Многоканальное устройство для регистрации и индикации аварийных ситуаций Советский патент 1993 года по МПК G01D9/00 G01D9/28 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для записи, хранения и регистрации аварийных CMtyamifl в сложных системах.

Известно устройство записи и регистрации аварийных ситуаций в энергосистемах типа Регистр, содержащее таймер, блок индикации и регистрации данных, двоичный счетчик номера канала, кодовые выходы которого соединены с адресными входами ко- доуправляемого аналогового коммутатора, оперативное запоминающее устройство, RS-триггер, и формирователь кода адреса, схему блокировки входов, цифропечатаю- щее устройство и устройство управления.

Также известно устройство регистрации контролирующих объектов;, содержащее несколько идентичных каналов, в каждом из которых последовательно соединены измерительный преобразователь, ИП схема предварительной обработки сигнала СПОС и аналого-цифровой преобразователь АЦП.

Кроме того, в устройстве имеется довольно сложный шифратор кода, с помощью которого вырабатывается код объекта, вышедшего из строя. При обслуживании 256 (1024) объектов это устройство должно содержать 256 (1024) АЦП, СПОС и т.д., т.е. оно будет очень дорогим и надежным. По совокупности существенных признаков и назначению устройство принимается за прототип. К недостаткам системы Регистр следует отнести: возможность потери информации, так как устройство воспринимает сигнал только первой аварийной ситуации, которая и регистрируется цифро- печатающим устройством (ЦПУ). На время, отведенное для печати данных, на все управляющие входы блока электронных ключей с блока управления поступает логический потенциал, запрещающий прием новой информации; низкая надежность в работе, обусловленная тем, что при случайном или умышленном зацеплении двух кулачков ЦПУ, вся последующая информация полностью теряется; значительные габариты, вес и стоимость.

Целью изобретения являются повышение надежности и функциональной возможности, а именно запись, хранение и ..отображение всех аварийных ситуаций;

О

О

ю о

х

можность многократного воспроизведения информации; повышение быстродействия записи; возможность длительной исправной работы устройства (несколько месяцев) без участия оператора; снижение стоимости, габаритов и веса при одновременном повышении надежности работы устройства и достоверности регистрируемой информации.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для регистрации и индикации аварийных ситуаций, содержащее таймер, блок индикации и регистрации данных, двоичный счетчик но-, мера канала, кодовые выходы которого сое- димеиы с адресными входами кодоуправляемого аналогового коммутатора и оперативного запоминающего устройства, RS-триггер и формирователь кода адреса введены второе оперативное запоминающее устройство, логическая схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, D-триггер, логические схемы И, логическая схема ИЛИ, двоично-десятичные счетчики номера канала и кода адреса, два блока стробирования, формирователь коротких импульсов, цифровой индикатор, схема сброса, блок D-триггеров и блок управления, первый вход которого соединен с первым входом логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, управляющим входом первого блока стробирования и выходом кодоуправляемого аналогового коммутатора, второй вход - с выходом логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий вход - с выходом блока индикации и регистрации данных, четвертый вход - с выходом таймера, пятый вход - г входом формирователя коротких импульсов и с выходом RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом первой логической схемы, а S-вход - с первым выходом блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого подсоединены к соответствующим входам первого оперативного запоминающего устройства, адресные входы которого связаны со входами первой логической схемы И и с соответствующими выходами двоичного счетчика номера канала, счетный вход которого подсоединен к счетному входу двоично-десятичного счетчика команд и пятому выходу блока управления, а шина сброса заведена на выход схемы ИЛИ и шину сброса вышеупомянутого двоично-десятичного счетчика команд, шестой и седьмой выходы блока управления соответственно подключены к первому и .второму входам блока индикации и регистрации данных, третий вход которого соединен через вторую логическую схему И с кодовыми выходами формирователя кода

адреса и адресными входами второго оперативного запоминающего устройства, выходная шина данных которого подключена ко входам блока D-триггеров, а выходные шйны данных связаны с выходами первого и второго блока стробирования, управляющие входы которых заведены на восьмой выход блока управления, девятый выход которого соединен со счетными выходами

р формирователя кода адреса и двоично-десятичного счетчика кода адреса, а их шины сброса подсоединены к выходу схемы сброса, выходы двоично-десятичного счетчика кода адреса соединены со входами цифро5 вого индикатора, информационные входы второго блока стробирования соединены с выходом таймера, первой и второй входы логической схемы ИЛИ : соединены соответственно с выходом первой логической

0 схемы И и выходом формирователя коротких импульсов, десятый и одиннадцатый выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам второго запоминающего устройства, двенадца5 тый выход блока управления заведен на управляющий вход D-триггера. тринадцатый подсоединен к стробирующему входу блока D-триггеров, выход которого соединен с информационными входами блока ин0 дикации регистрации данных, выходы двоично-десятичного счетчика каналов под- соединеньгк информационным входам первого блока стробирбвания, а входы кодоуправляемого аналогового коммутато5 ра связаны с контролируемыми объектами.

