Устройство для контроля и управления технологическими процессами испытаний и тренировки фотоэлектронных умножителей Советский патент 1989 года по МПК G05B19/418 

ройство содержит блок 1 датчиков,коммутаторы 2, 11, 3, вычислитель А блсзк 5 регистрации, блок 6 памяти, блок 7 коррекции управляющих воздействий счетчики 16 - 17, дешифраторы 18 I 19, сумматор 20, блок 8 расчета временных интервалов, блок 9 вычислении . времени нахождения параметра в зоне допуска, таймер 10, генераторы 12, 13, ключи 22,.23, счетчик времени блокировки 24, триг- Г вр 25, блоки питания 26 - 28, В уст ронстве обеспечиваются при формировании упраплчющего БС);1действия учет реальных коэс1.фмциептов влияния и прогнозирование реакции параметра на управляющее воздействие по реакции на предыдущее воздействие, что позволяет осуществить стабилизацию всех технологических, параметров в каждом цикле контроля, не ожидая выхода ре- гулируемо величины за пределы до- пускового контроля о Кроме того, в

устропстпе путем определении скорости изме.нения каждого из контролируемых параметроп обеспечивается форми- рппание онтимальиого упрежданчцего управлп;пщего воздействия, обеспечивающего максимальное время, в течение которого контролируемые параметры будут находиться в зоне до 1уска,что

позволяет существенно повысить точность управления и контроля технологических параметров. Определение скорости изменения каждого из параметров обусловливает необходимость прогнозировання времени, в течение которого каждый из контролируемых параметров гарантированно будет находиться в зоне допуска, что, в свою очередь, позволяет на время, в течение

которого технологические параметры будут находиться в зоне допуска, отключить устройство (от блоков питания) и тем самым повысить ресурс его работы. 5 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в производстве фотоэлектронных приборов. Целью изобретения является повышение точности и увеличение ресурса устройства. Устройство содержит блок 1 датчиков, коммутаторы 2, 11, АЦП 3, вычислитель 4, блок 5 регистрации, блок 6 памяти, блок 7 коррекции управляющих воздействий, счетчики 14-17, дешифраторы 18, 19, сумматор 20, блок 8 расчета временных интервалов, блок 9 вычисления минимального времени нахождения параметра в зоне допуска, таймер 10, генераторы 12, 13, ключи 22, 23, счетчик времени блокировки 24, триггер 25, блоки питания 26-28. В устройстве обеспечиваются при формировании управляющего воздействия учет реальных коэффициентов влияния и прогнозирование реакции параметра на управляющее воздействие по реакции на предыдущее воздействие, что позволяет осуществить стабилизацию всех технологических параметров в каждом цикле контроля, не ожидая выхода регулируемой величины за пределы допускового контроля. Кроме того, в устройстве путем определения скорости изменения каждого из контролируемых параметров обеспечивается формирование оптимального "упреждающего" управляющего воздействия, обеспечивающего максимальное время, в течение которого контролируемые параметры будут находиться в зоне допуска, что позволяет существенно повысить точность управления и контроля технологических параметров. Определение скорости изменения каждого из параметров обусловливает необходимость прогнозирования времени, в течение которого каждый из контролируемых параметров гарантированно будет находиться в зоне допуска, что в свою очередь, позволяет на время, в течение которого технологические параметры будут находиться в зоне допуска, отключить устройство (от блоков питания) и тем самым повысить ресурс его работы. 5 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в производстве фотоэлектронных приборов.

Цель изобретения - повьшение точности и увеличение ресурса устройства о

На фиг„1 показана схема устройства; на- фиг. 2 - структурная схема блока коррекции; на фиг.З - структурная схема блока приоритета; на фиг,4 - структурная схема блока памяти (одни из вариантов реализации); на фиг о 5 - временная диаграмма работы устройства с

.Устройство (фиГоО содержит последе в а тельно соединенные блок 1 датчиков, коммутатор 2 параметров, аналого-цифровой преобразователь 3, вычислитель 4 среднего арифметического значения параметра и блок 5 регистра- , а таюке блок 6 памяти, блок 7 корррекции управляющего воздействия, блок 8 расчета временных интервалов, блок 9 вычисления минимального времени нахождения параметра в зоне допуска, таймер 10, KONmyTaTOp П управляющих сигналов, первый и второй генераторы 12 и 13 тактовых импульсов, с иеррг.гп по четвертый счетчиU

0

5

0

5

ки 14 - 17, первый и второй дешифраторы 18 и 19, сумматор 20, с первого по третий ключи 21 - 23, пятый счетчик 24, триггер 23, с первого по третий блоки 26 - 28 питания.

