Устройство для контроля и управления Советский патент 1991 года по МПК G06F15/46 

Изобретение относите к ав(0. и вычислительной технике ь частости к устройствам контроля и управления, и может быть использовано при построении систем управления различными объектами.

Цель изобретения - расширение области применения устройства.

На фиг. 1 показана стру,тур,нэя схема устройства; на фиг. 2 - стр /ктурна -3 г/яма блока формирования команд регулировки пара- метров.

Схема содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 2, счетчик 3, дешифратор на k выходов 4, (К. + i )-й блок элементов ИЛИ 5, k входных (6 1 - 6 10 лня- лов, каждый из которых содержат К блоков 7 элементов И, регистр 8 устэ-лж и К Оло, ов 9 элементов ИЛИ, схема 10 f павненмя. К 4 + 2)-и блок 11 элементов ИЛИ, (К + 1; Спок 12 элементов И, второй счетчик 13. эп°. PHT V 14, второй дешифратор 15, элемент ME 16, первая 17 и k-я 18 выходные группы элемен тов И, блок 19 формирования команд peiy- лировки параметров, входы 20-23. выходы 24 - 26, блок 27 задержки с выходом 28.

Блок 19 формирования команд (ф /и. содержит элемент И ПИ 29, генеоатоо 40 тактовых импульсов, первый гче:чмк 31 с выходом 32,узел 33 памяти иоавля-.ощих воздействий, k каналов 34.1 - 34 k, ,-opui;. счетчик 35, первую 36, вторую 37 и третью 38 группы элементов И, первый 39, второй 40 элементы ИЛИ, элемент HF 41.

Каждый канал содержит с пьрыО 42 по г-ю 43 схемы сравнения элемент И ПИ 44, триггер 45 и элемент И б.

Устройство работает следующим обрг, зом.

В исходном состоянии первый у. отор Г- счетчики обнулены (цепи обнуления счетчи- ков для исходного состояния не покяззпп).

На вход устроиства 3 поступает информация о состоянии объекта управления s,o торый необходимо котролирэвэ1Ь. Эта информация включает коды им н параметров, верхнюю и нижнюю i ранмиы его значения, определяющие конттлируемое состояние. Считается, что k параметров достаточно для задания контролируемого со стояния.

Через первые входы блоков 9 в каждом канале (один канал рассчитан не прием одного кода имени параметра и ч верхней и нижней границы его значения) инфоомация поступаст.в регистр 8 уставок. С первого выхода регис гра 8 уставок на первый вход блока 7 поступает имя параметра, а со второго выхода на второй вхоц - верхняя и нижняя границы значения параметра

Сижал Пуск ее ьхода 22 устройства поступает на пергый пкпд блока 19 форми- poeaii -ы, а чгрез первый вход и выход 2 эл-эмента ИЛИ 2 и через блок 27 задержки он сбрасывает в нулевое состояние счетчик 13 изапусксюг генератор 1 тактовых импульсов. Тактовые импульсы поступают на вход С1атчика 3, у которого коэффициент пере- равен k

При достижении в счетчике значения k с йыходз 1 единичным сигналом останавливается reriecnrop i тактовых импульсов до nonv49nnn следующего сигнала на вход 1.

Частота основания импульсов выбкра- тгся дпстэтс ншЧ для срабатывания дешиф- рч.ора 4, блг ка 7 цементов И, блока 5 и .лока злементоа ИлИ, схемы 10 сравнения, э также попущения (екуцего сиачения пара- пэгра я «ходе устроит гаа 20 по коду имени трамг-трэ, выдаваемого на выход устройства 21

По гактс-зым ик пульсам на втором выходе счетчика 3 угтаиг.зличаются код числа (от Г до к).

В соотввгстрми с ;одом на втором выхода г етчика 3 появляется единичный сигнал иэ с/;:.оч из вчходг ь дешифратора 4, кото- , поступая it третий вход блока элемен- ; on И 7 COOT PC; i ci вующего входного канала. открывает лот бгсок 7 элементов И. С первого пыхсдо блока элементов И 7 код имени гтримотрй через соотпетствующий вход и выхо/1 элеменгов ИЛИ 5 поступает на вход 1 -|ройг,тоа.

