Программное временное устройство Советский патент 1988 года по МПК G05B19/18 

и uidiM 1 MiiK 11речиа иачен .1 для ир лг р.чммног о упряв. игния различнымн 1ехнсии гичегкимн процессами в энер- гетичег.к, й, г азовой, нефтяной и цру- гих областях промышленности.

Целью изобретения является расширение области применения программного временного устройства.

На фиг, 1 представлена функциона- tO льная схема программного временного устройства; на фиг, 2 схема программного блока питания; на фиг, 3 - схема блока аварийной защиты и сигнализации,15

Программное временное устройство (ПВУ) содержит генератор 1 импульсов, управляемьш делитель 2 частоты, счетчик 3 времени, перепрограммируемый запоминающий блок 4. счетчики 20 5 и 6 номера команды, запоминающие блоки 7 и 8, программный блок 9, элементы 10 и 11 задержки, одновибратор 12, блок 13 запуска, программный блок 1А питания, блок 15 аварийной защи- 25 ты и сигнализации, магистрали 16 и 17 команд, группу выходов 18, шкну 19 питания, элементы 2И 20-1, ,,„, 20-к, многовходовьй элемент ИШ 21, группу входов 22-1, ,,,, 22-к, RS- 30 триггеры 23 и 24, конденсатор 25, ину 26 питания, резистор 27, конденсатор 28, резистор 29, кощ,енсатор 30, общую шину 31, резистор 32, элеенты 2ИЛИ-НЕ 33 и 34, элемент 2И 35, 5 управляемьш ключ 36, формирователь 37 логических сигналов, элементы 2И 38, КЗ-триггеры 39, орган 40 квитирования, световые индикаторы 41, усилитель 42 мощности, элемент ИЛИ 43,40

Генератор 1 импульсов формирует прямоугольные импульсы и в зависимости от уровня сигнала на его входе может приостанавливать или возобновлять свою работу.45

Управляемый делитель 2 предназначен для установки коэффициента пересчета и определяет равномерность (номер диапазона) формируемого временного интервала,

Счетчик 3 времени предназначен для формирования интервалов времени работы устройства.

Перепрограммируемый запомияГающий блок 4 обеспечивает преобразование кодовых комбинаций логических сигналов на его адресных входах в код размерности (номера диапазона) на нерпой выходных шин и в код

,нос |-ц ф(lp 1иpyeмoгo им 1 epiirT пп на BTopoii группе пыхчпных тин.

Счетчики 5 и 6 номера команды имеют счетный вход, вход сброса, ра:з- рядные выходы и предназначены д:1я хранения кодов команд.

Запоминающие блоки 7 и 8 имеют входы управления, сброса, выходы и предназначены для запоминания входных сигналов, имеющих значение 1, при отсутствии сигнала сброса.

Программный блок 9 предназначен для формирования сигналов управления исполнительными устройствами объекта управления, блоком 15 аварийной защиты и сигнализации, а также элементами 2И 20 по командам управления Z ,

Z ь и X

Х, поступающим на его первые и вторые входы по магистралям 17 и 16 команд.

Элементы 10 и 11 задерживают, выходной логический сигнал относительно входного лог ического сигнала на время, равное или несколько большее времени распространения сигнала счетчиками 3, 5 и 6 соответственно,

Одновибратор 12 предназначен для генерации одного положительного импульса при поступлении на любой из трех его входов логического сигнала, равного 1.

Блок 13 запуска предназначен для формирования сигналов (Z и Х) запуска программ пуска или останова управляемого объекта, прерывания программы пуска и запуска программы останова по сигналу с блока 15 аварийной защиты и сигнализации, блокировки запуска программы пуска по первой команде останова X, до поступления последней команды останова Х.

Программный блок 14 питания предназначен для включения напряжения питания генератора 1 импульсов, управляемого делителя 2 частоты, счетчика 3 времени, перепрограммируемого запоминающего блока 4, счетчиков 5 и 6 номера команды, запоминающих блоков 7 и 8, элементов 10 и 11 задержки, одновибратора 12, элементов 20-1, ... 20-к, 21 только на время отработки программ пуска или останова объекта управления.

Блок 15 аварийной защиты и сиг на- лизации предназначен для прерывания программы пуска управляемого объекта и запуска прогрлммы его останова при преде льи.1х откж нениях от

.14

нормы технологических параметров, а также для индикации причины останова

Программное временное устройство работает следующим образом.

