Устройство для контроля параметров Советский патент 1993 года по МПК G05B23/02 G06F15/46 

Изобретение относится к технике автоматизированного контроля и может быть использовано для контроля параметров, влияющих на условия труда на рабочих местах, и при контроле за техническим состоянием объектов путем сбора и предварительной обработки информации, поступающей от аналоговых и цифровых датчиков.

Цель изобретения - повышение достоверности качества контроля путем создания гибкого временного интервала опроса контролируемых параметров.

На чертеже показана блок-схема устройства для контроля параметров.

Устройство содержит группу из N датчиков 1 параметров, коммутатор 2. генератор 3 импульсов эадан ия временных интервалов, первую схему 4 сравнения, блок 5 индикации, блок 6 задания допустимых значений, формирователь 7 длительности импульса, первый ключ 8, блок 9 формирования импульса начала опроса, счетчик 10, генератор 11 пачки из N импульсов, узел 12 выделения N-ro импульса, первый блок 13 вычитания, блок 14 задания номинальных значений параметров, блок 15 вычисления допустимых приращений параметров, блок 16 оперативной памяти, блок 17 вычисления разности и ее модуля, второй блок 18 вычитания, блок 19 задания приращений параметров, второй ключ 20, вторую схему 21 сравнения, блок 22 выделения максимального кода. Датчики 1 подключены к информационным входам коммутатора 2, который че.рез счетчик 10 управляется генератором 11 пачки из N импульсов. Выход коммутатора 2 соедиоо ю о

00

о ю

нен с информационным входом первого ключа 8, с вторым информационным входом первой схемы 4 сравнения, с входами уменьшаемого первого блока 13 вычитания и второго блока 18 вычитания, с информаци- онным входом блока 16 оперативной памяти. Выход первой схемы 4 сравнения подключен к управляющему входу блока 5 индикации и через формирователь 7 длительности импульса к управляющему входу первого ключа 8, выход которого является информационным выходом устройства. Разрядный выход счетчика 10 соединен с адресными входами блоков задания номинальных значений параметров 14 и приращений пара- метров 19, блокрвби 6 и блока 16 оперативной памяти, подключенного выходом к входу вычитаемого второго блока 18 вычитания, выход которого соединен с первым информационным входом второй схемы 21 сравнения и с входом вычитаемого блока 17 вычисления разности и ее модуля, связанного входом уменьшаемого с выходом блока 15 вычисления-допустимых приращений параметров и с вторым информационным вхо- дом второй схемы 21 сравнения, а выходом с информационным входом второго ключа 20. Выход последнего соединен с информационным входом блока 22 выделения максимального кода, а .управляющий вход - с выходом больше второй схемы 21 сравнения, подключенной выходом меньше или равно к входу управления записью-считыванием блока 16 оперативной памяти. Вход .вычитаемого блока 13 соединен с выходом блока 14 задания номинальных значений параметров, а выход - с первым информационным входом блока 15, второй информационный вход которого подключен к выходу блока 19. Генератор 11 соединен со счетным входом счетчика 10 и через узел 12 выделения N-го импульса с тактовым входом блока 22 выделения максимального кода. Выход блока 9 подключен к запускающему входу генератора 11, а тактовый вход - с выходом генератора 3 импульсов задания временных интервалов.

Принцип работы устройства для контроля параметров следующий.

Протекание технологического процесса на объекте можно оценивать, проводя измерения его параметров. При этом исходя из характера самого процесса можно установить периодичность измерения параметров Тмакс. рассчитанную на нормальные условия труда. Всякие изменения влияющих факторов изменяют периодичность rs. Для S-ro параметра rs можно выразить в качестве функции

(t)-Psflon

(1)

где Ps(t) - текущее значение S-ro параметра;

Рздоп - допустимое (предельное) значение S-ro параметра.

Если Ts Гмакс, то измерение проводится через TS, если тмакс TS, то отсчеты необходимо проводить через период гмакс. Иными словами, в зависимости от степени отклонения текущего значения параметра от допустимой величины меняется интервал его измерения.

Группа датчиков 1 через коммутатор 2 подключается к входу первого ключа 8, второму информационному входу первой схемы 4 сравнения и входам блоков 13, 18, 16. В момент включения устройства генератор 11 генерирует пачку из N импульсов (N - общее количество датчиков). Счетчик 10 производит их подсчет и на своем выходе выставляет двоичный адресный код переключения коммутатора 2 и ячеек памяти всех запоминающих устройств и блока 5 индикации. Каждый датчик 1 подключается к коммутатору 2 последовательно, поэтому для каждого контролируемого параметра весь алгоритм работы устройства повторяется. По окончании всего цикла опроса интервал до следующего цикла определяется результатами обработки измерений, т.к. произвольный S-й датчик подключается к коммутатору 2 через промежуток времени 2(N-1)+ Ts.