3 г оогзотс вии с кодом имени парамет- .j ча входе 20 устройства появляется теку- e з: ачение этого параметра, которое пос у паст на первый вход схемы 10 сравнения. На втором входе схемы 10 сравнения уже присутствуют верхняя и нижняя грани- иы значений гого параметра, которые поступили со второго выхода блока 7 элементов И ерез соответствующий выбранному каналу вход и выход блока 11 эломентоь ИЛИ

Если текущее значение рассматриваемою параметря не соо ветствует установленным границам, то на выходе схемы 10 сравнения появляется единичный сигнал, ,оторыи поступает на входЗ блока элемента и И 12.

По единичному сигналу на входе 3 блока 12 элз юнтов И код имени параметра, кото- р11й поступает на вход 1 блока 12 элементов А с выхода блока 5 элрментов ИЛИ, и верх- i.in и .мжняя границы значений этого пара- Mtipa, хоторые поступаю на вход 2 блока 7 элемечтов И с зы/ода блока 11 элеме1т

тов ИЛИ, поступают на вторые входы выходных 17, 18 групп элементов И.

Единичный сигнал с at (хода схемы 10 сравнения поступает на счетный вход счетчика 13. Этот счетчик предназначен для подсчета параметров, текущие значения которых не соответствуют заданным. Код числа таких параметров устанавливается на втором выходе счетчика 13 и поступает на вход дешифратора 15.

Дешифратор 15 предназначен для выбора выходной группы элементов И в соответствии с кодом на его входе. Поэтому единичный сигнал с одного из выходов дешифратора 15 поступает на первый вход соответствующей (17 или 18) выходной группы элементов И, после чего код имени параметра, а также верхняя и нижняя границы его значений, которые присутствуют на втором входе, поступают в зависимости от выбранной выходной группы элементов И на 3 или 4 вход блока 19 формирования.

После опроса текущего значения по коду имени к-то параметра, его сравнения и передачи кода имени параметра с верхней и нижней границами его значений в блок формирования (в случае несравнения) в счетчике 3 устанавливается нулевое значение и на выходе 1 появляется единичный сигнал, который, поступая на вход 2 генератора тактовых импульсов 1, останавливает его работу.

Если контролируемое состояние соответствует требуемому (хранимому в регистре уставки 8), то счетчик 13 будет иметь нулевое значение, а на его первом выходе будет находиться единичный сигнал, который поступает на вход 2 элемента И 14. Если же и на первом входе элемента И 14 с выхода 1 второго счетчика 3 появится единичный сигнал, то с выхода элемента И 14 на выход устройства 24 поступит единичный сигнал о том, что текущее состояние совпало с состоянием, описываемым параметрами и их гра- ничными значениями, хранимыми в регистре уставки 8. При этом в блок формирования через элемент НЕ 16 на вход 2 поступит нулевой сигнал, по которому блок 19 формирования не включается в работу.

При несоответствии текущего состояния объекта управления состоянию, хранимому в регистре уставки 8, на третий и четвертый входы блока 19 формирования поступают коды имени параметров с верхней и нижней границами значений (у этих параметров текущее значение находится вне границ), а на второй вход блока формирования поступает единичный сигнал, который в блоке 19 формирования поступает на

первый вход генератора 30 тактовых импульсов и включает его в работу.

Частота следования тактовых импульсов выбирается достаточной для срабатыва- 5 ния счетчика 31, первого 34.1 и k-ro 34. к каналов, элемента ИЛИ 39, групп элементов И 36 - 38, а также выбора из узла 33.

Одновременно с запуском генератора 30 тактовых импульсов счетчик 31 сбрасыва- 10 ется в нулевое состояние, а счетчик 35 увеличивает свое содержание на единицу.

Счетчик 35 предназначен для определения и выдачи на четвертый выход блока 19 формирования, через группу 36 элементов 15 И номера шага планирования управляющих воздействий для возврата управления в контролируемое состояние.

Информация о номере шага планирования поступает на выход 25 устройства. 0 Сброс третьего счетчика в нулевое состояние происходит по сигналу Пуск, т.е. в момент начала контроля состояния объекта управления.

Тактовые импульсы, поступающие на 5 вход 1 счетчика 31, осуществляют поочередную выборку содержимого всех ячеек ЗУ 33. После опроса всех ячеек на выходе 2 счетчика 31 появляется единичный сигнал, который, поступая на второй вход элемента ИЛИ 0 29, останавливает работу генератора 30 тактовых импульсов.

В одной ячейке узла 33 памяти хранится описание одного управляющего воздействия. Условно ячэйки узла 33 можно разде- 5 лить на три части.

В первой части ячейки хранится информация о состоянии, соответствующем исполнению управляющего воздействия. Эта информация характеризует состояние, в ко- 0 торое должен перейти обьект управления после исполнения управляющего воздействия.

