Устройство для диагностирования троированных дискретных схем автоматики Советский патент 1992 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к технике испытаний и контроля технических систем и может быть использовано для диагностирования троированных дискретных схем электроавтоматики.

В настоящее время для повышения надежности устройства автоматики широко применяют троирование их схем.

Известны устройства контроля дискретных схем автоматики, которые основаны на установлении соответствия между реакцией схемы на стимулирующий (тестовый) сигнал с ожидаемым результатом 1. При их несовпадении фиксируется неисправность схемы. Такие устройства сложны, громоздки, так как требуют наличия специальных программ проверки, источников стимулирующих сигналов, средств коммутации, сравнения и фиксации полученных результатов, а также устройств сопряжения с объектом контроля.

При контроле исправности резервированных схем автоматики может быть использован принцип сравнения сигналов на выходах идентичных каналов при ее работе. При этом устройство контроля существенно упрощается.

Известно устройство для диагностирования многоканальных резервированных систем 2, содержащее по числу каналов п К-разрядных шин и по числу разрядов К п- разрядных блоков совпадения, (п - -разрядный счетчик, блок анализа, элемент ИЛИ, счетчик, блок коммутации, инвертор.

Устройство позволяет определить неисправный канал системы путем анализа возможных сочетаний результатов сравнения напряжений на еыходах каналов системы с некоторым допустимым значением. Однако известное устройство не позволяет выявить тип отказа в неисправном канале, а также зафиксировать результаты диагностирования при работе системы в разных режимах

Наиболее близким к изобретению является устройство для индикации отказов в резервированных системах 3, содержащие

СЛ

С

Ч1И-ГДЧ

XI го

со

ICO

три коммутатора, мультиплексор, генератор, реле времени, коммутатор сигналов, дешифратор, кольцевой регистр, элементы И, блок памяти и цифровой индикатор.

Известное устройство позволяет выявить как номер неисправного канала, так и номер отказавшего выхода и тип отказа, причем результаты диагностирования системы по мере опроса выходов резервных каналов запоминаются в блоке памяти и по окончанию диагностирования могут быть отображены на цифровом индикаторе. Таким образом, известное устройство обладает большей глубиной и меньшим временем диагностирования, так как процесс диагностирования не прерывается при обнаружении отказов 2.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая надежность из-за наличия большого числа связей с объектом диагностирования,а также необходимость в специальной конструктивной доработке объекта для целей диагностирования.

Целью изобретения является упрощение устройства диагостиронания.

Для достижения указанной цели в устройство для диагностирования троироеан- ных дискретных схем электроавтоматики, содержащее мультиплексор, коммутатор, дешифратор, группа выходов которого соединена с группой информационных сходов строк матричного запоминающего блока, группа выходов которого соединена с группой информационных входов блока индикации, источник питания, кольцевой регистр, и три элемента Л, введены распределитель управляющих импульсов, три дифференцирующих элемента, три выпрямителя, три формирояате/.я прямоугольных импульсов и три датчика-преобразователя тока, размещенных в цепях питания трех дискретных схем электроавтоматики, информационные выходы трех датчиков-преобразователей тока через соединенные последовательно дифференцирующий элемент, выпрямитель и формирователь прямоугольных импульсов подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего элементов И, а также к первому, второму и третьему информационным входам мульти ,ли,атора, первый вход первого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента И. первый вход второго - с вторым входом первого, а первый вход третьего - с вторым входом второго элемента И, выходы первого, второго и т ретьего элементов И соединены с соответствующими входами первой группы входов дешифратора и с одноименными адресными входами мультиплексора.

выход которого соединен с тактовым входом кольцевого регистра, выходы которого поразрядно соединены с группой информационных входов столбцов матричного запоминающего блока, тактовые выходы распределителя управляющих импульсов соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом

0 источника питания, а выходы являются выходами устройства для подключения к входам состояния трех дискретных схем электроавтоматики и соединены с соответствующими входами второй группы входов

5 дешифратора, выход начала цикла контроля блока распределения управляющих импульсов соединен с обнуляющими входами кольцевого регистра, матричного запоминающего блока и блока индикации.

0Сущность работы устройства состоит в

следующем.

