Устройство для контроля датчиков Советский патент 1988 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в конт- рольно-диагностических информационных системах, например, для контроля датчиков состояния автоматизированной системы безопасности обслуживающего персонала и контроля загрязнения окружающей среды морских нефтегазодобывающих объектов,

Цель изобретения - повьшение до с- товерности выработки информации за счет обеспечения полноты контроля.

На фиг,1 изображена схема устройства контроля датчиков; на фиг.2 - схема блока управления.

Устройство контроля датчиков содержит датчики 1, выход каждого из которых подключен к информационным входам коммутатора 2, блок 3 вычита- ния, блок 4 памяти, блок 5 управления, первьй 6 и второй 7 элементы И, первый 8 и второй 9 регистры, блок 10 сравнения, элемент НЕ 11, формирователь 12 импульсов, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ, счетчик 15 и элемент ИПИ-НЕ 16. Устройство имее установочные первый 17 и второй 18 и разрешающий 19 входы. На фиг.1, также обозначены вход 20 запуйка блока 5 управления, его стробирующий вход 21 и первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 выходы.

Блок 5 управления содержит управляемый генератор 26 импульсов, первы 27, второй 28 и третий 29. элементы И первый 30. и второй 31 распределители импульсов, первый 32 и второй 33 элементы задержки, элемент ИЛИ 34, D- триггер 35 и счетчик 36.

Устройство контроля датчиков работает следующим образом.

Перед работой устройства производится начальная установка его элементов и узлов, в частности очистка со- держимого оперативного запоминающего устройства, Сброс всех регистров . (цепи управления не показаны) и счетчика в блоке управления, причем исходное состояние счетчика соответ- ствует первому адресу первого датчика.

Далее устройство .контроля датчиков работает непрерывно в режимах калибровки датчиков (устранение ад- дитивной погрешности) и измерения параметров объекта контроля, причем режимы выполняются последовательно и запускаются подачей сигнала с пер

вого датчика на вход 20 запуска блока 5 управления.

Рассмотрим работу устройства в каждом из режимов.

В режиме калибровки датчиков устройство работает следующим образом.

Сигнал с первого выхода 22 блоки 5 управления инициирует первый адрес датчика 1, коммутатора 2 и блока 4 памяти. Измеренное значение нулевого разбаланса первого датчика 1 (измерение в данном режиме производится в отсутствие рабочего измеряемого параметра, т.е. при использовании например, в качестве исследуемого параметра датчиков агрессивной среды. при отсутствии самой агрессивной среды и т.д.) с его выхода поступает на информационный вход коммутатора 2, подключающего первый датчик 1 к входу уменьшаемого блока 3 вычитания. В связи с предварительно произведенным обнулением блока 4 памяти вход вычитаемого блока 3 вычитания обнуле.,, вследствие чего воспринимаемый с выхода датчика сигнал проходит на вхол4 сигнала данных блока 4 памяти без изменения. Блоком 3 управления с второго выхода 23 выдается сигнал разрешения записи данных, Поступивших на вход сигнала данных блока 4 памяти с датчика 1, по которому производится их запись в блок 4.

При этом съем и обработка измеренной информации с первого датчика . 1 прекращаются и блок 5 управления с первого выхода 22 вцдает адрес следующего датчика. Далее цикл обработки данных в режиме повторяется. Таким образом производится опрос всех датчиков 1 и установление значений нулевого разбаланса каждого датчика 1 с их записью в соответствующие ячейки блока 4 памяти.

В режиме измерения устройство работает следующим образом.

Перед работой устройства в данном режиме дополнительно производится с второго установочного входа 18 устройства на первый регистр 8 подача кода контрольной уставки, физически характеризующего, например, уровень фонового зашумления контролируемой среды, степень доверия датчику или доверительный диапазон его показаний и др. Величина контрольной уставки определяется н-. ос- шваний с-гй ГИстиЧ еск: Х из;. аоений и

может изменяться (корректироваться) оператором в зависимости от требований rfo точности и быстродействию выдачи сигналов устройством, досто- верности и степени полноты контроля датчиков. Запись контрольной уставки производится оператором по разрешающему входу 19 устройства подачей кратковременного импульса на первый вход элемента ИЛИ 13, с выхода которого разрешающий запись контрольной уставки сигнал поступает на вход разрешения параллельной записи счетчика 15, по входам данных которого контроль- нал уставка записывается в счетчик 15 Предварительно производится также запись во второй регистр 9 с первого установочного входа 17 устройства (цепи управления записью информации в регистры 8 и 9 не показаны) максимального значения контролируемого датчиками параметра (граничного предела работоспособности датчика, вьщачи сигнала аварийной ситуации и т.д.).

Блок 5 управления по первому выходу 22 инициирует адрес первого датчика 1, коммутатора 2 и блока 4 памяти. Измеренное датчиком 1 значение рабочего параметра поступает через ком- мутатор 2 на вход уменьшаемого блока 3 вьиитания. К этому времени значение нулевого разбаланса этого же датчика считывается из соответствующей ячейки блока 4 памяти по сигналу с третьего выхода 24 блока 5 управления и поступает на вход вычитаемого блока 3 вьмитания. В блоке 3 вычитания производится определение (с учетом значения нулевого разбаланса датчика) нулевой точки отсчета сигнала по амплитуде и определение истинного значения контролируемого рабочего параметра. Этим же сигналом с третьего выхода 24 блока 5 управления, посту- пающим также на второй вход первого элемента И 6, разрешается прохозкде- ние измеренного значения контролируемого рабочего параметра через элемент И 6 на первый вход блока 10 сравнения.