При включении электропитания на первом и втором выходах блока 13 запуска устанавливаются сигналы Хо 1 и ZQ О соответственно, на выходе программного блока 14 питания, а следовательно, и на шине 19 питания напряжение отсутствует. Поэ тому узлы ПВУ 1-8, 10, 11, 12, 20-1,,.., 20-к, 21 не получают электропитания, значит, значения всекко. манд управления Z(-Z f, и ,- Х в магистралях 17 и 16 соответственно равны О. Это приводит к формированию программным блоком 9 определенных сигналов, обеспечивающих установку исполнительных устройств объекта управления в исходное состояние и разрешающих в блоке 15 аварийной защиты и сигнализации контроль сигналов с датчиков некоторых технологических параметров. Если в это время блок 15 не фиксирует аварийной ситуации, т.е. его выходной сигнал, поступающий на первый вход блока 13 запуска, равен О, то с помощью соответствующего органа блока 13 возможен запус программы пуска. Когда это произойдет выходные сигналы блока 13 принимают значения Хо О, Zg 1, которые поступают одновременно на входы программного блока 14 питания, входы сброса счетчиков 5 и 6 номера команды, запоминающих блоков 7 и 8. Ко

манда Zo 1, поступившая на второй вход программного блока 14 питания, обеспечивает включение напряжения питания на его выход и шину 19 питания. При этом запитываются обесточенные ранее узлы программног временного устройства, генератор 1 начинает формировать импульсы, одновременно одновибратор 12 формирует одиночньш положительный импульс, ко- торьй, поступив на входы сброса управляемого делителя 2 частоты и счетчика 3 времени, устанавливает их в состояние О.

Кроме того, выходной импульс одно вибратора 12 через элемент 10 задержки одновременно поступает и на вход записи счетчика 3 времени и задерживается там на некоторое время элементом 10 задержки.. В момент включения питания (по шине 19) счетчиков 5 и 6

номера команды и запоминающих блоков 7 и 8 они устанавливаются в состояние О, в котором счетчик 5 и запоминающий блок 7 остаются и далее, так как на их входы сброса поступает сигнал Z(, 1. На входах сброса счетчика 6 и запоминающего блока В имеет место сигнал Kg, соответствующий О,

0

0

30

поэтому на первом выходе счетчика 6 номера команды формируется 1, которая запоминается блоком 8 и подается по магистрали 17 команд в виде команль1 управления Z, 1 на входы

15 программного блока 9. Это приводит к формированию программным блоком 9 выходных сигналов в соответствии с заданной программой.

Кроме того,сигнал,равный 1,с первого выхода счетчика 6 номера команд подается и на первый адресный вход первой группы входов перепрограммируемого запоминающего блока 4, на , всех остальных адресных входах ко25 торого остаются сигналы, равные О, Это обеспечивает формирование на первой группе его выходов параллельного кода размерности, а на второй группе - параллельного кода длительности первого временного интервала, которые поступают соответственно на входы ввода данных управляемого делителя 2 частоты и счетчика 3 времени. К моменту поступления указанных кодовых сигналов на входы ввода данных делителя 2 и счетчика 3 времени значение выходного сигнала одновибратора 12 на их входах сброса остается равным 1, поэтому выходные импульсы генератора 1 не изменяют их состояния. Только после того, как выходной сигнал одновибратора 12 примет значение О, импульсы с выхода генератора 1 через делитель 2 частоты , делящий

5 их на коэффициент, заданный кодом размерности, начинают по.ступать на вход счетчика 3 времени. После подачи О на входы сброса делителя 2 частоты и счетчика 3 времени в течение некоторого времени, определяемого временем задержки элемента 10, на входе записи счетчика 3 сигнал остается равным 1. В это время в счетчик 3 со второй группы выходов перепрограммируемого запоминающего блока 4 вводятся данные для счета. До поступления первого импульса на счетный вход счетчика 3 на его входе записи элементом 10 задержки устанав35

40

50

ливается сигнал, равный О, который блокирует входы ввода данных счетчика 3. Поэтому в него оказываются введенными данные для счета, поступившие непосредственно перед подачей О на вход записи. После этого начинается формирование первого интервала времени.