Работа дискретной схемы электроавтоматики сопровождается последовательным включением или отключением ее дискрет5 ных элементов в соответствии с логикой их соединения. При этом происходит скачкообразное изменение тока, потребляемого схемой от источника питания. Изменение тока в цепи питания схемы электроавтоматики

0 на каждом такте ее работы может быть зафиксировано при помощи включенного цепь датчика-преобразователя тока. Путам преобразования сигнала, снимаемого с того датчика, можно получить последоеатель5 ность импульсов, соответствующих работе схемы по тактам. Сравнивая эту последовательность с эталонной, можно установить, на каком из тактов произошел отказ схемы электроавтоматики.

О При контроле троированной схемы электроавтоматики для формирования эталонной последовательности импульсов может использоваться мажоритарный принцип, в соответствии с которым импульс

5 принимается за эталонный, если он одновременно появился Б двух измерительно- преобразовательных каналах, так как вероятность возникновения одинаковой неисправности в двух каналах одновременно

0 ничтожно мала. Сформированная таким образом эталонная последовательность импульсов служит для сопоставления с последовательностями импульсов, соответствующих всем трем зарезервированным

5 схемам электроавтоматики

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для диагностирования троированных дискретных схем электроав- чоматмки, содержащая распредели гель 1 - управлявших импульсов; оммуг го, - 2,

источник питания - 3; датчик-преобразователь - 4; дискретную схему автоматики - 5; дифференцирующий элемент - 6; выпрямитель - 7; формирователь - 8 прямоугольных импульсов; мультиплексор - 9; элемент И - 10; дешифратор - 11; кольцевой регистр - 12; матричный запоминающий блок - 13; блок индикации - 14.

Распределитель 1 управляющих импульсов предназначен для обнуления кольцевого регистра 12, матричного запоминающего блока 13 и блока 14 индикации, а также формирования команд на замыкание коммутатором 2 цепей, включающих за- резервированные дискретные схемы автоматики 5 в соответствующий режим работы.

Источник питания 3 подает напряжение на дискретные схемы автоматики 5 и коммутатор 2.

Датчик-преобразователь тока 4 преобразует протекающий через него ток в напряжение. Он представляет собой шунт малого сопротивления, падение напряжения на котором усиливается усилителем напряжения.

Дифференцирующий элемент 6 формирует одиночные импульсы в моменты скачкообразного изменения напряжения на выходе датчика-преобразователя тока 4.

Выпрямитель 7 преобразует последовательность ппзнополярных импульсов в еди- нопо,яркую, которая преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов при помощи формирователя прямоугольных импульсов 8, в качестве которого можетбыть использована схема одновибрз- тора.

Мультиплексор 9 соединяет свой выход только с тем информационным входом, который соответствует заведомо исправной на данном такте схеме 5 электроавтоматики. Он может быть выполнен, например, на интегральной схеме К155КП5 (4).

Элемент 10 И формирует на выходе импульс при одновременной подаче на его выход импульсов с соответствующей пары формирователей прямоугольных импульсов 8.

Дешифратор 11 формирует сигнал на определенном выходе в зависимости от кода, образуемого комбинацией сигналов на входах, соединенных с выходами элементов И, и на входах, соединенных выходами коммутатора 2 Он может быть выполнен путем объединения, например интегральных схем К155ИДЗ(4)

Кольцевой регистр 12 последовательно формирует на своих выходах импульсы по мере поступления на его вход тактовых импульсов с выхода мультиплексора 9. Он может быть выполнен, например, путем объединения интегральных схем К155ИД1 (4).

Матричный запоминающий блок 13 предназначен для записи информации о режиме работы устройства, номере зарезервированной схемы электроавтоматики 5, такте ее работы и состоянии на данном такте. Он может быть выполнен, например, на интегральных схемах типа К155РУ5 (4).

0 Блок 14 индикации предназначен для отображения результатов диагностирования при считывании информации из матричного запоминающего блока 13. Он может быть выполнен на светодиодах, загорание

5 которых происходит при срабатывании соответствующих дискретных элементов, например триггеров.

На фиг, 1 тактовые выходы распределителя управляющих импульсов 1 соединены

0 с соответствующими управляющими входами коммутатора 2, информационный вход которого соединен с выходом источника питания 3, а выходы являются выходами устройства для подключения к выходам

5 состояния трех дискретных схем электроавтоматики 5 и соединены с соответствующими входами второй группы входов дешифратора 11, Выход нэчплэ цикла кс.п- роля блока распределения управляющих

0 импульсов 1 соединен с обнуляющими входами кольцевого регистра 12, матричного запоминающего блока 13 и блока индикации 14.

