: приоритетные и неприоритет- ные, причем вычитающие блоки 3 и нормализаторы 2 приоритетных каналов подключаются к первым ключам коммутаторов 7 и 8 соответственно,

При включении устройства в работу, если триггер 25 находится в состоянии 1, через элемент И 26 на счетчики 10 и 29 поступают импульсы с второго выхода генератора 24, по которым счетчик 10 через дешифратор 9 осуществляет переключение каналов в

Q коммутаторы 7 и 8, выполняется сброс счетчика 29 в нулевое состояние. На счетный вход счетчика 29 импульсы с первого выхода генератора 24 поступают постоянно. Если триггер 25 нахоg дится в состоянии О, то через некоторый промежуток времени, определяемый начальным состоянием счетчика 29, с его выхода появляется сигнал, ус- танавливающий триггер 25 через эле5

5

мент ИЛИ 30 в состояние . Таким образом, состояние триггера 25, счетчиков 10 и 29 после включения питания определяет время переходного процесса.

По окончании переходного процесса (не более одного цикла) коммутатор 7 последовательно опраигивает вычитающие блоки 3, начиная с первого. Если за время опроса приоритетных каналов разность между текупшм и номинальным значениями сигнала в каком- либо канале достигает допустимого значения, определяемого блоком 21, на выходе элемента ИЛИ 19 появляется сигнал Г , устанавливающий триггер 46 в состояние 1. Сигнал с единичного выхода триггера 46 замыкает ключи 40 и 42 так, что при наличии требования на обслуживание среди приоритетных каналов остальные (неприоритетные) каналы в конкурсе не участвуют, так как ключи 41 и 43 при этом разомкнуты.

С выхода блока 44 максимальное положительное отклонение параметра через ключ 40 поступает на первый вход блока 11, на второй вход которого поступает максимальное отрицательное отклонение параметра с выхода блока 45 через ключ 42. Блок 11 осуществляет сравнение по абсолютному значению поступающих на его входы отклонений параметров. Если напряжение на первом входе блока I1 по абсолютному значению больше, чем на втором, то на выходе блока 11 форми- 1, по которому отк- 12 и напряжение с выхода блока 44 поступает на второй вход блока 15о Если напряжение на первом входе блока 11 по абсолютному значению меньше, чем на втором, то на выходе блока 11 формируется сигнал О, по которому открывается ключ 13 и напряжение с выхода блока 45 поступает на второй вход блока 14 При достижении дешифратором 9 шины, соответствующей последнему приоритетному каналу, триггер 46 сбрасывается

в состояние О. I

Если же приоритетные каналы не требуют обслуживания (триггер 46 находится в нулевом состоянии), то замнутыми оказываются ключи 41 и 43, и на входы блока 11 поступают сигнал с вьгходов блоков 5 н 6,

руется сигнал рывается ключ

0

Напряжения, пропорциональные отк- лонениям параметров от номинальных значений, через коммутатор 7 поступают на первые входы блоков 14-17. В момент равенства сигналов на первом и втором входах блоков 14 или 15 последние через элемент ИЛИ 18 формируют сигнал 1, подготавливающий элемент И 28. Напряжения, соответствующие отклонениям параметров от номинальных значений, сравниваются с сигналами с блока 2, поступающими на вторые входы блоков 16 и 17. При 5 этом, если выбранное максимальное отклонение больше допустимого откло-- нения параметра, то на вьпсоде блоков

16или 17 появляется сигнал 1, который через элемент ИЛИ 19 и под0 готовленный ранее элемент И 28 устанавливает триггер 25 в состояние О и запускает преобразователь 22, на вход которого через коммутатор 8 поступает напряжение, соответствующее

5 значению параметра выбранного канала. Если максимальное отклонение параметра находится в зоне допустимых значений (ни один из контролируемых параметров не вышел из зоны допустимых значений), то на выходе блоков 16 и

17будет О, триггер 25 остается в состоянии 1. Устройство продолжает цикл опроса до последнего канала и начинает новый цикл опроса каналов.

В случае выхода параметра из зоны допустимых значений сигналы 1 с выходов блоков 16 или 17 подаются на усилители 39 для индикации результатов контроля (Больше, Меньше) и на регуляторы для регулирования.

Код значения выбранного параметра с выхода преобразователя 22 по сигналу Конец преобразования записывается в регистр 33о От счетчика 10 на дешифратор 9 поступает код адреса выбранного канала. Коды значений выбранного параметра и адреса канала через преобразователи 34 и 35 и дешифраторы 36 и 37 поступают на индикаторы 38.

На выход устройства подается адрес канала, подлежащего регулированию, благодаря чему может быть подключен соответствуюпщй регулятор 5 По окончании процесса регулирования выбранного параметра на выходах блоков 16 и 17 появляется сигнал О (Норма), подготавливающий элементы ИЛИ 19, НЕ 20 и элемент И 27. Им5

0

5

0

7

пульс с генератора 24 проходит через элементы И 27 н ИЛИ 30, устанавливает триггер 25 в состояние 1 и сбрасывает регистр 33, Устройство продолжает цикл опроса каналов.