Во второй части ячейки хранится информация о состоянии обьекта управления, кото- 5 Р°е является разрешенным для выдачи управляющего воздействия.

В третьей части ячейки хранится код имени управляющего воздействия.

Информация первой и второй частей со- 0 стоит из множества кодов имен параметров с верхней и нижней границами его значений, описывающих соответствующие состояния.

Считается, что максимальное число кое до в имен параметров с верхней и нижней границами их значений не превышает число г, А максимальное число кодов имен параметров с верхней и нижней границами, относящихся ко второй части описания, не должно превышать число k после просмотpa всех необходимых ячеек 3V, т.о эта информация должна уместиться в регистра:-, уставок 8.

На первый вход первого канала 34.1 через третий вход блока формирования поступает код имени параметра с верхней и нижней границами его значений, текущее значение которого не соппадает с требуемым (больше верхней границы или меньше нижней границы). Эта информация поступает на первые входы узлов 42, 43 сравнения первого 34.1 канала блока формирования. Аналогично, информация о коде имени параметра, верхней и нижней границах его значений через четвертый вход блока 19 формирования и через первый вход k-rc канала 34,k поступает на первые входы сравнения k-го канала 34.k.

Коды имен параметров с верхними и нижними границами его значений, описывающие состояние объекта управления после испопне- . ния рассматриваемого управляющего воздействия, поступают на вторые входы блоков сравнения. При этом информацич г первого выхода узла 33 памяти поступает на втоико входы первых схем сравнения в канале 34, а со второго выхода узла 33 м вторые входы r-х схем сравнения в каждом канале. Получается, что каждые кол имени параметра, верхние и нижние гоаницы его значений, поступающие в блок формирования на третий и четвертый входы, срэеми-а- ются с каждым кодом имени парэм:-фа верхней и нижней границами его значений, поступающим с первого и второго ыхглов узла 33.

Если хотя бы одну из схем сравнения попадает одинаковая информация, то код имени этого управляющего воздейс-чич с номером шага планирования и коды имен параметров с верхними и нижними границами, описывающими состояние, разрешающее выдачу данного управляющего воздействия, поступят на . Номер шага планирования через труп, /элементов И 36 и четвертый выход блока 19 Формирования поступает на выход 25 устройства. Код имени управляющего воздействия через группу элементов И 37 и через пятый выход блока 19формир вания поступает на выход устройства 26, а коды имен параметров с верхними и нижними границами их значений, характеризующие разрешенное состояние для выдачи управляющих воздействий, через первый и второй выходы блока формирования поступают на вторые входы блока 9 элементов ИЛИ.

Выдача информации через группы эге ментов И 36 - 38 осуществляется при поступлении единичного сигнала с ВЫУОДЗ

элемента ИЛИ 39 перяые входы групп ЭПОМРНТОВ И,

Наличие единичного сигнала на выхо/,э элемента ИЛИ 39 свидетельствует о сравненим в одном из каналов. При сравнении во всех тех каналах, на первые входы которых поступила информация через третий и четвертый входы блока 19 формирования, на выходе элемента ИЛИ 30 появляется нулевой сигнал, который чеоез второй элемент HF 41 останавливает р,,0оту второго генератора 30 тактовых и пупьпоЕ,, а через РТО- рпй еход поонсго о ie-.мен га ИЛИ 2 запускает чегзый генератор тэктовь х импульсов для

определения соо чотлвия текущему состоянию с сн-яния, разрешенного для выдачи выбранных управллющил воздействия.

Каждый сана,. 34 1-34,k 19 форми- рогзния р ботает следующиГ ооразом.

- ерез втори1/вхо/ блока формирование

единичный сигнал г г- 5з второй вход канала уста 1авлт«ает i|vrep Б единичное состояние, которое .пиде.,-льсгвует о тон «то в HI-OM кзмале (пни исходном состогчии чо

tJT;4 канзлах) HI Оыл сравнения.

Гдиничный сигнал с ьихода триггера 45 поступает на второг вход эпегзнта И 46 и на соогрр- -егву оц/й номеру канала эход эгсме .тэ ИЛИ О

npi равенг.тчь ,одов на первом v дтоpoi4 гходах одного узлов с внения (42 ипи 43} сапаг а выходе |-1емгчтР ИЛИ 44 появляется один/н сигнал, который че- рэз первь й Bxrv змемента И 46 (на втором

входе племен та И 46 присутствует единичный сигнал с вывода триггера 4S) поступает через соответствующий номеру канала вход чемента ИЛИ 39 из первые входы групп элементов И 36 -- 38 Одновременно единич-, сигна/i с выхода элемента И 46 переводит триггер 45 в нулевое состояние и канал в дальнейшей работе не участвует, а на его первом и втором выходах появляются нулевые сигналы до следующего поступления на

вгэрь.с входы канал 1 единичного сигнала.