Датчики-преобразователи тока 4 разме5 щены в цепях питания трех дискретных схем электроавтоматики 5. Информационные выходы этих датчиков через соответствующие соединенные последовательно дифференцирующий элемент 6, выпрями0 тель 7 и формирователь прямоугольных импульсов 8 подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего элементов 10 И, а также к первому, второму и третьему информационным входам муль5 типлексора 9. Первый вход первого элемента 10 И соединен с вторым входом третьего элемента 1Л, первый вход второго - с вторым входом первого, а первый вход третьего - с вторым входом второго элемента 10 И. Вы0 ходы первого, второго и третьего элементов И соединены с соответствующими входами первой группы еходоз дешифратора 11 и с одноименными адресными входами мультиплексора S. Выход мультиплексора 9 соеди5 нен с тактовыми входами кольцевого регистра 12, выходы которого поразрядно соединены с группой информационных входов столбцов матричного запоминающего блока 13, группа информационных входот строк которого соединена с группой пыходов дешифратора 11, а группа выходов которого - с группой информационных входов блока индикации.

Устройство работает следующим образом.

В начале цикла контроля по сигналу с выхода блока распределения управляющих импульсов 1 осуществляется обнуление кольцевого регистра 12, матричного запоминающего блока 13 и блока индикации 14.

При переводе распределителя управляющих импульсов 1 в то или иное состояние появляется управляющий импульс на одном из его управляющих выходов, под действием которого коммутатор 2 замыкает определенную цепь запуска трех схем электроавтоматики 5 в соответствующий режим работы, а также подает напряжение на соответствующий вход второй группы входов дешифратора 11 Дискретное изменение состояний схем 5 в данном режиме скачкообразно поменяет потребление тока от источника питания 3. Токи, протекающие через датчики-преобразователи тока А. преобразуются в напряжения, которые подаются на соответствующие дифференцирующие элементы, на выходе которых формируется последовательность разиопо- лярных импульсов, которая выпрямляется выпрямителем 7 и преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов при помощи соответствующего формирователя прямоуюльных импульсов 8, Таким образом, на каждом такте срабатывания схемы 5 будет появляться прямоугольный импульс на выходе формирователя 8 прямоугольных импульсов. При отказе схемы на каком-либо такте указанный импульс будет отсутствовать.

Мультиплексор 9 совместно с формирователями прямоугольных импульсов и элементами 10 И позволяет на своем выходе сформировать полную последоватепьность импульсов, т. е такую последовательность, которая отражает работу по всем тактом исправной схемы электроавтоматики. Совместная работа трех формирователей прямоугольных импульсов С, соответствующих элементов 10 И и мультиплексора 9 заключается в следующем.

Импульсы с первого, BTOPOSO и третьего формирователей импульсов 8 поступают на одноименные информационные входы мультиплексора 9 а на входы элементов 10 l/i подаются импульсы с соответствующей пары формирователей 8: 1-го и 2-го, 2-го и 3-го, 3-го / 1-го, соответственно. Таким образом на выходах элементов 10 И будут появляться импульсы только при одновременном приходе импульсов с соответствующей пары формирователей 8. Мультиплексор 9 соединяет со своим входом только тот информационный вход, на который подается импульс, соответствующий исправной на данном такте работы схеме 5 электроавтоматики. Так, например, импульс на выходе первого формирователя 8 может быть принят соответствующим такту работы исправной схемы 5 электроавтоматики, если одновременно появляются импульсы на выходе 1-го и 2-го, 1-го и 3-го или 1-го, 2-го и 3-го формирователей соответственно, т. е. тогда, когда на выходах элементов 10 И будут следующие комбинации логических нулей и единиц (1, 0, 0), {0, 0, 1) или (1, 1, 1),

Работа мультиплексора может быть пояснена при помощи табл. 1.

Импульсы, последовательно подаваемые с мультиплексора 9 на вход кольцевого

регистра 12, вызывают поочередную подачу импульсов с его выходов на соответствующие информационные входы столбцов матричного запоминающего блока 13. На первую группу входов дешифратора 11 подается комбинация логических нулей и единиц с выходов трех элементов И 10, а на один из входов второй группы входов - логическая единица с соответствующего выхода коммутатора 2, причем появление

логической единицы на этом входе соответствует определенному режиму, в котсг м осуществляется диагностирование схем 5 электроавтоматики, Отсутствие же напряжений на остальных входах второй группы

входов дешифратора 11 соответствует логическим нулям.