На фиГо2 обозначены сумматор 29, умножитель 30, вычитатель 31 и компаратор 32.

Блок 8 расчета временных интервалов содержит вычитатель 33 и делитель 34 (фиг.1).

На фиГоЗ обозначены первый и второй регистры 35 и 36, компаратор 37, первый и второй ключи 38 и 39,

На фиг,4 обозначены дешифратор 40, матрица 41 оперативной памяти и матрица 42 постоянной памяти„

Блок 1 датчиков представляет собой светонепроницаемую камеру, в которой находится ФЭУ и содержит управляемые высоковольтный источник питания и источник света - лампу накаливания, запитываемую от стабилизатора напряжения и меняющую свою яркость (световой поток) по сигналам с цифроаналогового преобразователя,управляющего стабилизатором напряжения, кассету со сменными светофшн трами типа НС6-НС11, имеющими коэффициент пропускания 0,33; 0,66; 1; 10; 100;

5

1000 для создания требуемоГ1 освещенности фотокатода ФЭУ (гашение избытка светового потока), делитель диодной системы ФЭУ, датчик напряжения питания ФЭУ (делитель 1:100), датчик анодного тока ФЭУ - преобразователь ток - напряжение, выполненньй на операционном усилителе.

Коммутатор 2 представляет собой релейный коммутатор аналоговых сигналов, поступающих от всех датчиков блока 1, выполненный на герконах„ Подключение любого датчика осуществляется подачей соответствующего кода от счетчика 1А на дешифратор датчиков, подключающий с помощью герко- на выбранныГ датчик к входу аналого- цифрового преобразователя 3,

Аналого-цифровой преобразователь и вычислитель 4 обеспечивают преобразование напряжения с выхода датчиков в цифровой код с последующим формированием среднего арифметического по п измерениям. При реализации устройства использован универсальный цифровой вольтметр В7-39 в режиме измерения постоянного напряжения, выполняющий функции блоков 4 и 3 и сопрягаемый со связанными устройствами через стандартный приборный интерфейс и программу обработки информации.

Блок 5 регистрации отображает строку информации, в которой указывается номер датчика и контролируемы параметр. В качестве отображающего устройства применены алфавитно-цифровое устройство печати, видеотерминал,,

Блок 6 памяти - запоминающее устройство со схемой управления (фиг„4) Млок 6 памяти представляет собой дв матрицы оперативной 41 и постоянной 42 памяти по (т 4) слов каждая, где m количество контролируемых аара- метров.

В матрице 42 хранятся значения постоянных параметров: коэффициент влияния (Kg), величина заданного воздействия (КОД, ), величина

2 и Аоп t Гц )(,

где Ддоп- допуск на

ел

параметр; t .ц , - время, отсчитыва, , АОП емое счетчиком 16 и величина .

К

8л

В матрице 41 хранятся значения текущих параметров: КОД N-1 - код N предыдущего управляющего воздействия;

41

КОД1 - значение кода управляющего воздействия При содержимом счетчике 16, равном 1; Зн t. - знак первой производной временной характеристики параметра; t, - время, в течение которого данный параметр находится в пределах зоны допуска

Каждому виду данных соответствует определенный столбец матрицы 41 или 42, Каждому параметру соответствует определенная строка матриц . Вьг- бор строки осуществляется дещифра- тором 40, на который поступает код

номера параметра со счетчика 14.

Чтение информации, записанной в матрице 42, разрешено постоянно„ Поэтому на выходах матрицы 42 постоянно присутс 1вуют коды параметров, соответствующих коду счетчика 14.