По окончании обслуживания выбранного канала формирователь 47 формирует сигнал сброса счетчика 10 в начальное положение, причем этот сиг- нал формируется по переднему фронту импульса от элемента ИЛИ 30, т.е„ следующий цикл опроса всегда начинается с первого канала (приоритетного

Если выбранный параметр не поддает-15 того блока сравнения соединен с инея регулированию, то через заданное время, определяемое максимально допустимым временем регулирования, на выходе счетчика 29 появляется сигнал переполнения счетчика, устанавли-20 ния, выходы блока задания допустимых

Бающий через элемент ИЛИ 30 триггер 25 в состояние 1 и сбрасывающий регистр 33. Устройство продолжает опрос каналов.

Таким образом, контролю, индикации, регистрации и регулированию в первую очередь подвергаются параметры, обладающие наибольшим (по модулю) отклонением текущего значения параметра от номинального, Тое, наиболее активные. При этом если хотя бы один приоритетный канал требует обслуживания, . отклонение параметра от номинального значения в этих каналах превышает допустимое значение, то наибольшее (по модулю) отклонение находится только среди приоритетных каналов (отклонения параметров от номинальных значений в неприоритетных каналах в конкурсе не участвуют). Это дает возможность увеличить быстродействие и эффективность контроля в приоритетных каналах. Если в устройстве 10-20% приоритетных каналов, то возможно уве- личение быстродействия контроля примерно в 5-10 раз.

Формула изобретени

Устройство дпя централизованного контроля параметров, содержащее в каждом канале последовательно соединенные датчик параметров и нормализатор, выходы которых подключены к входам уменьшаемого вычитаюпщх блоков, входы вычитаемого которых подключены к соответствующим выхода блока задания номинальных значений

8

параметров, а выходы - к соответствующим информационным входам первого коммутатора и к соответствующим входам первого и второго блоков максимального отклонения параметров, выходы нормализаторов соединены с соответствующими информационными входами второго коммутатора, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, выход первого коммутатора подключен к первым входам блоков сравнения с первого по четвертый, выход пяформационпыми .входами первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно к вторым входам третьего и четвертого блоков сравне

отклонений параметров подключены соответственно к вторым входам первого и второго блока сравнения, первый и второй выходы генератора импульсов подключены к первым входам первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго блоков сравнения подключены к соотБетствуюп1ИМ входам второго элемента liJlH, выход которого через элемент НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, выходы первого и второго блоков сравнения являются соответствующими информационными выходами устройства И подключены к первому и второму информаиионтгым входам блока индикации соответственно, выходы третьего и четвертого блоков сравнения соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ, выход которого и выход второго элемента И1Ш соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя и к входу сброса первого триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетцрму входу первого и к установочному входу второго счетчиков, второй выход генератора импульсов соединен со счетным входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса блока индикации и к установочному входу первого триггера, вы

ходы первого счетчика являются адресными выходами устройства и подключены к адресным входам блока индикации и соответствующим входам дешифратора, выходы которого соединены с адресными входами первого и второго коммутаторов, выходы аналого- цифрового преобразователя Конец

преобразования и информационные под- ю ны к информационным входам третьего

ключены к входу сброса и информационным входам группы блока индикации соответственно, отличающее- с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены третий и четвертый блоки выделения максимального отклонения парметра, с третьего по щестой ключи, формирователь импульсов и второй триггер, один из выходов дещифрато- ра и выход второго элемента ИЛИ соответственно подключены к входам установки в О и 1 второго триггера, прямой выход которого соединен с управляющими входами третьего и четРедактор А.Маковская Заказ 5188/46

Составитель И.Алексеев Техред А.Кравчук

Корректор О

Тираж 862Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д.4/5

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

вертого ключей, а инвертирующий выход - с управляю1дими входами четвертого и пятого ключей, выходы вычитающих блоков группы приоритетных каналов соединены с соответствующими входами третьего и четвертого блоков выделения максимального отклонения параметра, выходы которых подключеи пятого ключей соответственно, выходы первого и второго блоков выделения максимального отклонения параметров соединены с информационными входa ш четвертого и шестого ключей соответственно, выходы третьего и четвертого ключей соединены с первым вхсэдом пятого блока сравнения и с управляющим входом первого ключа, выходы пятого и шестого ключей соединены с вторым входом пятого блока сравнения и с управляющим входом второго ключа, выход первого элемен- таИЛИ через формирователь импульсовсоединен с входом сброса первого счетчика.

Корректор О.Кравцова

Изобретение относится к технике автоматизированного контроля и может быть использовано для централизованного контроля и регулирования. Цель изобретения - повышение быстродействия устройстваэ Устройство содержит датчик 1 параметров, нормализаторы 2, вычитающие 3 блоки, блок 4 задания номинальных значений параметров. первьш 5 и второй 6 блоки выделения максимального отклонения параметра, первый 7 и второй 8 коммутаторы, дешифратор 9, первый 10 счетчик, пятый блок 11 сравнения, первый 12 и второй 13 ключи, третий 14, четвертый 15, первый 16 и второй 17 блоки сравнения, третий 18 и второй 19 элементы ИЛИ, элемент НЕ 20, блок 21 задания допустимых отклонений параметров, АЦП 22, блок индикации 23, генератор 24 импульсов, первый триггер 25, с первого по третий элементы И 26-28, второй счетчик 29, первый элемент ИЛИ 30, с третьего по шестой ключи 40-43, третий 44 и четвертый 45 блоки выделения максимального отклонения параметра, второй триггер 46 и формирователь импульса 47, Устройство осуществляет арбитраж опроса каналов по признаку наибольшего отклонения (наибольшей активности), что позволяет повысить его быстродействие, 1 ил J С (О (Л