На фиг. 1 представлена функциональная

схема устройства и приняты следующие

обозначения:кодоупрэвляемый аналоговый

коммутатор КУАК - (1), двоичный счётчик.

0 номера канала ДСНК - (2), схемы типа И - (3) и (22), RS rpurrep - (4), формирователь коротких импульсов фКЙ - (5), двоично-десятичный счетчик номера канала ДДСК - (8), таймер ТМ - (7), двоично-десятичный счет5 чик кода адреса ДДСКА - (8), схема сброса СС - (9), логическая схема ИСКЛ ЮЧ АЮЩЕ Е ИЛИ - (Ю), D-триггер - (11) первое оперативное запоминающее устройство ОЗУ-1 - (12), схема ИЛИ -(13), блоки стробирования

0 БС-1 и - (14) и (15), цифровой индикатор ЦН - (16), блок управления $У - (17), второе оперативное запоминающее устройство ОЗУ-2 - (18), формирователь кода адре- са ФКА - (19) , блок индикации и

5 регистрации данных 6ЙРД - (20) и блок 0- триггеров - (21); на фиг.2 - временные диаг- рэммы, поясняющие формирование импульсов блока управления; на фиг,3 - одна из возможных реализаций блока индикации и регистрации данных и приняты

следующие обозначения: генератор тактовых импульсов ГТИ - (23), делитель частоты

- Д4 - (24). схема вывода данных ОВД -(26), электронный коммутатор ЭК - (26), дешифраторы Дш-1 и Дш-2 - (27) и (28), электронная линия задержки ЭЛЗ (29),высоковольтные усилители В8У (30) цифровой индикатор ЦИ-2 -(31), цифррпе- чатающее устройство ЦПУ (32) и переключатель режим работы РР -(33); на фиг.4 - одна из возможных реализаций узла 1 и принять следующие обозначения: кодоуправляемые аналоговые коммутаторы КУАК-1 - КУАК-5

- 34-37 и 44 соответственно, аналогр-циф- ровой преобразователь Ацп-1 - (38), схемы сравнения кодов ССК-1 и ССК-2 - (39) и (40), логическая схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ , распределитель импульсов РИ -(42) и стро- бируемый преобразователь уровня ПУ - (43). . ; . ..- -; : Xv-:-Предлагаемое устройство работает следующим образом .; ., ,.:: ...,.;;/,:

Внешние регистрирующие приборы и устройства, включающие в свой состав ана- лого-цифровые преобразователи и схемы совпадения кодов на фиг. t не представлены, Тактовые импульсы fT вырабатываемые блоком управления 17, поступают на входы двоичного 2 и двоично десятичного б счетчиков номера каналов и последовательно циклически изменяют выходные коды №енк этих счетчиков.

Кодовые выходы счетчика (2) подключеныко входам схемы И-1 (3), ко входам адреса узла (1) и к адресном входам ОЗУ-1 -(12).

Выходной код узла 2 периодически достигает выбранного максимального значения Nmax, при котором каждыйиз на выходе схемы 3 вырабатывается импульс, который через схему типа ИЛ И-(13) воздействует на шины сброса узлов 2 и 6, устанавливая их триггера в нулевое состояние. Это необходимо для того, чтобы выходные коды узлов 2 и 6 Полностью совпадали, а случайный сбой любого из счетчиков к концу цикла опроса корректировался. Кроме того, эти импульсы подтверждают не взведенное состояние RS-триггера - (4).