Рассмотрим алгоритм работы устр.ойст- ва при подключении к коммутатору 2 произвол ьн ого S-ro датчика. Сигнал, снимаемый с S-ro датчика и несущий значение S-ro параметра, поступает на входы блоков 8, 4, 13, 16, 18. Кргда на выходе коммутатора 2 появляется сигнал, несущий информацию о значении S-ro параметра Ps(t), то с выходов блоков 6, 14, 19 снимаются все записанные значения, относящиеся к тому же S-му параметру. С блока 16 оперативной памяти в первый цикл опроса датчиков снимаются номинальные значения контролируемых параметров Р$н. Первый ключ 8 заперт и сигнал на выход .устройства не поступает. Ключ 8 открывается сигналом формирователя 7 длительности импульса при выполнении условия

Ps(ts) Рздоп ,

(2)

где ts - S-й момент времени, при котором текущее значение S-ro параметра превосходит допустимое значение Р$доп (минимальное допустимое или максимальное допустимое).

На первую схему 4 сравнения с одной стороны поступает сигнал Ps(t). с другой - значение Р5доп из блока 6 задания допустимых значений. В случае удовлетворения условия (2) появляется сигнал аварии на выходе первой схемы 4 сравнения (импульс положительной полярности), который, воздействуя на управляющий вход блока 5 индикации, приводит к высвечиванию номера S-ro датчика и который в формирователе 7 вырабатывает команду (разрешающий импульс) на открывание первого ключа 8. При этом время открывания ключа 8 должно быть таковым, чтобы цифровые данные о значении параметра успели пройти на информационный выход устройства и передаться по линии связи (это время определяет формирователь 7 длительности импульса). Далее процесс обработки измерений протекает следующим образом.

В первом блоке 13 вычитания находится отклонение

со

(t)-PSH .(3)

где PSH - номинальное значение S-ro параметра, полученное из блока 14 задания номинальных значений параметров.

С выхода блока 13 значение разности, найденное по выражению (3), поступает на первый информационный вход блока 15 вычисления допустимых приращений параметров, где в соответствии со знаком разности происходит выборка значений приращений ДРпр, верхнего или нижнего, полученных из блока 19 задания приращений параметров. Также оттуда снимается значение ДРз заданного приращения двух смежных измерений параметров.

В блоке 15 вычисления допустимых приращений параметров происходит вычисление допустимого приращения ДРадоп по формуле

0

ДО

ДРздоп. APse«K-b4jЈ-),

ЈЛгпр

(4)

где ДР3 - заданное значение приращения двух смежных измерений S-ro параметра;

ДРпр - возможное приращение параметра от номинальной величины;

Ь - задаваемая скорость измерения допустимого приращения.

Из выражения (4) очевидно, что допустимое приращение параметра максимально при условии, когда текущее значение параметра близко к номинальному Ps(t). PSH. Когда текущее значение отклоняется от номинального значения. АРздоп уменьша

ется. Минимального значения оно достигает при условии Ps(t) «Рздоп, т.е. на данном этапе обработки вычислений подходим к критерию, оценка которого позволит изме5 нить интервал опроса датчиков.

На вход уменьшаемого второго блока 18 вычитания поступает значение Ps(tn) и на вход вычитаемого - значение Ps(tn-i) измерения S-ro параметра на предшествующем

10 цикле измерений из блока 16 оперативной памяти. В блоке 18 находится значение

APs(t)PS(rn)-Ps(tn-l),

15 где APs(t)-текущее отклонение параметра Ps(tn) от значения предыдущего цикла измерений Ps(tn-l).

Далее процесс обработки измерений происходит в блоке 17 вычисления разности

20 и ее модуля, куда поступают сигналы ДРздоп и APs(t). В нем находится модуль разности

А I ДРздоп-APs(t)l .

25 Одновременно во второй схеме 21 сравнения происходит сравнение ДРздоп и ДР8(т). В случае ДР8(т.) АРвдоп схема выдает управляющий импульс положительной

полярности на запись текущего значения в .

30 блок 16 оперативной памяти (вход управления записью-считыванием). При выполнении ус яовий APs(t) ДРздоп схема 21 сравнения выдает сигнал на открывание второго ключа 20 и значение А из блока 17

35 поступает на информационный вход блока 22 выделения максимального кода. Для каждого датчика весь процесс обработки измерений последовательно повторяется, т.е. в блок 2.2 последовательно поступают не40 сколько (максимум N) значений А. В нем происходит определение максимального значения и согласно ему через временной интервал (отсчет с начала предыдущего цикла опроса) блок 9 формирования импульса

45 начала опроса вырабатывает запускающий импульс для генератора 11. пачки из N импульсов. Импульсы различных временных интервалов от миллисекунд до единиц минут (в зависимости от целевого применения

50 устройства) выдает генератор 3 импульсов задания временных интервалов.

После запускающего импульса с блока . 9 в генератор 11 весь цикл опроса датчиков и обработки измерений повторяется.

