Устройство для сигнализации и управления двухпозиционным исполнительным механизмом Советский патент 1991 года по МПК G08B23/00 

Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов, предназначено для отображения информации на мнемосхемах о конечных положениях и перемещениях запорно-регулирующих и подобных двухпозиционных исполнительных механизмов, обладающих органами контроля своих конечных состояний, а также для управления этими механизмами, и может быть использовано в локальных и централизованных системах контроля и управления в газовой, химической, энергетической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является упрощение и повышение информативности устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства для сигнализации и управления двухпо- зиционным исполнительным механизмом; на фиг. 2 - схема формирователя импульсов различной скважности; на фиг. 3 - алгоритм работы устройства при переводе исполнительного механизма из первого (закрытого) во второе (открытое) положение; на фиг 4 - алгоритм работы устройства при переводе исполнительного механизма из второго (открытого) в первое (закрытое) положение

Устройство содержит шины 1 и 2 управления (например, Закрыть и Открыть), RS-триггеры З и 4, выходы 5 и 6 управления, индикаторы 7 и 8 положения индикаторы первого и второго конечных положений (нао

Ю

сл со сл о

пример Закрыто и Открыто) генератор 9 импульсов, формирователь 10 импульсов различной скважности, элементы 11 и 12 задержки, элементы ИЛИ 13, 14 и 15, информационные шины 16 и 17, например, формирования сигналов положений исполнительного механизма (например, Закрыто и Открыто соответственно), коммутатор 18 и блок 19 преобразования кода.

В случае использования устройства с двухпозиционными исполнительными механизмами, имеющими по три органа контроля положений Закрыто, Открыто и Промежуточное, оно может быть дополнено информационной шиной 20

Формирователь 10 импульсов различной скважности выполнен из элемента ИЛИ 21, элемента И 22 и триггера 23.

В качестве блока 19 преобразователя кода может быть использовано программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ).

В табл. 1 приведены состояния выходов блока 19 преобразования кода в зависимости от состояния адресных входов {программа, записанная в три младших разряда ППЗУ), а также характеристика и последовательность выполняемых функций при поступлении команды Открыть и последующем переводе исполнительного механизма из положения Закрыто г положение Открыто.

Устройство работает следующим образом.

За исходное состояние исполнительного механизма принимают первое конечное положение (закрытое), ч го соответствует замкнутому состоянию замыкающего контакта датчика этого положения и подаче по информационной шине 16 на вход D блока 19 преобразования кода и на R-вход RS- триггера 3 сигнала единица В этом же исходном состоянии замыкающий контакт датчика второго конечного (открытого) положения разомкнут, что соответсгвует подаче по информационной шине 17 на вход Е блока 19 памяти и на R-вход RS-триггера 4 сигнала ноль,

RS-триггер 4 сохраняет нулевое состояние либо в результате выполнения предшествующей команды на открытие, либо в результате установочного импульса, сформированного при включении питания устройства и ориентирующего: оба R3- триггера в нулевое состояние (шина начальной установки не показана).

Сигналы на выходах элементов 11 и 12 задержки равны нулю, и, следовательно, с выхода коммутатора 18 на вход А блока 19

преобразования кода поступает импульсная последовательность с частотой fo (скважность 2) Сигналы на остальных адресных входах В, С, D и Е блока 19 преобразования кода образуют кодовую комбинацию 0010

При этом на выходах F, G, Н блока 19 преобразования кода будут попеременно с частотой fo сменять друг друга два слова:

9-е слово - 101 и аналогичное 10-е слово (см. табл. 1). В результате индикатор 7 первого конечного (закрытого) положения светится ровным светом, индикатор 8 второго конечного (открытого) положения выключится, а на R-входе элемента 12 задержки установится разрешающий сигнал единица.

