Устройство для формирования кода текущего состояния критической ситуации технического объекта Советский патент 1993 года по МПК G05B23/02 G08G5/00 

: Изобретение относится к.средствам автоматического управления, контроля и сигнализации сложных технических систем, в частности летательных аппаратов, и может быть использовано для повышения безопасности их функционирования в критических ситуациях (КС), имеющих несколько существенных состояний.

Известно устройство для определения состояния критической ситуации, содержащее группу датчиков, блок буферной памяти, блок формирования адресов начал списков смежных состояний, блок задания режима, счетчик, коммутатор, задатчик кода начального состояния, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, элементы И,. ИЛИ. Данное устройство осуществляет пошаговый контроль развития критической ситуации. В каждый момент времени

устройство формирует код текущего состояния критической ситуации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля состояния критической ситуации, содержащее группу датчиков, блок формирования адресов начал списков смежных состояний, три счетчика, блок задания режима и порога, два коммутатора, цифроаналоговый преобразователь, два компаратора, схему сравнения, элемент ИЛИ, задатчик количества параллельных процессов, генератор тактовых импульсов, блок буферной памяти текущих состояний параллельных процессов, блок памяти начальных состояний параллельных процессов, блок выбора логических функций, блок управления и синхронизации. Устройство обеспечивает контроль критических ситуаИ

N

8

IOO

|

ций, состоящих из нескольких параллельных процессов. Код текущего состояния каждого процесса, отслеживаемый устройством, хранится в соответствующей ячейке блока буферной памяти текущих состояний параллельных процессов. При запуске устройства текущим состоянием становится начальное состояние, с которого начинается развитие данного процесса. Необходимость смены текущего состояния определяется активностью переходов в смежные состояния и их относительным приоритетом; если все переходы в смежные состояния пассивны, то текущее состояние процесса не изменяется, в противном слу- чае текущим становится смежное состояние, которому соответствует активный переход с наибольшим приоритетом. Активность каждого перехода определяется путем опроса соответствующего датчика из группы датчиков: если сигнал с выхода датчика равен логической единице, то переход активен, если сигнал равен логическому нулю - переход пассивен. Приоритетность переходов из любого состояния задается заранее и в ходе развития процесса не изменяется.

Недостаток этого устройства состоит в том, что изменение текущего состояния как любого отдельного процесса, так и КС в це- лом происходит в соответствии с фиксированной системой приоритетов переходов в смежные состояния. Однако в реальных условиях приоритеты переходов могут изменяться в процессе развития КС, например, в зависимости от времени срабатывания соответствующих датчиков: чем раньше сработал датчик, тем приоритетнее соответствующий переход. Использование устройства в этих условиях приводит к фор- мированию ошибочного кода текущего состояния КС, срыву управления летательным аппаратом и возможной аварии.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет возможности учета изменения приоритетов переходов объекта в смежные состояния.

Для достижения поставленной цели в устройство для формирования кода текущего состояния критической ситуации техниче- ского объекта, содержащее группу датчиков, генератор тактовых импульсов, схему сравнения, задатчик кода начального состояния, два коммутатора, первый блок буферной памяти, блок формирования адре- сов начал списков смежных состояний, счетчик, блок задания режима и блок микропрограммного управления, первый информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, второй ин-