Запись значений КОД1 осуществляется сигналом с дешифратора 18 при содержимом счетчика 16, равном 1. Записи значений КОДЫ осуществляется

сигналом с генератора 12 по каждому импvлbcyc, Чтение значений КОДЫ-1 осуществляется при отсутствии импульса г. генератора 12. Так как изменение состояния счетчика 14 происходит по

срезу импульса генератора 12, то до поступления импульса производится чтение кода КОДЫ-1, необходимого для работы блока 7 горрекции, а при поступлении импульса новый код управления КОД1Ч записьюается в ОЗУ для расчета кода управления в следующем цикле. Таким образом осуществляется разделение интервалов чтения и записи в одной секции ОЗУ.

Запись значений величины tj и знака t,. , а также чтение значений КОД осуществляется сигналом с дешифратора 18 при состоянии счетчика 16, равном N-2, Чтение значений величины t. и

ее знака осуществляется сигналом с дешифратора 18 при состоянии счетчика 16, равном N-I.

Блок 7 коррекции обеспечивает расчет кода управляющего воздействия КОД у с учетом коэффициента влияния К g , а также получение сигнала равенства цифровых значений измеренного параметра заданному.

Блок 8 расчета временных интервалов обеспечивает расчет времени t., в течение которого контролируемый параметр находится в пределах зойы допуска

Блок 9 предназначен для определения минимального значения времени tj по модулю.

в регистр 36 в исходный момент записывается максимальное значение, которое обновляется в сторону меньшей величины через ключ 38, при условии, что поступившее значение с регистра 35 действительно меньше по модулю значения с регистра 3.6. Процесс сравнения осуществляется компаратором 37, который при упомянутом условии открьтает ключ 38 для переписи значений из регистра 35 в регистр 36.

Таймер 10 - устройство отсчета реального времени (электронные часы).

Коммутатор 11 - цифровой коммутатор, обеспечивающий коммутацию кодов управляющего воздействия с выхода сумматора 20 на входы управляемых исполнительных устройств, обеспечивающих управление и стабилизацию заданных технологических параметров (управляемые высоковольтные источник питания, источник света),Коммутатор 11 содержит набор групп ключей и дешифратор исполнительного устройства, разрешающий прохождение кодов, управление по кодам синхронизации со счетчика 1А.

Генераторы 12 и 13 - обычные генераторы тактовых сигналов.

Счетчики 14 - 17 - электронные устройства, выполняющие функции счета поступающих на них импульсов.

Дешифраторы 18 и 19 - электронные устройства, преобразующие цифровой код в позиционньйо

Ключи 21 - 23 - электронные элементы, .выполняющие логическую функцию И,

Блоки 26-28 питания - источники пит-ния, включение или выключение которых осуществляется позиционно по сигналам управления: О - выключение, 1 - включение.

Счетчик 24 - уст,, йство отсчета врс.мени блокировки, работающее в ждущем ре.жиме.

Триггер 25 - RS-триггер. Устройстро ; ;бг)т1ет следующим образом,.

По включении блока 27 питания основного устройства содержимое таймера 10 равно нулю, триггер 25 устанавливается в нуль, запускается счетчик 24 (времени блокировки). Состояние таймера 10 дешифрируется дешифратором 19, сигнал с выхода которого запрещает прохождение импульсов с генератора 13 через ключ 21 на таймер 10 и разрешает прохождение сигналов управления на ключи 22 и 23, включающие блоки 27 и 28 питания. По включении блока 27 питания все счетчики 14 - 17, регистры ОЗУ блока 6 памяти,

регистр 35 блока 9, устанавливаются в нулевое состояние. Регистр 36 устанавливается в единичное состояние

Генератор 12 начинает генерировать тактовые импульсы, поступающие

на счетчик 14 (номера датчика). В соответствии со своим состоянием счетчик 14 выдает код на коммутатор 2, обеспечивающий подключение соответствующего датчика к входу аналогоцифрового преобразователя 3.