При необходимости перевода исполнительного механизма из первого (закрытого)

во второе (открытое) положение на шину 2 управления подается сигнал единица, в результате чего на выходе RS-триггера 4 формируется сигнал единица, который с выхода 6 управления устройства поступает

на привод исполнительного механизма

Кроме т ого, этот сигнал единица через элемент ИЛИ 13 поступает на вход В запуска элемента 12 задержки и на установки в нуль элемента 11 задержки,

создавая условия для зго последующего запуска. Одновременно сигнал единица с выхода триггера 4 через элемент ИЛИ 15 поступает на вход С блока 19 преобразования памяти кода и приводит к смене кода на

его адресных входах с fo0010 на fo0110, при этом на выходах F, G, H блока 19 будут попеременно с частотой fo сменять друг друга два других слова: 13-е слово 101 и 14-е слово 111 (см. табл. 1). В результате

индикатор 7 первого конечного положения продолжает светиться ровным светом, а ин- диг.аюр 8 второго конечного положения начинает светиться мигающим светом с частотой fo, что соответствует поступлению

команды на открытие.

Если при подаче на шину 2 управления команды последняя по каким-либо причинам не выполняется и сигнал на первой информационной шине 16 не изменяется из

единицы в ноль, то через время гь равное времени срабат ывания элемента 12 задержки, на выходе последнего формируется сигнал единица, который поступает на вход V1 коммутатора 18 и приводит к смене на его выходе импульсной последовательности fo на fi. Одновременно этот же сигнал через элементы ИЛИ 14 и 15 поступает на входы В и С блока 19 и приводит к смене кода на адресных шинах fo0110 на

fi1110, в результате чего будет осуществляться попеременная с частотой fi выборка двух новых слов: 15-го слова - 001 и 16-го слова , что обеспечивает съем импульсной последовательности fo с индика- тора 8 положения и поступление на индикатор 7 положения импульсной последовательности fi малой скважности.

Таким образом, в результате срабатывания элемента 12 задержки индикатор 8 гаснет, а индикатор 7 начинает светиться мигающим светом, при котором длительность свечения превышает его выключенное состояние. Это свидетельствует о том, что произошел отказ в цепях управления при подаче команды на перевод исполнительного механизма из первого (закрытого) во второе (открытое) положение, либо отказ в цепях контроля первого конечного положения.

Отображение этой информации на индикаторе 7 положения сохраняется до тех пор, пока не будет выяснена и устранена причина отказа.

Если исполнительный механизм начал выполнять поданную по шине 2 управления команду, то, как только контакт датчика закрытого положения исполнительного механизма разомкнется, на информационной шине 16 появится сигнал нуля, что приведет к смене кода на адресных входах блока 19 fo0110 на fo0100, при этом блок 19 переходит в режим попеременной выборки с частотой fo соответствующей пары слов: 5-го слова 000 и 6-го слова 010,

Появление при этом сигнала нуля на выходе Н блока 19 переводит элемент 12 задержки в исходное состояние и одновременно запускает элемент 11 задержки. Кроме того, постоянное при смене этих слов присутствие сигнала нуля на выходе F блока 19 приводит к погасанию индикатора 7 положения, а чередование сигналов 0 (в 5-м слове) и 1 (в 6-м слове) на выходе G) - к высвечиванию индикатора 8 положения ми- гающим светом с частотой fo.

Это означает, что исполнительный механизм отошел от своего первого конечного положения и находится в промежуточном положении (динамическом режиме переме- щения из первого конечного положения во второе).

Как только исполнительный механизм достигнет своего второго конечного положения, замыкающий контакт датчика эамк- нется и на информационной шине 17 появится сигнал единицы, что приведет к смене кода на адресных входах блока 19 на fo0101. Одновременно этот же сигнал поступает на R-вход RS-триггера 4 и возвращает его в исходное (нулевое) состояние, вследствие чего элемент 11 задержки также переводится в исходное состояние, а на адресных входах блока 19 вновь происходит смена кода на foOOOl, причем это происходит с незначительным по отношению к предыдущей смене запаздыванием, определяемым только временем задержки распространения сигнала, и, -следовательно, начавшаяся выборка с частотой fo пары слов (21-го и 22-го) тотчас же сменяется на выборку новой пары слов (17-го и 18-го), что переводит мигающее свечение индикатора 8 положения в ровное (см. табл. 1). Это свидетельствует о том, что исполнительный механизм полностью открылся и находится во втором конечном положении (статическом, открытом).