На второй вход блока 10 поступает с выхода регистра 9 максимальное значение контролируемого датчиками рабочего параметра. Блок 10 сравнения производит сравнение поступивших величин и в случае равенства либо превышения текущим значением рабочего параметра максимального значения

г Q15 20 25

зо Q д

35

50

5

невыходе блока 10 появляется сигнал наличия аварийной ситуации. С четвертого выхода 25 блока 5 управления выдается сигнал, поступающий на второй вход второго элемента И 7 и разрешающий прохождение единичного сигнала с выхода блока 10 через элемент И 7 на вьтитающий вход счетчика 15. Содержимое (контрольная установка) счетчика 15 уменьшается на единицу и элементом ИЛИ-НЕ 16 на выходе устройства формируется нулевой сигнал, свидетельствующий о невыходе сигнала аварийной ситуации датчика (результаты сравнения значений блоком 10) за пределы задаваемой контрольной уставки.

Поскольку на выходе элемента НЕ 11 также находится сигнал низкого уровня, нулевой сигнал на установочном входе 21 блока 5 управления не позволяет изменить адрес опрашиваемого датчика 1, в результате чего в следующем цикле иамерения устройством производится повторное измерение информации по адресу этого же датчика 1. Поступление очередного единичного сигнала с выхода блока 10 приводит вновь к уменьшению содержимого счетчика 15 и сохранению адреса опрашиваемого датчика. Последний сигнал с выхода блока 10 обнуляет содержимое счетчика 15, в результате чего на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 появляется единичный сигнал, свидетельствующий о превышении предельного уровня рабочего параметра датчика с учетом контрольной уставки. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 14 поступает на установочный вход 21 блока 5 управления для изменения адреса датчика 1.

Если же среди совокупности единичных сигналов в пределах контрольной уставки появляется нулевой сигнал на выходе блока 10, с выхода элемента НЕ 11 единица через элемент ИЛИ 14 поступает на установочный вход 21 блока 5 управления, разрешая изменение адреса датчика 1 (переход к следующему датчику), и через формирователь 12 кратковременным сигналом по второму входу первого элемента ИЛИ 13 производится запись (восстановление) в счетчик 15 значения конт рольной уставки с выхода первого регистра 8, содержимое которого может быть к этому времени изменено опера- .

тором в случае необходимости. Далее блок 5 управления с первого выхода 22 выдает адрес следующего датчика 1

Блок 5 управления работает еле- дующим образом.

В исходном состоянии счетчика 36 осуществляется вьвдача первого адреса датчиков 1 на первом выкоде 22 блока 5 управления. По сигналу с первого входа устройства, поступающему на пусковой вход 20 блока 5 управления, запускается управляемый генератор 26 импульсов, вырабатьшающий последовательность импульсов с частотой, определяемой распределителями импульсов. Логическая единица на инверсном выходе триггера 35 разрещает прохождение импульсов через второй элемент И 28 иа вход второго распределителя 31 импульсов. С первого выхода вто- ;рого распределителя импульсов на второй выход 23 блока 5 поступает 1логическая единица, разрешающая ;соответствующую запись в блок 4.

Логическая единица с второго выхода распределителя 31 через второй элемент 33 задержки, определяющий временную задержку для записи информации в блок 4 памяти, поступает-на синхровход триггера 35 и через эле- „мент ИЛИ 34 - на вход счетчика .36, изменяя его содержимое на единицу и определяя тем самым следующий, второй адрес на первом выходе 22 блока 5 управления. Затем цикл операций повторяется и после отработки последнего адреса датчика с выхода старшего разряда счетчика 36 логическая единица по D-входу устанавливается триггер 35 в единичное состояние, тем самым.запрещая по второму входу элемента И 28 прохождение импульсов с управляемого генератора 26 и отменяя режим калибровки датчиков.

Этот же сигнал подготавливает по первому входу первый элемент И 27, разрешая прохождение импульсов на вход распределителя 30 импульсов в следующем режиме. Счетчик 36 находится в исходном состоянии. Первоначальная логическая единица появляется на третьем выходе 24 блока 5 управления, разрешая соответствующее считывание из блока 4. Затем логичес кая единица с второго выхода распределителя 30 импульсов через элемент 32 задержки поступает на четвертьй

„

.

г

10 |5 20 25

ЗОд

5535

40

50

выход 25 блока 5 управления и через третий элемент И 29 н элемент ИЛИ 34 - на вход счетчика 36, изменяя его содержимое на единицу и определяя тем самым адрес следующего датчика на первом выходе 22 блока 5 управления.