По окончании заданного интервала времени, когда число импульсов, сосчитанных счетчиком 3 времени, совпадет с числом, введенным в него по входам ввода данных при записи, на

Начинается отсчет второго интервала времени. Далее процессы формирования временных интервалов повторяются и команды управления Z, ..., Z,, равные 1, формируются аналогично команде Ъ,

Если в ходе формирования команд управления с одного из третьей группы выходов программного блока 9 на первый вход соответствующего элемента 2И 20 поступает сигнал, равный 1, то он обеспечивает прохождение логического сигнала с входа 22 про

Изобретение предназначено для управления различными технологическими процессами в энергетической, газовой, нефтяной и других областях промьшшеиности. Целью изобретения является расширение области применения U программного временного устройства. Программное временное устройство содержит генератор импульсо1з 1, управляемый делитель 2, счетчики 3, 5 и 6, запоминающие блоки 4, 7 и 8, про- граммньй блок 9, элементы задержки 10 и 11, одновибратор 12, блок запуска 13, программньй блок питания 14, блок аварийной защиты и сигнализации 15 и обеспечивает автоматическое прерывание одной программы и запуск другой программы при предельных отклонениях технологических параметров, а также автоматическое отключение электропитания узлов, обеспечивающих формирование команд управления после завершения программы пуска. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л С

его выходе формируется сигнал, равный is граммного временного устройства через

О, который обеспечивает сдвиг 1 с первого выхода счетчика 6 номера команды на второй его выход и, следовательно, с первого адресного входа перепрограммируемого запоминающе- 20 го блока 4 на его второй адресный вход. Кроме того, О поступает на вход элемента 11 задержки. При этом перепрограммируемый запоминаюнщй блок 4 формирует код второго временного ийтервала и подает его на вход ввода . данных делителя 2 частоты и счетчика 3 времени, но до поступления сигнала записи состояние счетчика 3 не меняется. Одновременно с подачей на второй адресный вход перепрограммируемого запоминающего блока 4 сигнал, равньш 1, поступает и на второй вход управления запоминающего блока 8, ко торый запоминает этот -сигнал и в виде команды управления Z 1 по магистрали 17 команд подает на входы программного блока 9. По истечении времени задер кки, заданного элементом 11, с его выхода на первый вход одновибратора 12 поступает 1, которая приводит к форМИрОВаНИ 0 ОДИНОЧНОГО импульса, соответствующего значению 1, Этот импульс, воздействуя

этот элемент 2И 20 и многовходовый элемент ШШ 21 на вход блокировки генератора 1 импульсов. Поэтому при поступлении сигнала, равного 1, на рассматриваемый вход 22 с датчика технологического параметра этот сигнал обеспечивает блокировку работы генератора 1 импульсов до момента изменения значения сигнала датчика

25 с 1 на О, при котором возобновляется работа генератора 1 и формирование временного интервала. Включение контроля сигнала с датчика по определенной команде управления, сле30 дующей через интервал времени после управляющего воздействия на технологический параметр, контролируемый этим датчиком, обеспечивает блокировку работы генератора 1 импульсов при сброшенных в нулевое состояние делителе 2 частоты и счетчике 3 времени. Поэтому формирование следующей команды управления происходит строго через заданный программным временным устройством интервал времени после поступления сигнала с датчика, равного О.

Если до формирования команды Z- 1 по какой-либо причине (по сигна35

40

на входы сброса, устанавливает дели- 45 а. 15 аварийной защиты или с

органа останова блока 13 запуска) произойдет прерывание программы пуска управляемого объекта, сигналы ZQ и XQ примут соответственно значе- 0 и 1. Сигнал Zp О, поталь 2 частоты и счетчик 3 времени в состояние О и одновременно поступает через элемент 10 задержки на вход записи счетчика 3. После изменения значения выходного сигнала од- новибратора 12 с 1 иа О осуществляется по входам ввода данных задание нового коэффициента пересчета делителя 2 частоты и запись данных для счета счетчиком 3 времени. По истечении времени задержки, задаваемой элементом 10, на входе записи счетчика 3 сигнал принимает значение О, который блокирует его входы ввода данных.

50

о

ния

ступив на второй вход программного блока 14 питания, обеспечивает отключение электропитания узлов ПВУ 1-8,10-12, 20, 21 и возврат его в 55 первоначальное состояние. Если же прерывание программы пуска происходит после формирования команды Z j « 1, то отключения электропитания упомянутых выще узлов ПВУ не произой0

этот элемент 2И 20 и многовходовый элемент ШШ 21 на вход блокировки генератора 1 импульсов. Поэтому при поступлении сигнала, равного 1, на рассматриваемый вход 22 с датчика технологического параметра этот сигнал обеспечивает блокировку работы генератора 1 импульсов до момента изменения значения сигнала датчика

5 с 1 на О, при котором возобновляется работа генератора 1 и формирование временного интервала. Включение контроля сигнала с датчика по определенной команде управления, сле0 дующей через интервал времени после управляющего воздействия на технологический параметр, контролируемый этим датчиком, обеспечивает блокировку работы генератора 1 импульсов при сброшенных в нулевое состояние делителе 2 частоты и счетчике 3 времени. Поэтому формирование следующей команды управления происходит строго через заданный программным временным устройством интервал времени после поступления сигнала с датчика, равного О.