Если же во время перестановки при переводе исполнительного механизма в сторону открытого положения в нем произойдет неисправность (например, заклинивание), то через время zi, определяемое временем срабатывания элемента 11 задержки, на его выходе сформируется сигнал единица, который поступает на иход V2 коммутатора 18 и приводит к смене на его выходе импульсной последовательности fo на f2 повышенной скважности. В результате этого попеременная выборка пары слов (5-го и 6-го), характеризующих промежуточное состояние исполнительного механизма (динамический режим перемещения из первого конечного положения во второе), будет осуществляться с частотой h и индикатор 8 будет светиться мигающим светом, при котором длительность его свечения меньше его выключенного состояния. Это свидетельствует о неисправном состоянии исполнительного механизма при выполнении команды на его перевод из первого (закрытого) во второе (открытое) положение, либо отказ в цепях органа контроля второго конечного положения.

Перевод устройства из исходного второго (открытого) в первое (закрытое) положение происходит аналогичным образом и отличается кодами выборки программы, занимающей в блоке 19 слова: 17-18,19-20 3-4 (23-24), 11-12, 9-10 (пары слов записаны в порядке их выборки в процессе работы).

Кроме рассмотренных функций управления, контроля и сигнализации в устройстве осуществляется также сигнализация неисправности в цепях органов контроля конечных положений исполнительного механизма, приводящей к запрещенной комбинации сигналов на адресных входах блока 19, которая при нормальной работе быть не

должна, а именно, одновременное присутствие сигналов единица на входах D и Е при любых состояниях остальных входов и одновременное присутствие сигналов нуль на входах D и Е при отсутствии сигнала единица на входе В или С либо одновременном присутствии на этих входах сигнала единица.

Запрещенные комбинации на адресных входах приводят к попеременной с частотой fo выборке слов одной из следующих пар: 1-2, 7-8, 25726, 27-28, 29-30, 31-32. что, в свою очередь, приводит к попере- менному свечению с частотой fo обоих ин- дикаторов 7 и 8. Это обеспечивается чередованием в противофазе сигналов О и 1 на выходах F и С блока 19 при выборке слов любой из перечисленных пар слов,

В табл. 2 приведены состояния выходов блока 19 преобразования кода в зависимости от состояния адресных входов в случае использования устройства с двухпозици- онными исполнительными механизмами, имеющими три органа контроля положений Закрыто, Открыто и Промежуточ- ное.

Формула изобретения Устройство для сигнализации и управления двухпозициоиным исполнительным механизмом, содержащее первую шину управления, которая соединена с первым входом первого RS-триггера, выход кото- рого является первым выходом управления устройства и соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого . элемента задержки, вторую шину управления, которая подключена к первому входу второго RS-триггера, выход которого является вторым выходом-управления устройства и соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, первую и вторую информационные шины, которые подключены к вторым входам соответственно первого и второго RS-триггеров генератор импульсов, выход которого соединен с входом фор- мирователя , импульсов различной скважности, второй и третий элементы ИЛИ

и два индикатора положения, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения информативности устройства, в него введены коммутатор и блок преобразования кода, выход первого элемента

ИЛИ соединен с первым входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первым входам второго и третьего элементов ИЛИ и к первому входу управления коммутатора, выход которого

подключен к первому входу блока преобразования кодов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым индикаторами положения, выходы первого и второго RS-триггеров подключены к вторым входам соответственно второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока преобразования кода, третий выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов задержки, выход первого из которых соединен с вторым входом управления коммутатора, выход генератора импульсов и первый и второй выходы формирователя импульсов

различной скважности подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам коммутатора, первая и вторая информационные шины соединены с четвертым и пятым входами блока преобразования кода.