После обработки всех каналов на выходе элемент И ПИ 40 появляется нулевой сигнал, который останавливает работу гене- сатора 30 тактовых ичпульсов и запускает

Р, перьый генератор 1 , 1ктооых импульсов.

AiropitTM функционирования усгоийст- оэ заклю аится о следуюьнем.

Нз вход vcTponcTBa поступает ичфор5 мэция о состояние, котооое необходимо

KOI фолиоовать. Если текущее состояние

сооть пствуетконфслируемому, тона яыходе 24 появляется единичный ci гнал, и с вы

ХОД08 25 И 26 уС Т ООЙГ. 1 Bi,

информации не выдается

При несоответствии состояний опредг ляются коды имен параметроп с верхними и нижними фяницами их чначе -и i значения которых не соответствуют задан ным границам, Множество этих параметров (кодов имен, верхних и нижних границ г значений) поступает на блок 19 формирова ния, в котором вырабатываются управляю щие воздействия для перевода объекта управления в требуемое согтояниг. На этом заканчивается первый оыг планировался управляющих воздействий

Поскольку не вга управляющие воздействия могут выдаваткст при любом состоянии oobtKia управления, то , формировании множества управляюг-,и воздействий определяются разрешение, для их выдачи состояния, коггрие псстулэ ют на вторые входы ВГОПЫУ групп wj jv-jhr F ИЛИ 9 для определения соответствие этом состояния текущему.

При соответствии текущего состояние разрешенному для выдачм управляющих воздействий, сформированных на первом шаге планирования, работа усгроиг-вл заканчивается, а выдача заплзнгоованнь; управляющих воздействий переведет объект управления в требуемое состоя не.

Если же управляющие воздействия сформированные на первом шаге планигч вания, не могуг быть выданы ссэ-:/ (о if-f свидетельствует единичный сигнчл на втором вход блока 19 формирования }, то при исходит формирование упраеляющ х воздействий H;J зтором шаге гпаииров:-нми и т.д., до тех пор, пока на одном из шэгоп планирования состояние, разрешенное для выдччи управляющих воздействии, сформированных на этом шаге, будет соответсл ю- вать текущему.

Начинать выдачу необходимо с управляющих воздействий, которые сформированы на последнем шаге планирование Тогда, после выдачи управляющих всздейс иии, сформированных но первом шаге планирования, объект управлени переведется ь требуемое состояние.

Блок 19 формирования работает так чтобы выбрать управляющие., воздействие которые вермут отклонившиеся текущие значения параметров в заданные предел.

Устройство по сравнению с поотог/г- пом возможностью формирования у п р а Б л я ю щ и х в о з А е и с т в и и дня перевода объекта управления в исходное (контролируемся) сосгояние id смет ьге денич схемы опрога текуьцих ян,чений определенных параметров и рования управляюичих воздейсгои-i

Формула изобретения 1 Устройство ,оля контроля и управле- .ь я, содержащее регистр уставок, генератор тактовых импульсов, первый и второй гчетчики, схему сравнения, выход которой подключен к счетному входу второго счетчика, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом первого счет- ч.1ха отличающееся тем, что, с целью асширепия сблэстм применения устройства, я него введены элемент ИЛИ, первый и второй дешифратор 1, К - 2 блоков элементов / Г И к - 1 регионов уставок, К + 1 б оков ЧЛ°МРЧТОВ И, опок задержки, эле- rfriT И, зпемант НЕ, К выходных блоков элементов И ч тик формирования команд травки парзч етров, которого омер ШЗГР пплииоования команд и 11м .ь1 чп яются одноименными -.плодам / ооипва, первый вход схемы coat ения явччс тст входом дгнных устройств i первый тхс i э/.емснта ИЛИ и вход ., ан чжи блока орм рзввния команд ре- |ул 1ро -км плрэметрг в яз/инотся входом Пуск устро с. ). Р . ХОД элемента ИЛИ со- ед 1НОЧ с входом Чу;к генеоатора такто- тчх импульгов :-i через блок задержки - с вводом ССоос ): « тчик, FJbixofl пе- р9;.олг eiint которого : первым пхьдом э емента I ь /одорые выходы - с a/ovwH 4TOpvOio де1иифрчтора, выходы ко- 1орсго i чсны к (н ггым в .одам К вы- чодных блокоо члеменгов И, выходами noaKfi O°ei- ix k гоотвегствуюч(им инфпр- м щионнмм i JHOKP формирования ко- r;i: ;., регулировки пзрчметпов, выход переполнения первого счетчика соединен с -r,xo. on Стоп - енераторч тактовых импульсов и QTopbi i нходг элемента И, выхо- , гпдключенно о через элемент НЕ к Стлрт от ч. блока формирования команд регулировки параметров, nepLbie вгоды К блоков элементов ИЛИ установочными входами уст- ройова, вторне , с, единены с выходами кода имени пйгамо,ра Блока Фтг.иро:,ании комг. ij ре ту тропки пара метров старт&р( Btixo,mM г одгоединен- ного к второму входу эюментэ ИЛИ К б/iCKOB элементов И ПИ с , ,е- ны годами comaei вую цил регистров