Импульсы, подаваемые с выхода мультиплексора 9 на вход кольцевого регистра 12, вызывают поочередное появление импульсов не Ьо1ходах последнего, которые связаны с соответствующими информационными входами столбцов матричного запоминающего блока 13. Одновременно с появлением тактового импульса на одном

из столбцов блока 13 с определенного выхода дешифратора 11 подается импульс на соответствующий информационный вход строки этого блока. Комбинация логических нупей и единица, подаваемая с выходов

ipax элементов 10 И на первую группу входов дешифратора, определяет состояния схем 5 злек.роавтоматики в соответствии с табл. 2.

Напряжение, подаваемое на один из ькодов второй группы входов дешифратрра 1 есоо ветствующего управляющего выхо- др коммутатора 2, определяет режим работы 5 жектроавтомзгики в процессе дьшп тированир

Таким образом, на каждом такте работы схем 5 электроавтоматики в матричный запоминающий элемент будет записана информация о режиме работы схемы, номера такта работы схемы в этом режиме, состоя- нии схемы на данном такте ее работы.

Информация считывается с блока индикации 14, количество индикаторов которого равно числу элементов памяти матричного запоминающего блока 13. Загорание инди- катеров соответствует тем или иным неисправностям.

Устройство диагностирования .позволяет производить диагностирование троированных дискретных схем элект- роавтоматики при каждом их включении в работу.

При этом определяется не только отказавшая в данном режиме зарезервированная схема, но и такт, на котором произошел ее отказ.

Экономический эффект от применения устройства заключается в снижении затрат на его производство и эксплуатацию за счет значительного упрощения устройства.

Косвенный экономический эффект определяется повышением надежности устройства за счет уменьшения его связей с объектам диагностирования, своевременным про отвращением отказов схемы олек- троа лиаьжи и уменьшением времени на поиск неисправностей за счэт увеличения глубины диагностирования.

Формула изобретения

Устройство для диагностирования троированных дискретных схем электроавтоматики, содержащее мультиплексор, коммутатор, дешифратор, группа выходов которого соединена с гриппом информационных входов строк матричного запомина- ющего блока, группа выходов которого соединена с группой информационных входов блока индикации, источник питания, кольцевой регистр и три элемента И, о т л и

чающееся тем, что, с целью упрощения, в него введены распределитель управляющих импульсов, три дифференцирующих элемента, три выпрямителя, три формирователя прямоугольных импульсов и три датчика-преобразователя тока, размещенные в цепях питания трех дискретных схем электроавтоматики, информационные выходы трех датчиков-преобразователей тока через соответствующие, соединенные последовательно, дифференцирующий элемент, выпрямитель и формирователь прямоугольных импульсов подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего элементов И, а также к первому, второму и третьему информационным входам мультиплексора, первый вход первого элемента И соединен с вторь;-1 входом третьего элемента И, первый вход второго-с вторым входом первого, а первый вход третьего - с вторым входом второго элемента И, выходы первого, второго и третьего элементов И соединены с соответствующими входами первой группы входов дешифратора и с одноименными адресными входами мультиплексора выход которого соединен с тактовым входом кольцевого регистра, выходы которого поразрядно соединены с группой информационных ВХОДОР столбцов матричного запо минающего блока, тактовые выхода распределителя управляющих импульсов соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом источника питания, а выходы являются выходами устройства для подключения к входам состояния трех дискретных схем электроавтоматики и соединены с соответствующими входами второй группы входов дешифратора, выход начала цикла контроля распределения управляющих импульсов соединен с обнуляющими входами кольцесоп регистра, матричного запоминающего блока и блока индикации.

Сущность изобретения: формирование адреса отказа в матричной памяти путем сопоставления двух серий импульсов, одна из которых формируется мультиплексором и кольцевым регистром, а другая - дешифратором. Устройство содержит распределитель импульсов, коммутатор, источник, три датчика-преобразователя, дифференцирующие элементы, выпрямители, формирователи прямоугольных импульсов, мультиплексор, эл ементы И, дешифратор, кольцевой регистр, блок матрпчьои памяти, блок индикации. 1 ил., 2 табл.

1 1 О О

Таблица 1

Таблица 2