Аналоговое значение сигнала преобразуется преобразователем 3 в цифровой код и поступает на вычислитель 4, которьш обеспечивает вычисление

среднего значения параметра за наперед заданное количество циклов преобразования Такое преобразование позволяет исключить влияние случайных флуктуации выходного сигнала датчика на работу устройства о Сигнал с выхода вычислителя 4 поступает на вход блока 7 коррекции, на другие входы которого из запоминающего устройства блока 6 памяти поступают заданное значение параметра, коэффициент влияния сигнала управления на заданный параметр и код управления, который был вьщан на исполнительное устройство объекта перед последним

выключением устройства. Соответствие данных сигналов подключенному датчику обеспечивается подачей кода номера датчика на вход ЗУ блока 6 памяти со счетчика 14.

Блок 7 коррекции управляющих воздействий производит вычисление нового КОД по формуле

.,+ (КОД,,„-КОДз„«)К,, ,

где КОД ц, - код предыдущего управляющего воздействия; КОД Mi« измеренный код; КОД 50л заданный код;

К g - коэффициент влияния. Данный код через сумматор 20 и коммутатор 11 поступает на исполнительные устройства объе кта и запоминается в ЗУ блока 6 для корректировки в следующем цикле.

Одновременно блок 7 коррекции

сравнивает величину КОД, с величиной и при их равенстве, что соответствует выходу технологического параметра в заданный режим, формирует сигнал на счетчик 15, который просчитывает количество параметров, вышедших в заданньй режим. Процесс корректировки циклически повторяется по всем датчикам. В начале каждог цикла счетчик 15 обнуляется сигналом со счетчика 14 Когда все технологические параметры выйдут на заданный режим, сигнал переполнения с выхода счетчика 15 разрешит работу счетчика 16, на вход которого поступает сигнал со счетчика 14 Счетчик 16 начинает отсчитьшать количество циклов N корректировки, соответствующей времени, необходимому для достоверного определения, скоростей изменения технологических параметров под воздействием внешних факторов о Для этого при первом цикле счетчика код счетчика 16 дешифрируется дешифратором 18, который вьщает на матрицу 41 блока 6 памяти сигнал, по которому ОЗУ запоминает коды управления, поступающие на исполнительные устройства объекта. В (N-2)-M цикле дешифратор выдает на ОЗУ сигнал, по которому коды управления, зафиксированные ОЗУ в первом цикле, начинают поступать в блок 8 расчета временных интервалов на вычитатель 33, на другой вход ко- .торого поступают коды, выдаваемые блоком 7 коррекции в этом цикле.

Разница кодов, соответствующая изменению управляющего воздействия за время счета счетчика 16, поступает на делитель 34, на второй вход которого поступает из матрицы 42 блока 6 памяти значение, равное

2 д

,4оп

К.,

К

вл

в результате на выходе делителя 34 блока 8 получается величина

2 и дол

К,

К

гр

коэффициент гарантии,уменьшающий расчетное время tj на величину, гарантирующую нахождение параметра в допуске, при максимальных изменениях параметров внешней среды за время t .;

V к .:.MI

Вл

величина

соответствующая времени, в течение которого данный параметр будет находиться в пределах зоны допуска,.

Значения времени t- по каждому технологическому параметру запоминаются матрицей 41 блока 6 памяти. В цикле N-1 дешифратор 18 выдает сигнал, по которому на вход сумматора 20 из матрицы 41 поступают сигнал знака величины t,, рассчитанной в цикле N-2 по указанной формуле, и

значение

+ Г--5-1

К

)

bf

В зависимости от знака t. сумматор .20 увеличивает или уменьшает код управления на величину 4двп/Квл, обе- спесивая кода управляющего

воздействия, соответствующего граничному допустимому значению, противоположному направлению изменения технологического параметра. Одновременно н (N-l)-M цикле модуль значения t. поступает на блик 9 приоритета, который выбирает значение, равное г-шнимальному значению t . по модулю.