формационный вход - с выходом указания конца списка смежных состояний блока задания режима, синхровход-с первым выходом генератора тактовых импульсов, вход сброса - с входом запуска генератора тактовых импульсов, входами сброса первого блока буферной памяти и счетчика и с входом запуска устройства, первый вход - с первым управляющим входом второго коммутатора, второй выход- с входом управления записью первого блока буферной памяти, а выход счетчика подключен к информационному входу задания режима, связанного выходом выбора датчика с адресным входом первого коммутатора, группа информационных входов котор.ого соединена с выходами датчиков группы, выход задатчика кода начального состояния подключен к первому информационному входу второго коммутатора, соединенного выходом с информационным входом первого блока буферной памяти, выход которого подключен к выходу устройства и адресному входу блока формирования адресов начал списков смежных состояний, соединенного выходом с информационным входом счетчика, синхровход которого соединен с синх- ровходом первого блока буферной памяти и вторым выходом генератора тактовых импульсов, дополнительно введены формирователь кода реального времени, две группы формирователей импульса, группа элементов ИЛИ, группа блоков буферной памяти, второй и третий блоки буферной памяти, третий коммутатор, адресный вход которого соединен с выходом выбора датчика блока .задания режима, подключенного группой информационных входов к .выходам блоков Г буферной памяти группы, а выходом - к информационному входу второго блока буфер- ной памяти и первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен выходом второго блока буферной памяти, а выход- с третьим информационным входом блока микропрограммного управления, третий выход которого подключен к входу разрешения установки счетчика, четвертый и пятый выходы соединены с входами управления записью соответственно третьего и второго блоков буферной памяти, шестой выход - с счетным входом счетчика, а седьмой выход- с вторым управляющим входом второго коммутатора, связанного вторым информационным входом с выходом третьего блока буферной памяти, информационный вход которого соединен с выходом кода смежного состояния блока задания режима, вход сброса - с входом сброса второго блока буферной памяти, первыми входами элементов ИЛИ группы и входом запуска устройсгва, а г.инхровход с синхровходом второго блока буферной памяти и вторым выходом генератора тактовых импульсов, выход каждого датчика группы через соответствующий формирователь импульса пер- вой группы подключен к входу управления записью соответствующего блока буферной памяти группы, а через соответствующий формирователь импульса второй группы - к второму входу соответствующего элемента ИЛИ группы, выход каждого из которых соединен с входом сброса соответствующего блока буферной памяти группы, информационный вход каждого из которых подключен к входу запуска устройства, причем каждый датчик выполнен в виде датчика состояния соответствующего узла технического объекта.

В предложенном техническом решении поддержание гибкой системы приоритетов обеспечивается путем фиксации времени срабатывания датчиков с помощью предусмотренной группы блоков буферной памя- ти. На основании сравнения времени срабатывания датчиков, соответствующих переходам в смежные состояния, определяется новое текущее состояние КС. Сравнение времени срабатывания различных датчиков производится цепью из третьего коммутатора, второго блока буферной памя- ти и схемы сравнения.

Работа устройства синхронизируется генератором тактовых импульсов.

Блок микропрограммного управления обеспечивает координацию работы отдель- ных элементов устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - граф состояний устройства.

Устройство для формирования кода текущего состояния критической ситуации технического объекта (фиг. 1) содержит группу датчиков 1, генераторб тактовых импульсов, схему 15 сравнения, задатчик 3 кода начального состояния, коммутаторы 2, 14, 18, блоки 4, 16, 17 буферной памяти, блок 5 формирования адресов начал списков смежных состояний, счетчик 6. блок 7 задания режима, блок 22 микропрограммного управления, формирователь 12 кода реального времени, группы формирователей 9 и 10 импульса, группу 11 элементов ИЛИ, группу блоков 13 буферной памяти, а блок 2 микропрограммного управления состоит из двух логических матриц 19 и 21 и счетчика 20.

Датчики 1 группы представляют собой датчики логического типа, формирующие сигнал О или 1.

Генератор 8 тактовых импульсов формирует с заданным периодом непересекающиеся во времени синхроимпульсы Ф1 и Ф2.

Задэтчик 3 кода начального состояния хранит код начального состояния, с которого начинается работа устройства.

Коммутатор 2 обеспечивает коммутацию сигналов датчиков 1 при поступлении, на его адресные входы кода адреса опрашиваемого датчика.

Коммутатор 14 управляет работой блока 4 буферной памяти.

Блок 4 буферной памяти служит для хранения кода текущего состояния КС. Его выход является информационным выходом устройства.

