Информационно-измерительная система Советский патент 1993 года по МПК G08C19/28 G08C15/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении многоточечных измерительных систем, в том числе - телеизмерительных систем.

Целью изобретения является повышение быстродействия, достоверности и помехоустойчивости функционирования.

На фиг. 1 изображена структурная схема информационно-измерительной системы; на фиг. 2 - структурная схема реверсивного счетчика; на фиг. 3 - структурная схема преобразователя кодов; на фиг. 4 - временные диаграммы работы устройства.

Информационно-измерительная система (см. фиг. 1) содержит группу реверсивных счетчиков 1, группу 2 генераторов импульсов, мультиплексор 3, счетчик 4, демультип- лексор 5, преобразователь б кодов, два элемента 7 и 8 И, элемент 9 ИЛИ, элемент 10 НЕ, элемент 11 задержки, блок 12 измерения и регистрации, содержащий счетчик 13. одновибратор 14, формирователь 15 импульсов 15 и блок 16 регистрации; система содержит группу датчиков 17, триггер 18 и третий элемент И 19, суммирующие входы 20 счетчиков 1, выходы 21 реверсивных счетчиков, выходы 22 демультиплексора, вход 23 запуска устройства, выход 24 формирователя импульсов 15, выходы 25 преобразователя 6 кодов;

Реверсивный счетчик 1(см. фиг. 2) содержит два элемента 26, 27 И, счетчик 28, триггер 29, триггер 30, дешифратор 31, элемент 32 ИЛИ и формирователь 33 импульсов.

; Преобразователь б кодов (см. фиг. 3) содержит дешифратор 34, группу элементов ИЛИ, первую группуЗб2 3бк элементов И, первый 37 элемент ИЛИ, второй элемент 38 ИЛИ, элемент 39 НЕ, группу 401-40к элементов И-ИЛИ, вторую группу 412-41 к элементов И и шифратор 42, выходы 43 дешифратора 34, выходы 44а-44к эле- ментов 36 И, выходы 451-45к элементов И-ИЛИ 40.

Алгоритм работы системы состоит в следующем. В обычном режиме работы система опрашивает поочередно все частотные датчики и задает для них стандартный интервал времени, в течение которого производится подсчет числа импульсов, генерируемых соответствующим датчиком. Эта информация по окончании (или в течение данного интервала времени) фиксируется в блоке регистрации. Одновременно, и процессе работы система постоянно контролирует наличие аварийных ситуаций, которые характеризуются значительным

изменением частоты импульсов, генерируемых соответствующим датчиком. При фиксации аварийной ситуации (как при повышении, так и при снижении частоты

датчика за пределы допустимых значений) система, закончив обработку информации по обслуживаемому в момент возникновения аварийной ситуации датчику, переходит непосредственно к опросу датчика, сигнализирующего об аварийной ситуации (или группы датчиков). После окончания этого опроса система вновь возвращается к циклическому (последовательному) опросу всех датчиков.

5 Система работает следующим образом. В исходном состоянии реверсивные счетчики 1 обнулены; счетчики 4 и 13 и триггер 18 - тоже. Одновибратор 14 не вырабатывает импульса. Соответствующие цепи

0 начальной установки не показаны на фиг. 1. В счетчиках 1 в исходном состоянии обнулены счетчик 28, триггеры 29 и 30 - в единичном состоянии; открыты элементы И 26 и 27; совокупность счетчика 28 и триггера 29 оп5

ределяет начальное значение кода - поступающего на дешифратор 31 - единица в старшем разряде и нули - в остальных разрядах - среднее значение кода.

Подача запускающего импульса на вход

0 23 вызывает формирование положительного импульса на выходе одновибратора 14, длительность которого соответствует интервалу обслуживания одного датчика, (входы запуска на входе блока 14 объединены по

5 алгоритму ИЛИ). В течение длительности импульса от одновибратора 14 открывается мультиплексор 3, коммутирующий на счетный вход счетчика 13 импульсы от датчика, номер которого определяется кодом счетчи0 «а 4. При начальном нулевом состоянии счетчика 4 мультиплексор 3 коммутирует на свой выход сигнал от первого датчика 17i,

Окончание импульса с выхода одновибратора 14 закрывает мультиплексор 3; за5 дний фронт данного импульса вызывает формирование на выходе блока 15 положительного импульса, фиксирующего информацию, накопленную счетчиком 13,и адрес датчика в блоке регистрации 16. Этим же

0 импульсом производится также анализ наличия аварийной ситуации.