В начале цикла N дешифратор 18 0 выдает сигнал на ключ 39 блока 9, по которому код It j( „у„ из регистра 36 блока 9 записьшается в счетчик таймера 10

Сигнал с выхода дешифратора 19 5 поступает на ключи 22 и 23, запрещая прохождение сигналов управления на блоки 27 и 28 питания, т.е, отключает работающее устройство и разрешает прохождение сигналов с генератора I3 0 на счетчик таймера 10 через ключ 21. Таймер 10 начинает отсчитьтать время.

Если за время работы счетчика 24 (времени блокировки), запущенного по включению устройства, кЬд времени t. 5 не поступил в счетчик таймера 10

(устройства неисправно), то по срезу импульса счетчика 24 (времени блокировки триггер 25 устанавливается в состояние 1. Сигналы управления с 0 триггера отключают блок 27 питания (основной) и включает блок 28 питания (резервный).

По окончании отсчета времени тай- 5 мером 10 дешифратор 19, как и при включении, закрьшает ключ 21, запускает счетчик 24 и разрешает прохожV

дение сигналов управлейия с выхода триггера 25 через ключи 22 и 23 на

блоки 27 и 28 питания. Так как при работе таймера 10 триггер 25 сигналом с выхода дешифратора 19 устанавливается в состояние О, то первьпч будет включен блок 27 питания основного комплекта.

Процесс установки точных значений технологических параметров, рассче- та времени tj установки кодов, соот- ветствуюпщх граничным значения, определение ,,H запуск таймера

I пЧМ Н

повторяются.

с выхода вычислителя 4 вся информация поступает на блок 5 регистра- ции. Для индикации информации на второй вход блока 5 регистрации поступает -код номера датчика со счетчика 1А, а на третий вход - сигнал сопровождения с выхода генератора 12 такто- - вых сигналов.

Время технологического процесса задается счетчиком 17, который по окончании -отсчета времени выдает сигнал на откл йчение блока 26 питания.

Таким образом, устройство работает в соответствии с временной характеристикой, приведенной на фиг.5, где: а,б,в - характеристики изменения трех

технологических параметров.в процес- 30 вия, блок памяти, таймер, блок высе работы устройства; 2 Д1, 2 Д2, 2 fl 3 - технологический допуск на соответствующий параметр.

При включении устройства в момент устройство вьшодит технологичесчислеиия минимального времени нахож дения параметра в зоне допуска, пер вый и второй блоки питания, и блока расчета временных интервалов, содер « жащий делитель и вычитатель, выходы блока датчиков подключены к информа ционньм входам коммутатора параметр выход которого через последовательн соединенные аналого-цифрювбй преобр

числеиия минимального времени нахождения параметра в зоне допуска, первый и второй блоки питания, и блока расчета временных интервалов, содер- « жащий делитель и вычитатель, выходы блока датчиков подключены к информа- ционньм входам коммутатора параметров выход которого через последовательно соединенные аналого-цифрювбй преобракие параметры на заданное значение. Как только последний из заданных параметров (фиг.5,б) выйдет на заданный режим - время t, устройство запоминает значения управляющих воздей- 40 зователь и вычислитель среднего ариф- ствий и начинает отсчет определен- метического значения параметра под- ного интервала времени (t - t), необходимого для достоверного определения скорости и направления измерения технологических параметров.

В момент t устройство по изменению yпpaвляюD eгo воздействия за инключен к входу данных блока регистрации и к первой rpyime входов данных

блока коррекции управляющего воз- 5 действия, выходы коммутатора управляющих сигналов соединены с

с входами управления переключением датчиков блока датчиков и с первой группой входов данных блока памяти, информационные выходы блока коррекции управляющих воздействий соединены с второй группой входов данных блока памяти и с входом уменьшаемого вычитателя, вход вычитаемого которого подключен к первой группе выходов блока памяти, вторая группа выходов которого подключена к входам значения делителя, входами значения

тервал времени t , - t рассчитывает величину и направление изменения технологических параметров и определяет время, в течение которого каждый из технологических параметров изменяется на величину, равную удвоенному значению допуска. После этого устройство изменяет управляющее воздействие на величину, обеспечивающую вывод технолох ического параметра на граничное значение, противоположное направлению изменения технологического параметра, заносит в таймер 10 код времени наиболее критичного параметра и выключает устройство

По окончании отсчета времени t. устройство включается (момент t, ) производит стабилизацию параметров на заданное значение (момент t), определяет скорость изменения параметров и времени, в течение которых они находятся в допуске, выводит технологические параметры на границу допусков, наиболее критичное время заносит в таймер Ю и снова выключается (момент t 5).