Блок-5 формирования адресов начал списков смежных состояний хранит адреса начал епископ кодов смежных состояний, в которые возможен переход из текущего состояния.

Счетчик б предназначен для формирования адреса очередного смежного состояния из списка смежных состояний.

Информационные разряды блока 7 задания режима разбиты на три части

V1 - код смежного состояния, переход в которое возможен из данного текущего состояния;

V2 - адрес датчика, контролирующего переход в данное смежное состояние;

U - указатель конца (единица указывает на конец списка смежных состояний).

Формирователь 12 кода реального времени обеспечивает отсчет времени с момента запуска устройства по сигналу Сброс,

Формирователи 9 импульса первой группы обеспечивают выдачу кратковременного импульса по переднему фронту сигналов соответствующих датчиков, а формирователи 10 второй группы - по заднему фронту этих же сигналов.

Блоки буферной памяти 13 хранят значение кода реального времени в момент срабатывания соответствующих датчиков 1, Запись информации в блоки буферной памяти 13 происходит по сигналам с выходов соответствующих формирователей 9 первой группы, а сброс - по заднему фронту этих же сигналов.

Блоки буферной памяти 13 группы хранят значение кода реального времени в момент срабатывания соответствующих датчиков 1. Запись информации в блоки буферной памяти 13 происходит по сигналам с выходов соответствующих формирователей импульса первой группы 9. а сброс - по сигналам с выходов формирователей импульса второй группы 10.

Коммутатор 18 управляет работой блока 16 буферной памяти: по адресу, поступающему на его адресные входы, коммутатор 18 обеспечивает коммутацию очередного блока из группы 13 блоков буферной памяти,

Блок 16 буферной памяти служит для определения активного перехода с макси-, мальным приоритетом (с минимальным временем срабатывания соответствующего датчика).

Схема 15 сравнения формирует на выходе сигнал логической единицы в том случае, если содержимое блока 16 буферной памяти, коммутируемого коммутатором 18, меньше содержимого блока 17 буферной памяти.

Блок 17 буферной памяти служит для определения кода смежного состояния, соответствующего активному переходу с максимальным приоритетом.

Работа устройства происходит следующим образом (см.фиг. 1).

Функционирование блока 22 микропрограммного управления основано на по- тактовом формировании кода состояния работы устройства, который хранится во внутренней памяти данного блока и определяет:

сигналы управления блоками 14,4,6,16, 17;

коды следующих состояний, в которые происходит переход из данного состояния.

При поступлении внешнего сигнала Сброс обнуляется содержимое счетчика 6 и блоков 4, 13, 16. 17 буферной памяти. По этому же сигналу запускаются генератор 8 тактовых импульсов и формирователь 12 кода реального времени, а также обеспечивается установка кода нулевого состояния во внутренней памяти блока 22 микропрограммного управления,

В ходе работы код состояния устройства определяет управляющие сигналы д1,...,д7, формируемые на выходах блока 22 микропрограммного управления. Сигналы х1, х2, хЗ, поступающие на информационные входы блока 22, определяют код следующего состояния устройства, переход в которое фиксируется по сигналу Ф1 на син- хровходе.

Сигналы х1. х2, хЗ, участвующие в формировании очередности состояния работы устройства, имеют следующий смысл:

х1-срабатывание очередного опрашиваемого датчика;

х2 - найден активный переход с большим приоритетом;

хЗ - конец списка смежных состояний.

Система логических функций блока 22 микропрограммного управления обусловливает функционирование устройства в соответствий с графом состояний, приведенным на фиг.2.

Каждая вершина графа состояния (см.

фиг. 2) соответствует одному из девяти конкретных состояний. Внутри каждой вершины записан в десятичной форме код соответствующего состояния. Для каждой вершины также указаны управляющие сиг0 налы д1,...,ж7, имеющие единичное значение в данном состоянии.