уСТЭВик ni /Ol rsit ,-1С гННЫл У г)лОдан ДЧННЫА с гв ,. ju;nx i, )/;JKOB элементов И . e ie н мл рых под- rooiypM грующим нхс.птм эле ментол 1ЛИ (.К i го , 1юпые , к вводам злеме п 1г 11Г1И (К t 2)-ro блока Вь1ходом соединенного ыориг . пхс дпм схемы cpai нен- ч и с. r DBI IMH -сдам т элементов И } h т ) t i t; ьлоды

которых и выходы кода параметра устройства соединены с выходами элементов ИЛИ, третьи входы элементов ИЛ И (К + 2}-го блока подключены к выходу схемы сравнения, а выход- к вторым входам К выходных блоков элементов И, выход элемента И является выходом результата контроля устройства, кодовые выходы первого счетчика соединены с входами первого дешифратора, выходы которого подключены к соответствующим входам стробирования элементов И К блоков.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что блок формирования команд регулировки параметров содержит генератор тактовых импульсов, с первого по третий элементы ИЛИ, первый и второй счетчики, узел памяти управляющих воздействий, с первого по третью группы элементов И, с первого по третий элементы ИЛИ, элемент НЕ и R каналов, каждый из которых содержит с первой по r-ю схемы сравнения, мент ИЛИ, триггер и элемент И, выход которого, соединенный с нулевым входом триггера, является выходом Сравнение канала, первый вход элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соответственно соединены с выходами схем сравнения, первые входы схем сравнения соединены с информационными входами канала, которые являются соответствующими информационными входами блока, вторые входы схем сравнения через вторые информационные входы каналов соединены с первой группой выходов узла памяти

управляющих воздействий, вторая группа выходов которого соединена с первыми входами соответственно второй и третьей групп элементов И, вторые входы второй и

третьей и первый вход первой группы элементов И соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход первой группы элементов И -соединен с выходом второго счетчика, установочный вход которого является установочным входом блока, счетные входы первого и второго счетчиков, стартовый вход генератора тактовых импульсов и установочные входы каналов являются входом Старт-стоп блока,установочный вход

триггера канала является установочным входом канала, выходы триггеров подключены к вторым входам элементов И каналов и через выходы Несравнение каналов подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ соединен со стартовым выходом блока и с первым входом первого элемента ИЛИ, вторым входом соединенного с выходом переполнения первого счетчика, 8

выходом - с входом Стоп генератора тактовых импульсов, выходом подсоединенного к счетному входу первого счетчика, кодовые выходы которого соединены с адресными входами узла памяти управляющих воздействий, выходы элементов И первой, второй и третьей групп соответственно являются выходами Номер шага команды, Имя команды и Код имени параметра, выходы Сравнение каналов

подключены к соответствующим входам третьего элемента ИЛИ.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам контроля и управления, и может быть использовано при построении систем управления различными объектами. Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения возможности формирования управляющих воздействий для перевода объекта уп- расления в исходное (контролируемое) состояние. Устройство контроля и управления содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 2, счетчики 3 и 13, дешифраторы 4 и 15, группы элементов ИЛИ 5, 9 и 11, входные каналы 6.1 - 6.К содержащие каждый блок элементов И 7, регистр уставки 8 и блок 9 элементов ИЛИ, схему сравнения 10, блок задержки 27, элемент И 14, элемент НЕ 16, блок 19 формирования команд регулировки параметров . 1 з.п. ф- лы, 2 ил. Ё О чэ Фиг.1