С помощью кода адреса А1, вырабатываемого узлом 2, осуществляется очередное подсоединение выходов внешних контролируемых объектив через узел Т ко входам узлов 10; 14 и 17. Тот же самый код адреса А.1 поступает на входы адреса ОЗУ-1. С блока 17 на ОЗУ-1 подаются стробирующие импульсы CS-1 .временная диаграмма которых представлена на фиг.2,

Как видно из временной диаграммы, на каждый импульс тактовой частоты fT, который изменяет состоящие младшего триггера узлов 2 и б, приходятся два импульса CS-1. Первая последовательность этих импульсов опрашивает ;ОЭУ-1 и с помощью импульса RD-1, вырабатываемого узлом 17,

записывает в ячейку памяти узла 11 мгновенное значение информации ОЗУ-1 и выдает, ее на второй вход логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ -(10).; . Если логический уровень сигнала, по0 ступающего с выхода узла 1, и логический уровень сигнала узла 11 имеют одинаковый знак (уровень), то на выходе схемы Ю под-: держивэется сигнал низкого логического уровня и шкалой записи информации в

5 ОЗУ-1 и ОЗУ-2 йе происходит. Если же сигналы, поступающие на входы узла 10 имеют разные логические уровни, то на ее выходе формируется сигнал высокого уровня и блок 17 вырабатывает импульсы WR-2 и WR-1,

первый из которых используется для записи аварийной ситуации в память ОЗУ-1, а второй для записи нового состояния контролируемых объектов в память ОЗУ-1: Это приводит к тому, что при последующих oriросах устройство будет реализовать на изменившееся состояние этого объекта,

Импульсы WR-1 и WR-2 совпадают по времени и, при использовании в ОЗУ-1 и ОЗУ-2 ИМС, требующих аналогичных уп равяяющих сигналов, могут быть объединены. Вторая последовательность импульсов;

CS-1 совместимо с импульсом WR-1 используется только для перезаписи информации в память ОЗУ-1.

V Импульсы RD-1 и RD-2 должны располагаться примерно по середине импульсов CS-1 и CS-2. Формирование импульсов, временная диаграмма которых представлена иа фиг.2, может быть легко осуществлена

как на интегральных микросхемах ИМС ТТЛ и КМОП основе, так и с помощью микропро цессора. ; :.. /:- .: . : ././. .: ;

Кодовые выходы узлов б и 7 подсоеди- нены к соответствующим входам блоков Стробирования 14 и 15. При изменении состояния контролируемых объектов, блок уп- равления 17 вырабатывает сигнал записи данных СЗД, который поступает на строби- рующие вхоДЫ: блоков етробирования 14 и 15, и на время действия этого импульса вы- ходные коды узлов 6 и 7 оказываются под- ключенными к шине данных ОЗУ-2. Таким образом в ОЗУ-2 запишется информация о времени, соответствующем данной записи, порядкового номера внешнего устройства : или агрегата, изменившего свое состояние, а также, сведения об аварийном состоянии (-) или прекращений аварийного состояния (+), которое получают с выхода узла 1.

Перед записью новой информации в память ОЗУ-2 блок 17 вырабатывает импульс С-2, который поступает на счетные входы формирователя кода адреса 19 и двоично- десятичного счетчика кода адреса 8 и увеличивает их коды на 1. Цифровой индикатор 16 связан с кодовыми выходами узла 8 и отображает номер строки ОЗУ-2, в которую записана последняя информация/При реализации ОЗУ-2 на ИМС типа К 537РУ10 (НМ651 б) и т.д. можно записать 2048 и более циклов измерения.

Таймер 7 имеет образцовый генератор частоты f0 и ряд делителей частоты, кодовые выходы которых подсоединены к соответствующим входам узла 15. Кроме того, в его состав входит схема ИЛИ-НЕ, В момент изменения суток, когда выходные коды часов, минут И секунд становятся равными нулю, на .ее выходе вырабатывается логический сигнал, поступающий в блок 17, а последний вырабатывает сигнал обновления данных; СОД, который поступает на вход S RS-триг- гера и взводит его. Передний фронт этого импульса через формирователь короткого импульса (5) и схему ИЛИ (13) поступает на шины сброса узлов 2 и 6 и осуществляет их обновление. Как только выходной код узла 2 достигнет значения N - Nmax на выходе схемы 3 вырабатывается логический потенциал, который поступает на R вход RS-трйг- гера и возвращает его в исходное состояние. Последующие импульсы, вырабатываемые схемой И, подтверждают не взведенное состояние RS-триггера, выходной сигнал которого поступает на; пятый вход блока 17, а точнее на аналоговый коммутатор, который соединяет на это время шину данных Д-1 с корпусом.

Вся информация о неисправных агрегатах, объектах и т,д, на начало новых суток будет вновь последовательно записана в память , В состав блока 17 входит кнопка Запуск, с помощью которой оператор может записать информацию о состоянии кбнтролйруемых объектов в любой момент времени.

При нормальном режиме работы выход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через электронный коммутатор блока управления соединен со входом данных ОЗУ-1. Для обнуления триггеров узлов 8 и 19 используют схему сброса 9.