Фиксация аварийной ситуации производится в системе следующим образом. В . каждом канале генератор 2 (см. фиг. 4 а)

5 вырабатывает импульсы, частота которых равна номинальной частоте сигналов соответствующего датчика 17 (см. фиг. 4 б) в исправном состоянии. Счетчик 1, принимая попеременно сигналы от блоков 2 и 17, удер- жнвается в исходном, среднем состоянии,

равным примерно половине максимального кода, который может содержаться в совокупности блоков 28 и 29. При аварийной ситуации частота датчика значительно изменяется, содержимое счетчика 1 постепенно возрастает (или уменьшается) (по входам счетчика, фиг. 4 в, г) и через некоторое время достигает одного из заранее заданных порогов, определяемых дешифратором 31, который формирует сигнал на одном из выходов, вызывая формирование сигнала на выходе элемента ИЛИ 32 и формирователя 33 (см. фиг. 4, д), который по выходу 21 поступает в блок б и на вход триггера 30, устанавливая его в нулевое со- стояние (инверсный выход указан на фиг. 4, е), чем запрещается прохождение импульсов от блоков 2 и 17 на счетчик 28, то есть, счетчик фиксируется в состоянии обнаружения аварийной ситуации до окончания об- служивания данного канала системой.

Если хотя бы один из каналов зафиксировал аварийную ситуацию, на выходе элемента ИЛИ 38 блока 6 - единичный потенциал.

Окончание обслуживания датчика при отсутствии аварийной ситуации импульс с выхода формирователя 15 не поступает на выход элемента И 19, закрытого нулевым сигналом с триггера 18. С задержкой, опре- делаемой элементом 11, импульс с блока 15 появляется на выходах элементов И 7 и 8. Если к данному моменту ни одним каналом не зафиксирована аварийная ситуация, на выходе блока 6 - нулевой потенциал, то есть, открыт элемент И 8 и закрыт элемент И 7; импульс через элемент И 8 поступает на вход счетчика 4, который инкрементиру- ется (по модулю К); этот же импульс поступает через элемент ИЛ И 9 на сброс счетчика 13 и запуск одновибратора 14, начиная опрос следующего по порядку датчика. Так осуществляется обычный циклический опрос датчиков.

Если же к моменту формирования им- пульса на выходе элемента 11 хотя бы в одном из каналов зафиксирована аварийная ситуация, на выходе блока 6 - единичный потенциал, открыт элемент И 7 и импульс с выхода элемента 11 поступает на вход записи счетчика 4, в который параллельным кодом записывается адрес следующего опрашиваемого датчика - одного из датчиков, зафиксировавших аварийную ситуацию. Этим же сигналом триггер 18 уста- навливается в единичное состояние и формируется сигнал на выходе элемента ИЛИ 9, аналогично вышеописанному осуществляющего запуск процесса анализа системой выбранного канала.

В данном случае окончание регистрации информации по каналу, в котором зафиксирована аварийная ситуация, вызывает появление сигнала на выходе элемента И 19, который, поступая на вход данных де- мультиплексора 5 с соответствующего выхода блока 5, заданного содержимым счетчика 4, поступает на вход 22 (см. фиг. 4. ж) соответствующего счетчика 1 и обнуляет его; этот же импульс устанавливает триггер 18 в нулевое состояние. Далее устройство работает аналогично.

В системе могут отсутствовать блоки 18 и 19. При этом импульс с формирователя 15 всегда поступает на вход блока 5 и обнуляет опрошенный счетчик 1 даже если не зафиксирована аварийная ситуация. Достоинством такого варианта является исключение постепенного накапливания погрешности кода счетчика 1 при неидеальном равенстве частот датчика и генератора, что даже при отсутствии аварийной ситуации со временем приводит к выходу содержимого счетчика за пределы порога.

Процесс выбора очередного опрашиваемого датчика при наличии нескольких каналов, зафиксировавших аварийную ситуацию осуществляется следующим образом (фиг. 3): пусть закончен опрос некотрро- го 1-го канала. При отсутствии аварийных ситуаций опрос производится циклически. При этом содержимое счетчика 1-го канала (до начала опроса следующего канала) 4 равно i. Этот код поступает на входы дешифратора 34, на -ом выходе которого имеет место положительный потенциал; на выходах элементов ИЛИ 35 от 1+1-го до К-го - также положительные потенциалы; если такие каналы есть, то из них выбирается ближайший (с большим номером, чем текущий) к опрошенному. Если же таких каналов нет, анализируется вся совокупность каналов, и из них выбирается канал с наименьшим номером - таким образом реализуется приоритетность выбора следующего аварийного канала для опроса, реализующая цикличность опроса аварийных каналов.

Совокупность положительных сигналов с выходов элементов ИЛИ 35 опрашивает сигналы фиксации аварийных ситуаций 21 в каналах, номера которых больше опрошенного. Если такие каналы есть, то на выходах соответствующих элементов И 36 появляется положительные потенциалы, положительный сигнал формируется и на выходе элемента ИЛИ 37, фиксирующего факт наличия среди каналов с большими номерами аварийных. Этот сигнал, поступая на пар- вые входы элементов И-ИЛИ 40, открывает их первые (верхние) элементы И, по которым сигналы от соответствующих аварийных каналов поступают на выходы 45 и на элементы 41 И. Структура соединений элементов 40 и 41 такова, что при наличии единичного сигнала на некотором выходе 45. он закрывает все элементы И 41 с большими номерами. Таким образом, среди всех элементов 40, на выходах которых единичные сигналы, выбирается для подачи на вход шифратора 42 единичный сигнал, находящийся на выходе элемента 40 с наименьшим номером. Шифратор 42 преобразует единичный позиционный код в двоичный.