Этот цикл повторяется до окончания технологического процесса.

Формула изобретения

Устройство для контроля и управления технологиг1ескими процессами испытаний и тренировки фотоэлектронных умножителей, содержащее блок датчиков, коммутатор параметров, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель среднего арифметического значения параметра, блок регистрации блок коррекции управляющего воздейстчислеиия минимального времени нахождения параметра в зоне допуска, первый и второй блоки питания, и блока расчета временных интервалов, содер- жащий делитель и вычитатель, выходы блока датчиков подключены к информа- ционньм входам коммутатора параметров, выход которого через последовательно соединенные аналого-цифрювбй преобразователь и вычислитель среднего ариф- метического значения параметра под-

зователь и вычислитель среднего ариф- метического значения параметра под-

ключен к входу данных блока регистрации и к первой rpyime входов данных

блока коррекции управляющего воз- действия, выходы коммутатора управляющих сигналов соединены с

с входами управления переключением датчиков блока датчиков и с первой группой входов данных блока памяти, информационные выходы блока коррекции управляющих воздействий соединены с второй группой входов данных блока памяти и с входом уменьшаемого вычитателя, вход вычитаемого которого подключен к первой группе выходов блока памяти, вторая группа выходов которого подключена к входам значения делителя, входами значения

делимого подключенного к выходам вы- читателя, а выходами - к третьей группе входов данных блока памяти, третьей и четвертой группами выходов соответственно подключенного к второ группе входов данных блока коррекции управляющего воздействия и к входам данных блока вычисления минимального времени нахождения параметра в зоне допуска, выходы которого соединены с установочными входами таймера, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности и увеличения ресурса устройства, в него введе ны счетчики с первого по четвертый, первый и второй 1 енераторы, ключи с первого по третий, первый и второй дешифраторы, триггер, пятый счетчик сумматор, подключенный входами пер- вого и второго слагаемых соответственно к информационным выходам блока коррекции управляющего воздействия и к четвертой группе выходов блока памяти, первым выходом соединенного с входом управления знаком вычислений сумматора, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора управляющих сигналов, выходы данных первого счетчика соединены с уп- равляющими входами коммутатора параметров, с управляющими входами коммутатора управляющих сигналов, с входами номера датчика блока регистрации и с адресными входами блока памя- ти, выход первого генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого счетчика, с синхровхо- дом блока регистрации и с первым входом управления записью-чтением блока памяти, импульсный выход данных о количестве параметров режима блока коррекции управляющих воздействий соединен со c4fciuou- входом второго счетчика, вход сброса которого и счетный вход третьего счетчика подключены к выходу переполнения первого счетчика выход второго счетчика соединен с входом разрешения счета третьего счечика, выходы которого соединены с входами первого дешифратора, с первого по третий выходы которого подключены соответственно к входам уп- раиления записью-чтением, второму входу управления записью-чтением блока памяти, четвертый выход первого де111и4|ратора соединен с входом управления выдачей информации блока вы- чиспсний минимального времени нахождения параметра в зоне допуска, первый выход второго генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом четвертого счетчика, выходом переполнения соединенного с входом управления включением первого блока питания, второй выход второго генератора тяктовьгх импульсов соединен с информационным входом первого ключа, выходом подключенного к счетному входу таймера, выходы которого соединены с входами второго дешифратора выходом подключенного к входам управления ключей с первого по третий, с входом сброса триггера и со счетным входом пятого счетчика, выход переполнения которого подключен к установочному входу триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к информационным входам второго и третьего ключей, выходами соединенных с входом управления включением второго блока питания и с выходом устройства, служащим для подключения входа управления резервного блока питанияJ

Фи.г

,С дыя.аг.6

j Jg

38

D

37

T-,1

Л.

J

S%8.3

t,