Номер слова

Ь,е,

Закрыть Открыть Закрыто

Открыто Промежут. Закрыто положение

71

Открыто Промежут. Не исполь- положение зуются

....HHW«w.l-WM«W HI

Краткая характеристика выполняемых функций

Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов, предназначено для отображения информации на мнемосхемах о конечных положениях и перемещениях запорно-регулирующих и подобных им двухпозиционных исполнительных механизмов, обладающих органами контроля своих конечных состояний, а также для управления этими механизмами, и может быть использовано в локальных и централизованных системах контроля и управления в газовой, химической, энергетической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является упрощение и повышение информативности устройства. Для этого в устройство, содержащее шины 1 и 2 управления, RS-триггеры 3 и 4, выходы 5 и 6 управления, индикаторы 7 и 8 положения, генератор 9 импульсов, формирователь 10 импульсов различной скважности, элементы 11 и 12 задержки, элементы ИЛИ 13, 14 и 15 и информационные шины 16 и 17, введены коммутатор 18 и блок 19 преобразования кода. В зависимости от характера свечения индикаторов 7 и 8 положения определяются направление движения исполнительного механизма и возможная неисправность 4 ил сл

Адресные входы

ABCDEJNJFJGJH

Q,

о, 1

Г

X t t

выходы

Неисправность, И7 и И8 мигают попеременно с .частотЬй Јо

То же

I 1

О

О

О

о

1 1

1 1

о о

о о

1 1

1 1

о о

о о

1

1

1

1

о о

о о

Г

i

Закрыто (начало цикла), И - ровным светом, И8 погашен

«4

е

Команда Открыть, И7 - ровным светом, И8 - Ј4, запуск 12 .

Команда Открыть не выполняется, И7 - Ј( , Ив гаснет

Неисправность, И7, И8 мигают попеременно с частотой f,)

То же1

О)

о

01

со

ел о

Неисправность, И и И8 мигают попеременно с частотой f

То же

го

Промеж.полож.

нет

Неисправность, например, откаъ Q цепях управления: индикатор в гаснет, индикатор 7 мишет с частотой -ft

Неиспра Off ость, например, заклинивание; индикатор 7 по га - шен, индика - тор 8 мигает с частотой f%

первое конечное (закрытое) по- лояени е ; инди - нлтор 7 topum ровны/ч светом, индикатор в погашен

. )

начало открытия (поступила команда „Открыть) индикатор 7 горит ровным ёеетом, индикатор 8 мигает с частотой. f0; запуск элемента 12 задержки (задер/кка Г/ )

ет

да

попеременная

выоорка слов 5-6 ffo) zany С-к.т 2

промежуточное положение (из поло- тения., закрыто в положение „открыто); инди - катор 7 погашен, индика. тор Q ми. - гае/т с частотой fa , сброс элемента fzзадержки и запуск элемента 11 за дер/кк и (задержка t )

да

второе конечное (открытое) положение ; индика- тор 7погашен, индикатор В горит ровным сбетом

Фиг. 3

нет

неисправность, например, отказ д цепях у про. 0/70- ниЯ ; индикатор 7 гаснет, индикатор 8 мигает с частотой

нет

неисправность, например, заклинивание; инди- натор 8 noza - тем, индикатор 7 мигает с частотой f%

-

дторое конечное (открытое) положение ИМ; индикатор 8 zopum ровным с детом, индикатор 7 погашен

начало закрытия (поступила команда .Закрыто }; индикатор 8 горит ровным сбетом, индикатор 7 мигает с частотой f0; запуск элемента 12. задержки (задержка tj)

да

опеременная

выборка ловЪ-Ч (fo}

запуск if

промежуточное положение (из положения „ открыто в положение „закрыто); индикатор 8 погашен, индика. - тор 7 мигает с частотой fo с элемента 1Z Задержки и запись элемента и Задержки (задержка Tg)

да

первое конечное (закрытое) положение , индикатор 1 горит ровным светом, индикатор в погашен

фигЛ