Каждая дуга указывает на вершину-состояние, в которое происходит переход из исходной вершины-состояния. Каждой дуге

5 приписана логическая функция на множестве сигналов х1, х2, хЗ, истинность которой задает переход из исходной вершины-состояния в смежную. На фиг. 2 предполагается, что если дуге не приписана логическая

0 функция, то она всегда истинна. Состояние 0: Начало. На выходах блока 22 присутствуют единичные сигналы Д1, д2. Это обеспечивает запись в блок 4 буферной памяти по пере5 днему фронту сигнала Ф2 содержимого за- датчика 3 кода начального состояния. По сигналу Ф1 происходит переход в состояние 1.

Состояние 1: Установка начала списка

0 смежных состояний.

На выходах блока 22 присутствует единичный сигнал дЗ. Это обеспечивает запись в счетчик 6 по переднему фронту Ф2 содержимого ячейки блока 5 формирования адре5 сов начал списков смежных состояний, адресом которой является код, хранимый в блоке 4 буферной памяти. По сигналу Ф1 происходит переход в состояние 2. Состояние 2: Анализ переходов.

0 На выходах блока 22 отсутствуют единичные сигналы, поэтому никаких изменений в работе устройства не происходит. Если в данном состоянии х1 0, хЗ 1, то по сигналу Ф1 происходит переход в состоя5 ние 1, если х1 ХЗ 1, то происходит переход в состояние 6, если х1 хЗ - 0. то происходит переход в состояние 8, если же х1 1, хЗ 0, то происходит переход в состояние 3.

0 Состояние 3: Установка очередного активного перехода с большим приоритетом, На выходах блока 22 присутствуют единичные сигналы д4, д5. Это обеспечивает запись по .переднему фронту Ф2 в блок 16

5 буферной памяти кода момента времени срабатывания датчика, соответствующего активному переходу с большим приоритетом, который хранится в одном из блоков 13 буферной памяти группы. В блок 17 буферной памяти записывается код смежного состояния, в которое ведет данный активный переход. По сигналу Ф1 происходит переход в состояние 4.

Состояние 4: Установка следующего перехода.

На выходах блока 22 присутствует единичный сигнал дб. Это обеспечивает по переднему фронту Ф2 увеличение содержимого счетчика б на единицу. Тем самым обеспечивается контроль перехода в следующее состояние из списка смежных состояний. По сигналу Ф1 происходит переход в состояние 5.

Состояние 5: Анализ переходов.

На выходах блока 22 отсутствуют единичные сигналы, поэтому никаких изменений в работе устройства не происходит. Если в данном состоянии х х2 10, хЗ О, то по сигналу Ф1 происходит переход в состояние 3, если х1 хЗ 0 или х2 хЗ О, то происходит переход в состояние 7, если же х1 х2 хЗ 1, то происходит переход в состояние 6.

Состояние 6: Установка активного перехода с наибольшим приоритетом.

На выходах блока 22 присутствуют единичные сигналы д4, дб. Это обеспечивает запись по переднему фронту Ф2 в блок 16 буферной памяти кода момента времени срабатывания датчика, соответствующего очередному активному переходу с наибольшим приоритетом, который хранится в одном из блоков буферной памяти группы 13. В блок 17 буферной памяти записывается

код смежного состояния, в которое ведет данный активный переход. По сигналу Ф1 происходит переход в состояние 7.

Состояние 7: Коррекция текущего со- стояния.

На выходах блока 22 присутствуют единичные сигналы д7 д2. Это обеспечивает запись по переднему фронту Ф2 содержимого блока 17 буферной памяти в блок 4 буферной памяти. По сигналу Ф1 происходит переход в состояние 1.

Состояние 8: Установка следующего перехода.

На выходах блока 22 присутствует еди- ничный сигнал дб. Это обеспечивает по переднему фронту Ф2 увеличение содержимого счетчика б на единицу. Тем самым обеспечивается контроль перехода в следующее состояние из списка смежных состояний. По сигналу Ф1 происходит переход в состояние 2.