Время записи новой или обновления всей информации составляет десятки миллисекунд, а в Обычном состоянии устройство работает в режиме считывания данных, которые поступают из ОЗУ-2 на входы блока D-триггеров 21. Импульсы RD-2, вырабатываемые блоки 71, периодически поступают на стробирующий вход блока 21.

Данные блока D-триггеров поступают на блок индикации и регистрации данных

20, одна из возможных реализаций которого представлена на фигуре 3. Делитель частоты 24, дешифратор знакоместа 27, схема вывода данных 25, дешифратор двоично-десятичного кода в семисегментный позици0 онный код 28, высоковольтные усилители 30 и цифровой индикатор 31 взаимодействуют между собой, как в обычной схеме динамической индикации данных и не нуждаются в пояснении. На вход узла 24 через электрон5 ный коммутатор 26 поступают тактовые импульсы узла 2.3 или от блока 17. При поступлении каждого тактового импульса на вход узла 28 подается код очередного знака и высокий логический потенциал на

0 соответствующий электрод цифрового индикатора 31, Код адреса А2 при этом полно- стьнЗ сохраняется и на цифровом индикаторе отображается информация, соответствующая последнему циклу регйстра5 ции данных. При изменении логического уровня, вырабатываемого переключателем режим работы 1-33, устройство переходит в режим считывания информации цифропе- чатающим устройством ЦПУ 32 из памяти

0 ОЗУ-2. В этом режиме работы ЦПУ посылает сигнал запроса, который через электронную линию задержки 29 возвращается назад в ЦПУ. Кроме того.импульс запроса ; через электронный коммутатор 26 поступа5 ет на вход делителя частоты 24, изменяет его код и с помощью СВД выдает из вход ЦПУ код очередного знака, который необходимо отпечатать,

Кроме цифровой информации, на входы

0 ЦПУ поступают коды пробел, перевод

строки и возврат каретки В К, в которых не

было необходимости при отображении информацим на цифровом индикаторе 31.

После регистрации на бумаге ЦПУ мн5 формации, соответствующей Данному циклу измерения на выходе узла 27 вырабатывается импульс запрос ВК, который через ёлок. 17 поступает на входы узлов 8 и 19 и подготавливает ОЗУ-2 для вывода информации

0 на ЦПУ очередного цикла аварийной ситуации. Это будет происходить до тех пор,лока оператор не отключит ЦПУ или код А 2 не достигнет значения N e Nmax и на выходе схемы И - (22) не будет выработан сигнал

5 Запрет цифропечати - Зцп. Установив с помощью узла 9 нулевой код счетчика 8 и формирователя кода адреса 19 можно отпечатать с помощью ЦПУ всю информацию хранящуюся в памяти ОЗУ-2. 8 блоке 17 имеется кнопка Цикл, после каждого написания которбй коды узлов 8 и 19 увеличиваются на 1. что позволяет шаг за шагом отобразить на цифровом индикаторе 31 -любую, записанную в память ОЗУ-2, информацию.

Линии передачи информации, связывающих входы устройства регистрации аварийных ситуаций с контролируемыми объектами могут достигать 300-400 и более метров. Стоимость линий передачи информации превышает стоимость устройства регистрации аварийных ситуаций, С целью затрат на линии передачи информации узел 1 целесообразно разбить на несколько однотипных узлов, приблизив их к контролируемым агрегатам и сиртемам. Одна из возможных реализаций узла t, позволяющая обрабатывать как аналоговые, так и цифровые сигналы, представлена на фиг.4.

На информационные входы Х1-Хпкодо- управляемые аналоговых коммутаторов КУАК-1 и КУ А К-2 (3 4} и (35} п осту па ют аналоговые сигналы с выходом измеритель: ных преобразователей; Аналогично йа ин- формационныевходы Vl-Vn кодоуправляёмЫх аналоговых коммутаторов КУАК-3 и КУАК-4 - (36) и (37) подаются логические потенциалы с другой группы измерительных преобразователей. Адресные входы КУАК-1 - КУАК-4 связаны с младшими разрядами кода адреса, который вырабатывается узлом 2, Старшие разряды кода адреса подсоединены ко входам распределителя импульсов РИ - (39) и к адресным входам КУАК-5 - (44). Распределитель импульсов вырабатывает последовательность сигналов разрешения, которые поступают на стробирующий вход преобразователя уровня ПУ- (43).,

При поступлении разрешающего потенциала на вход У КУАК-1 - КУАК-2, информация, имеющаяся на входах Xf-Xn, последовательно передается на аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя АЦП - (38), который вырабатывает эквивалентный код Н Voxi. Выходы АЦП (38) связаны с соответствующими входами порта А схем сравнения кодов ССК-1 и ССК-2 - (39) и (40). На входы порта В схемы 39 подается код, соответствующий KlminSNsxmin, з на другую схему сравнения кодов (40) порта В заводится код, соответствующий Krtmax S Uuxmax

Выход А В схемы 39 и выход А В схемы 40 подключены по входам схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - 41, Когда уровень входного контролируемого сигнала измерительных преобразователей ИП находится в пределах Umin Uexi Umax на выходе узла

41 будет вырабатываться низкий логический потенциал, а при невыполнении этого условия вырабатывается сигнал, соответствующий Л.о.г.1.