55 Определением максимального из всех значений А выделяем тот контролируемый параметр, который наибольшим образом отклоняется от номинального. Его отклонение ставится в качестве определяющего интервал опроса. Этим создается гибкость временного интервала опроса датчиков.

Элементная база устройства выполнена в основном на микросхемах МОП-структуры. Блоки 6,14, 19 представлены микросхемами К155РЕЗ, блок 16 - К561РУ2, коммутатор-схемой К561КП2, блок индикации на дешифраторе - К514ИД1 и светодиодной матрице АЛС324Б. Каждая из схем сравнения выполнена на двух микросхемах К1533СП1. Блок 15 реализован на К1802ВР2, а каждый из блоков 13, 17, 18 представлен двумя микросхемами К555ИПЗ (К1533ИПЗ). Второй ключ представлен двумя микросхемами К561JM3, Первый ключ собран на двух схемах К176КТ1. Формирователь 7 реализован одновибратором К555АП. Узел выделения N-ro импульса и счетчик 10 представлены микросхемами К561ИЕ10. Блоки 22, 3, 9 построены на микросхемах К561ИП2, К561ТМЗ, К561ИД1, К561КП2, К176ЛЕ5, К561ИЕ16. Генератор 11 реализован на схемах К176ИЕ5, К176ИЕ2, К176ЛП11, К561ИЕ10.

Предлагаемое устройство для контроля параметров позволяет повысить достоверность качества контроля, конструктивно проще по сравнению с аналогичными устройствами, проще в технической реализации и настройке, выполнено в микроэлектронном исполнении, имеет малые габаритные размеры и потребляемую мощность.

Формула изобретения Устройство для контроля параметров, содержащее группу из N датчиков параметров, коммутатор, первую и вторую схемы сравнения, блок индикации, блок задания допустимых значений параметров и счетчик, разрядный выход которого подключен к разрядному информационному входу блока индикации и к адресным входам блока задания допустимых значений параметров и коммутатора, группа информационных входов которого соединена с выходами датчиков параметров группы, а выход блока задания допустимых значений связан с первым входом первой схемы сравнения, о т-, личающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства путем создания гибкого временного интервала опроса контролируемого параметров, оно содержит формирователь длительности импульса, первый и второй ключи, генератор пачки из N импульсов, узел выделения N-ro импульса, два блока вычитания, блок задания номинальных значений параметров,

блок вычисления допустимых приращений параметров, блок оперативной памяти, блок вычисления разности и ее модуля, блок задания приращений параметров, блок еыделения максимального кода, генератор импульсов задания временных интервалов и блок формирования импульса начала опроса, тактовый вход которого соединен с выходом генератора импульсов задания

временных интервалов, информационный вход - с выходом блока выделения максимального кода, а выход - с запускающим входом генератора пачки из N импульсов, подключенного выходом к счетному входу

счетчика и через узел выделения N-ro импульса к тактовому входу блока выделения максимального кода, выход коммутатора соединен с информационными входами первого ключа и блока оперативной памяти, с

входами уменьшаемого первого и второго блоков вычитания и вторым информационным входом первой схемы сравнения, выход которой подключен к управляющему входу блока индикации и через формирователь

длительности импульса к управляющему входу первого ключа, выход которого является информационным выходом устройства, разрядный выход счетчика соединен с адресными входами блока задания номинальных значений параметров и приращений параметров и блока оперативной памяти, подключенного выходом к входу вычитаемого второго блока вычитания, выход которого соединен с первым информационным входом второй схемы сравнения и входом вычитаемого блока вычисления разности и ее модуля, связанного входом уменьшаемого с выходом блока вычисления допустимых приращений параметров и с вторым информационным входом второй схемы сравнения, а выходом - с информационным входом второго ключа, выход которого соединен с информационным входом блока выделения максимального кода, а управляющий входс выходом Больше второй схемы сравнения, подключенного выходом Меньше или равно к входу управления записью-считыванием блока.оперативной памяти,вход вычитаемого первого блока вычитания

соединен с выходом блока задания номинальных значений параметров, а выход - с . первым информационным входом блока вычисления допустимых приращений параметров, второй информационный вход

которого подключен к выходу блока задания приращений параметров.

Изобретение относится к технике автоматизированного контроля и может быть ис- пользовано для контроля параметров, влияющих на условия труда,и при контроле за техническим состоянием объектов путем сбора и предварительной обработки информации от аналоговых и цифровых датчиков. Введение формирователя длительности импульса, ключей, генератора пачки, узла выделения N-ro импульса, блоков вычитания, блока задания номинальных значений параметров, блока вычисления допустимых приращений параметров, блока памяти, блока вычисления разности и ее модуля, блока задания приращений параметров, блока выделения максимального кода, генератора импульсов задания временных интервалов и блока формирования импульса начала опроса позволяет расширить область применения устройства путем создания гибкого временного интервала опроса контролируемых параметров. 1 ил. СА С