Технические преимущества предложенного устройства по сравнению с прототипом

состоят в расширении функциональных возможностей устройства за счет возможности учета изменения приоритетов переходов обьекта в смежные состояния.

За счет указанных технических преимуществ повышается надежность информационного сопровождения оператора при управлении сложными техническими системами и тем самым увеличивается безопасность их функционирования.

Использование: в сложных системах для повышения безопасности функционирооз- ния в критических .ситуациях, имеющих несколько сущ-ественных состояний. Сущность изобретения: устройство содержит группу датчиков, три коммутатора, за- датчик кода начального состояния, три блока буферной памяти, блок формирования адресов начал списков смежных состояний, счетчик, блок задания режима, генератор тактовых импульсов, две группы формирователей импульса, группу элементов ИЛИ, формирователь кода реального времени, группу блоков буферной памяти, схему сравнения, блок микропрограммного управления, 2 ил.

Формула изобретения Устройство для формирования кода текущего состояния критической ситуации технического объекта, содержащее группу датчиков, генератор тактовых импульсов, схему сравнения, задатчик кода начального состояния, два коммутатора, первый блок буферной памяти, блок формирования адресов начала списков смежных состояний, счетчик, блок задания режима и блок микропрограммного управления, первый информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, второй информационный вход - с выходом указания конца списка смежных состояний блока задания режима, синхровход - с первым выходом генератора тактовых импульсов, вход сброса - с входом запуска генератора тактовых импульсов, входами сброса первого блока буферной памяти и счетчика и с входом запуска устройства, первый выход - с первым управляющим входом второго коммутатора, второй выход-с входом управления записью первого блока буферной памяти, а выход счетчика подключен к информационному входу блока задания режима, связанном выходом выбора датчика с адресным входом первого коммутатора, группа информационных входов которого соединена с выходами датчиков группы, выход зздатчикэ кода начального состояния подключен к первому информационному входу второго коммутатора, соединенного выходом с информационным входом первого блока буферной памяти, выход которого подключен выходу устройства и адресному входу блока формирования адресов начала списков смежных состояний, соединенного выходом с информационным входом счетчика, синхровход которого соединен с синхровходом первого блока буферной памяти и с вторым выходом генератора тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет возможности учета приори- тетов переходов объекта в смежные состояния, в устройство введены формирователь кода реального времени,две группы формирователей импульса, группа элементов ИЛИ группа блоков буферной памяти, второй и третий блоки буферной памяти, третий коммутатор, адресный вход которого соединен с выходом выбора датчика блока задания режима, подключенного группой информационных входов к выходам блоков буферной памяти группы, а выходом - к информационному входу второго блока буферной памяти и к первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом второго блока буферной памяти, а выход - с третьим информационным входом блока микропрограммного управления. третий выход которого подключен к входу разрешения установки счетчика, четвертый и пятый выходы - с входами управления записью соответственно третьего и второго блоков буферной памяти, шестой выход - со счетным входом счетчика, а седьмой выход

- с вторым управляющим входом второго коммутатора, связанного вторым информационным входом с выходом третьего блока буферной памяти, информационный вход которого соединен с выходом кода смежного состояния блока задания режима, вход сброса -- с входом сброса второго блока буферной памяти, с первыми входами элементов ИЛИ группы и с входом запуска устройства, а синхровход - с синхровходом второго блока буферной памяти и с вторым выходом генератора тактовых импульсов, выход каждого датчика группы через соответствующий формирователь импульса первой группы подключен к входу управления записью соответствующего блока буферной памяти группы, а через соответствующий формирователь импульса второй группы - к второму входу соответствующего элемента ИЛИ группы, выход каждого из которых соединен с входом сброса соответствующего блока буферной памяти группы, информационный вход каждого из которых подключен к выходу формирователя кода реального времени, соединенного входом запуска с входом запуска устройства, причем каждый датчик

выполнен в виде датчика состояния соответствующего узла технического объекта.

Д) Л1.А2