Если до формирования команды Z- 1 по какой-либо причине (по сигна5

0

орга прои ка у ZQ и

о

ния

ступив на второй вход программного блока 14 питания, обеспечивает отключение электропитания узлов ПВУ 1-8,10-12, 20, 21 и возврат его в 55 первоначальное состояние. Если же прерывание программы пуска происходит после формирования команды Z j « 1, то отключения электропитания упомянутых выще узлов ПВУ не произойдет, поэтому по сигналу Хв 1

сформярованному на втором выходе блока 13 запуска, счетчик 6 номера команды и запоминающий блок 8 сбрасываются в состояние О, т.е. все команды управления Z, сформированные до рассматриваемого момента, принимают значение О, Одновременно по сигналу XQ 1 одновибратор 12 выдает одиночный импульс 1, который сбрасывает делитель 2 частоты и счетчик 3 времени в состояние О. В это же время сигнал Ъ О, поступив на входы сброса счетчиков 5 номера команды и запоминающего блока 7, обеспечивает формирование на первом выходе счетчика 5, запоминание ее блоком 7 и передачу по магистрали 16 в виде команды управления Х, 1 на вторую группу входов программного блока 9 и на второй вход блока 13 запуска, обеспечивая тем самым блокировку запуска программы пуска на все время отработки программы останова. Логический сигнал 1 с первого выхода счетчика одновременно поступает и на первый адресный вход второй группы входов перепрограммируемого

запоминающего блока 4, на всех осталь-зо управляемого объекта могут, как и ных входах которого сигналы остают- при пуске, возникать аварийные ситуа- 0,

ся равными О. Это обеспечивает формирование на выходах перепрограммируемого запоминающего блока 4 кодовых сигнсшов первого временного интервала программы останова, которые аналогично как и при отработке программы пуска вводятся в делитель 2 частоты и счетчик 3 времени. Далее продолжается процесс формирования временных интервалов и команд управления оста35

40

ции, фиксируемые блоком 15 аварийной защиты и сигнализации. После завершения программы останова и проведения анализа причин аварийных ситуаций можно с помощью органа 40 квитирования привести блок 15 в первоначальное состояние. В этом случае на выходе блока 15 устанавливается сигнал, равный О.

Из описания предлагаемого ПВУ следует, что при предельных (аварийных) отклонениях от нормы технологических параметров управляемого объекта обеспечивается прерывание одной программы (пуска) и запуск другой программы (останова). Формирование каждого временного интервала начинается со сброса управляемого делителя 2 частоты и счетчика 3 времени в нулевое состояние, поэтому для формирования кодовых комбинаций, определяющих длительность временных интервалов, может быть применен перепрограммируемый запоминающий блок простой конструкции. Останов счетчика 3 времени по сигналам с датчиков технологических параметров происходит одновременно с генератором 1 импульсов и делителем 2 частоты, принова X

«

X

по которым программный блок 9 обеспечивает формирование выходных сигналов в соответствии с заданной программой. Таким образом, в рассматриваемом случае без отключения питания узлов программного временного устройства прекращается отработка программы пуска и начинается отработка программы останова управляемого объекта. По последней команде останова 1 програм- мньш блок 14 питания отключает электропитание узлов 1-8, 10-12, 20, 2 и программное временное устройство оказывается в первоначальном состоянии.

Когда же программа пуска завершается формированием команды Z ,, 1

6018

по этой команде в программном блоке 9 возбуждается элемент памяти, который обеспечивает запоминание все команд пуска Z,

равных 1

It 4 II

И

программный блок

0

По команда Z 1

14 питания отключает электропитание

узлов ПВУ 1-8, 10-12, 20, 21.

В случае аварийного отклонения какого-либо технологического параметра, контролируемого блоком 15 аварийной защиты и сигнализации, при пуске управляемого объекта или после его окончания на выходе блока 15 форми5 руется 1, которая, поступая на первый вход блока 13 запуска, обеспечивает установку на первом его выходе сигнала Z, равного О, а на втором выходе - Х, равного 1. Эти

сигналы вызывают прерывание программы пуска и запуск программы останова, Причина прерывания программы пуска, индицирующаяся с помощью соответствующего индикатора 41 блока 15, может

5 быть квитирована с помощью соответ- ств тошего органа 40 этого блока как во время отработки программы останова, так и после ее завершения.