Если же среди каналов с номерами, большими, чем опрошенный, нет аварийных, на выходе элемента ИЛИ 37- нулевой потенциал; на выходе элемента НЕ 39-единичный сигнал, открывающий вторые, нижние элементы 40 Й-ИЛИ,и анализируются все каналы, причем аналогично вышеописанному более высокий приоритет имеет канал с меньшим номером; в этом случае используются сигналы с входов 21 блока 6. Таким образом, система позволяет повысить быстродействие по опросу каналов, так как после опроса одного из них система сразу переходит к опросу следующего, исключая пересчет каналов счетчиком, что ограничивает быстродействие прототипа. Повышение помехоустойчивости достигается за счет усреднения помех и рассогласований частот датчиков и генераторов, по разности частот которых определяется аварийная ситуация. Кроме того, обеспечивается фиксация аварийной ситуации не только при повышении частоты датчика, но и при ее снижении относительно частоты местного генератора. Обеспечивается также сигнализаций текущего номера аварийного канала (и вообще - опрашиваемого). Достоверность повышается за счет исключения ситуации последовательного пересчета, в процессе которых на счетчик канала регистрации могут проскакивать импульсы отдатчиков пробегаемых, что искажает результаты измерения.

Формула изобретения Информационно-измерительная систе- ма, содержащая группу датчиков, мультиплексор, два элемента И, элемент ИЛИ и блок измерения и регистрации, в состав которого входят счетчик и .регистратор, причем выход мультиплексора соединен со счетным входом счетчика блока измерения и регистрации, в котором выходы счетчика

.соединены с первой группой входов регистратора, выходы датчиков группы соединены с информационными входами мультиплексора, отличающаяся тем, что, с целью

повышения быстродействия, достоверности и помехоустойчивости функционирования, в нее введены группа реверсивных счетчиков, группа генераторов импульсов, преобразователь кодов, демультиплексор,

счетчик, элемент НЕ, элемент задержки, триггер и третий элемент И, в блок измерения и регистрации - одновибратор и форми- рователь импульсов, причем выходы датчиков группы соединены с суммирующими входами соответствующих реверсивных счетчиков, к вычитающим входам которых подключены выходы соответствующих генераторов импульсов, выходы реверсивных счетчиков соединены с первой группой входов преобразователя кодов, группа выходов которого подключена к информационным входам счетчика, выход преобразователя кодов соединен с первым входом первого элемента И и через элемент НЕ - с первым

входом второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входом записи и счетным входом счетчика и с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен в блоке измерения и

регистрации к входу сброса счетчика м первому входу запуска одновибратора, выход которого соединен с входом формирователя импульсов и входом разрешения мультиплексора, выход формирователя импульсов

блока измерения и регистрации через третий элемент И соединен с информационным входом демультиплексора и через элемент задержки - с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы счетчика соединены с адресными входами мультиплексора и демультиплексора, с вторыми группами входов преобразователя кодов и регистратора блока измерения и регистрации, выходы демультиплексора соединены с

входами начальной установки соответству- ющих реверсивных счетчиков, вход запуска устройства соединен с вторым входом запуска одновибратора, второй вход третьего элемента И соединен с прямым выходом

триггера, единичный и нулевой входы которого соединены соответственное выходами первого и третьего элементов И, в блоке измерения и регистрации выход формиро- вателя импульсов соединен с синхровходом

регистратора.

ФигЛ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при построении многоканальных высокоточных измерительных систем, в том числе телеизмерительных, предназначенных для использования в промышленности и при проведении научных исследований. Целью изобретения является повышение быстродействия, достоверности и помехоустойчивости функционирования системы. И нформационно-измерительная система содержит группу датчиков, мультиплексор, два элемента И, элемент ИЛИ и блок измерения и регистрации, в состав которого входят счетчик и блок регистрации, причем выход мультиплексора соединен с счетным входом счетчика, входящего в состав блока измерения и регистрации, выходы которого соединены с первой группой входов блока регистрации, выходы датчиков соединены с информационными входами мультиплексора. Информационно-измерительная система позволяет повысить быстродействие опроса каналов, так как после опроса очередного канала сразу же переходит к опросу следующего либо в режиме последовательного опроса, либо в режиме циклического опроса аварийных каналов, причем в любом случае исключен использующийся в прототипе пересчет каналов счетчиком, который, будучи последовательным, ограничивает быстродействие прототипа.требуя определенного времени. Дополнительными достоинствами предлагаемого устройства являются: повышение помехоустойчивости за счет организации демпфирования помех и рассогласования частот датчиков и эталонных генераторов, по разности частот которых определяется аварийная ситуация; обеспечение фиксации аварийной ситуации не только при повышении частоты датчика, но и при ее снижении относительно номинального значения; сигнализация о текущем номере опрашиваемого канала; повышение достоверности за счет исключения ситуаций последовательного пересчета, в течение которых (например, в прототипе), в канал регистрации - на счетчик - могут проскакивать импульсы отдатчиков пробегаемых каналов, что искажает результаты измерения. 4 ил. ел с со ел о VI