При поступлении логического нуля на установочньй вход 21 блока 5 эле-- мент И 29 запрещает прохождение сигг нала с второго выхода регистра 30 на счетньй вход счетчика 36, сохраняя тем самым текущий йдрес опрашиваемого датчика 1. Затем-цикл операций повторяется вновь либо с первого адреса по исходному состоянию счетчика 36 (при единичном сигнале на входе 21 блока 5), либо по текущему адресу опрашиваемого датчика (при нулевом сигнале на входе 21 блока 5), Время задержки элемента 32 обусловлено временем прохождения сигналом блоков 1-4, 6 и 10.

Предлагаемое устройство контроля датчиков позволяет осуществлять непрерывное циклическое измерение ра- бочих параметров датчиков, устанавливаемых на контролируемом объекте. Режим опроса датчиков полностью автоматизирован и выполняется в режиме Измерение. Б устройстве выполняется коррекция аддитивной погрешности с учетом дрейфа нуля датчиков, обусловленных качеством и особенностью их функционирования.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является также то, что результирующий сигнал состояния датчика выдается не просто на определенную совокупность (равную заданной уставке, например для уставки и по последовательности сигналов опрашиваемого датчика 1,1,0,0, 1,0,1,1 - также по совокупности единичных сигналов датчика, равной пяти) сигналов датчика, а только на непрерывную последовательность таких сигналов в пределах зад&нной уставки (например, для ,,,) В противном случае при недостижении уставки сигналами датчика производится сброс показаний и переход к опросу следующего датчика.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля датчиков,, содержащее блок вычитания блок

памяти, блок управления, первый элемент И, коммутатор, информационные входы которого являются информационными входами устройства, а выход соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, первый вход устройства подключен к входу запуска блока управления, первый выход которого соединен с адресными входами коммутатора и блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности выработки информации за счет обеспечения полноты контроля введены второй элемент И, два peгиcт ра, блок сравнения, элемент НЕ, формирователь импульсов, два элемента ИЛИ, счетчик и элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с выходом устройства и с первым входом второго элемен- та ИЛИ, выход которого подключен к стробирующему входу блока управления второй выход которого соединен с входом разрешения записи блока памяти, выход которого подключен к входу вычитаемого блока вычитания, выход которого соединен с первым входом пер- аого элемента И и входом сигнала данных блока памяти, вход разрешения считывания которого подключен к третьему выходу блока управления и второму входу первого элемента И, выход которого соединен с п;:1;вым входом блока сравнения,выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, второй вход блока сравнения подключен к выходу второго регистра, вход которого соединен с первым установочным входом устройства, второй установочный вход которого соединен с входом первого регистра, выход которого подключен к информационному счетчику,вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход счетчика подключен к входу элемента Ш1И-НЕ, а вход разрешения параллельной записи - к выходу первого элемента ИЛИ,первый вход которого подключен к разрешаю

0

5

5 0

0

5

0

5

0

входу устройства, а второй вход соединен с выходом формирователя импульсов, вход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и выходу элемента НЕ, вход которого соединен с выходом блока сравнения.

2, Устройство по п,1, отличающееся тем, что блок управления содержит управляемый генератор импульсов, первый, вт орой и третий элементы И, первый и второй распределители импульсов, первый и второй элементы задержки, элемент ИЛИ, D-триг- гер и счетчик, выходы разрядов которого соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к первому выходу второго распределителя импульсов, второй выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого соединен со синхровходом триггера и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу счет- чика, выход старшего разряда которого соединен с D-входом триггера, прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом первого распределителя импульсов, первый выход которого подключен к третьему выходу блока управления, четвертый выход которого подключен к выходу первого элемента задержки, вход которого соединен с вторым выходом первого распределителя импульсов, и к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первьп-i входом элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И соединен со стробирующим входом блока управления, вход запуска которого подключен к управляющему входу управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу второго распределителя импульсов, а второй вход второго элемента И соединен-с инверсным выходом триггера.

Paz.Z

Изобретение относится к автоматике и предназначено для контроля датчиков состояния объектов в контрольно-диагностических информационных, системах. Цель изобретения заклгз- чается в повышении достоверности вырабатываемого устройством сигнала критической ситуации за счет обеспечения полноты контроля датчиков. Цель достигается работой устройства в режимах калибровки датчиков и измерения, в первом из которых сигнал ЕМ нулевого разбаланса датчиков 1, пройдя через коммутатор 2, блок 3 вычитания, записывается в блок 4 памяти, во втором режиме с учетом данных которого производится адресный опрос датчиков 1 и определение степени критичности вырабатываемой ими информации путем сравнения блоком 10 с максимальным значением рабочего параметра. Контрольная уставка подтверждения наличия аварийной ситуации, задаваемая по усмотрению оператора на регистре 8, отслеживается счетчиком 15 по мере поступления единичных сигналов с выхода блока 10 через элемент И 7 с сохранением адреса опрашиваемого датчика 1. Необходимым условием вьщачи сигнала на выходе устройства является совпадение контрольной уставки с серией единичных сигналов с выхода блока 10, наличие в которой хотя бы одного нулевого сигнала приводит к изменению адреса опрашиваемого датчика. Работа устройства управляется блоком 5 управления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л со (X) О5 со а. О5