При отработке программы останова

о управляемого объекта могут, как и при пуске, возникать аварийные ситуа-

5

0

5

0

5

ции, фиксируемые блоком 15 аварийной защиты и сигнализации. После завершения программы останова и проведения анализа причин аварийных ситуаций можно с помощью органа 40 квитирования привести блок 15 в первоначальное состояние. В этом случае на выходе блока 15 устанавливается сигнал, равный О.

Из описания предлагаемого ПВУ следует, что при предельных (аварийных) отклонениях от нормы технологических параметров управляемого объекта обеспечивается прерывание одной программы (пуска) и запуск другой программы (останова). Формирование каждого временного интервала начинается со сброса управляемого делителя 2 частоты и счетчика 3 времени в нулевое состояние, поэтому для формирования кодовых комбинаций, определяющих длительность временных интервалов, может быть применен перепрограммируемый запоминающий блок простой конструкции. Останов счетчика 3 времени по сигналам с датчиков технологических параметров происходит одновременно с генератором 1 импульсов и делителем 2 частоты, причем обеспечена возможность осуществлять этот останов при сброшенных в нулевое состояние делителе 2 частоты и счетчике 3 времени.

Формула изобретения

1, Программное временное устройст во, содержащее блок запуска, перепрограммируемый запоминающий блок, программный блок, первая группа выходов которого является выходами устройства, а первая группа входов соединена с первой магистралью команд, образованной шинами команд управления, последовательно соединенные генератор импульсов, управляемый делитель частоты, счетчик времени и первый счетчик номера команды, выходы которого подключены к первым адресным входам перепрограммируемого запоминающего блока, а вход сброса - к второму выходу блока запуска, отличающееся тем, что, с целью расширения области приг- енення, в него введены блок аварийной защиты и сигнализации, входы которого соединены с второй группой вьгхсдов программного блокаj а выход подключен к первому входу блока запуска, программный блок питания, второй счетчик номера команды, выходы которого соединены с вторыми адресными входами перепрограммируемого запоминающего блока, первьш и второй запоминающие блоки, входы упг авле- ния которых подключены соответственно к выходам первого и второго счетчиков номера команды, а выходные шины образуют соответственно первута и вторую магистрали команд, вторая магистраль команд соединена с второй группой входов программного блока, первый и второй элементы задержки, одновйбратор5 выход которого соединен с входами сброса управляемого делителя частоты и счетчика времени, а через первый элемент задержки - с входом записи счетчика времени, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика номера команды и через второй элемент задержки - с первым входом одновибратора, второй вход которого подключен к второму выходу блока запуска, к первому входу программного блока питания, у входу сброса первого запоминающего

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

блока, а третий вход - к выходу программного блока питания и шинам питания генератора импульсов, управляемого делителя частоты, сЧетчика врс -- мени, первых и вторых счетчиков номера команды, запоминающих блоков, элементов задержки, одновибратора и перепрограммируемого запоминающего блока, первая и вторая группы выходов которого соединены с входами ввода данных управляемого делителя частоты и счетчика времени соответственно, входы сброса второго счетчика номера команды и второго зaпo ш нaющeгo блока подключены к первому выходу блока запуска и к второму входу программного блока питания, третий, четвертьм и пятьш входы которого соединены соответственно с шинами i-й, последней команды первой магистрали и последней команды второй магистрали, а ши на первой команды второй магистрали соединена с вторым входом блока запуска ,

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что его программный блок питания содержит первый и второй RS-триггеры, R-вход первого КЗ-триггера является третьим входом программного блока питания, S-вход через первый конденсатор соединен с положительной щиной питания, а через перзьй резистор - с пятым входом этого блока, R-вход второго RS-тритгера через второй конденсатор соединен с положительной шиной питания, а через второй резистор - с первым входом программного блока пи- таьшя, S-вход этого триггера через третий конденсатор соединен с общей щиной, а через третий резистор - с четвертым входом этого блока, неинвертирующие выходы первого и второго RS-триггеров через первый элемент 2ИЛИ-НЕ соединены с первым входом второго элемента 2И11И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента 211, а выход - к входу управляемого ключа, через замыкающие контакты которого положительная щина питания соединена с выходом программного блока питания, первый вход первого элемента 2И является вторым входом этого блока, а второй вход первого элемента 2И подключен к неинвертирующему выходу первого RS-триггера.