5Выходнойсигналсхемы41 через КУАК- 5 и стробируемый преобразователь уровня ПУ - поступает на выход информационной линии передачи.

Так например, при контроле данным ус0 тройством состояния 256 внешних систем и объектов и четырех внешних выносных ko- доуправляемых коммутаторов, количество электропроводов сокращается с 256 до 48, а количество АЦП с 128 до 4. Логические сиг5 налы, поступающие на входы кодоунравля- емых коммутаторов КУАК-3 И КУАК-4 (36) и (37), без преобразования поочередно через узлы 44 и 43 поступают на выходную шину данных. Время циклического опроса 256 ИП

0 при длине линий передач до 150-200 метров может быть сокращено до 30-100 мс. Вероятность того, что за это время контролируемый объект может выйти из строя и вновь восстановиться близка к нулю.

5 /Г.. .. :;;-::: . . : . .;. Форм ул а изо6 рете ни я Многоканальное устройство для регистрации и индикации аварийных ситуаций, содержащее таймер, блок индикации и

0 регистрации данных, двоичный счетчик номера канала, кодовые выходы которого соединены с адресным входом кодоуправлйемого аналогового коммутатора, оперативное запоминающее устройство,

5 RS-триггер и формирователь кода адреса, отличающееся, тем, что, с целью повышения надежности, в него введены второе оперативное запоминающее устройство, логическая схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

0 ИЛИ, D-триггер, логические схемы И, логическая схема ИЛИ, двоично-десятичные . счетчики номера канала и кода адреса, два

блока стробирования, формирователь ко- pOTKvix иммпульсов, Цифровой индикатор,

5 схема сброса, блок D-триггеров и блок управления, первый вход которого объединен с первыми входами логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первого блока стробирования и соединен с выходом

0 крдоуправляемого аналогового коммутатора, второй вход - с выходом логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий вход - с выходом блока индикации и регистрации данных, четвертый вход - с выходом тайме5 ра, пятый .вход объединен с входом формирователя коротких импульсов и соединен с . выходом RS-трйггера, R-вход которого сое; динен с первым выходом первой логической Схемы И, а S-вход-с первым выходом блока управления,второй,третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого оперативного запоминающего устройства, информационный вход которого объединен с соответствующими входом первой яогиче- ской схемы И и соединен с информационным выходом двоичного счетчика номера канала, первый и второй входы которого объединены соответствен не с одноименными входамя двоично-десятичного счетчика номера канала и соединены соответственно с выходом логической схемы ИЛИ и пятым выходом блока управления, шестой и седьмой выходи которого соединены соответственно с пёрёым и вторым входами блока индикаций и регистрации данных, третий вход которого соединен через вторую логи ческую схемы И с первым информационным выходом формирователя кода адреса, нто- рой информационный выход которого сое- дйней с адресным входом второго оперативного запоминающего устройства, первая шина данных которого объединена С первым входом блока 0:триггеров и соединена с выходом второго блока стробирования, а вторая шина данных соединена с выходом первого блока стробирования,второй вход которого объединен с первым входом второго блока стробирования и соединен с восьмым выходом блока управления, девятый выход которого соединен с первыми входами формирователя кода ад ресаin двоично-десятичногосчетчика кода адресе, вторые входы которых сбединены с выходом схемы сброса, выход двоично-десятичного счетчика кода адреса сбёдинен с входом цифрового индикатора, вход второго блока стробирования соединен с выходом таймера, первый и второй входы логической схемы ИЛИ соединены соответственно с вторым выходом первой логической схемы И и выходом формирователя коротких импульсов, девятый и Десятый выходы блока уп равления соединены соответствен но с первым и вторым входами второго запоминающего устройства, двенадцатый выход блока управления соединен с вторым входом блока 0-тригг0роВ( выход которого соединен с информационным входом блока индикации и регистрации данных, :,v

ДГРХШГ П П П -П С