Устройство для контроля параметра объекта Советский патент 1993 года по МПК G05B23/02 

00

со

GJ 00

4

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления различными объектами, например, автоматизированной системе безопасности обслу- живающего персонала и контроля загрязнения окружающей среды морских нефтегазопромысловых объектов.

Цель изобретения заключается в повышении достоверности контроля параметров за счет управления длительностью перевода устройства в режим ожидания серией сигналов аварийной критической ситуации управляемой длины.

На чертеже представлена функциональная схема заявленного технического решения.

Устройство содержит (фиг.) датчик 1, контролируемого параметра нормирующий усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, (управляемый) тактовый генератор 4, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 регистры, блок 9 вычитания, первый 10 и второй 11 блоки (схемы) сравнения, (кодоуп- равляемый) делитель 12 частоты, первый 13 и второй 14 триггеры, элемент 15 задержки, селектор-мультиплексор 16, элемент 17 Запрет, регистратор 18, индикатор 19 результатов контроля, элемент 20 ИЛИ-НЕ, вычитающий счетчик 21. На фиг. в устройстве также обозначены вход 22 Пуск, вход 23 кода деления, шина 24 ввода кода предельно допустимого приращения параметра и разрешения его записи, шина 25 ввода кода сигнального значения параметра и разрешения его записи, вход 26 кода серии сигналов устройства.

Устройство для контроля параметров объектов работает следующим образом.

Предварительно в устройство поступает сигнал начальной установки, подаваемой на делитель 12 частоты, триггеры 13 и 14, регистры 5, 6, 7 и 8 и устанавливает их в начальное состояние (цепи сигнала начальной установки на фиг. не показаны).

В устройство по шине 24 ввода кода предельно допустимого приращения параметра и разрешения его записи и шине 25 ввода кода сигнального значения параметра и разрешения его записи в соответствующие третий 7 и четвертый 8 регистры записываются коды, соответствующие предельно допустимому приращению контролируемого параметра и его сигнальному значению. Аналогично, с входа 23 устройства в кодоупрзвляемый делитель 12 частоты записывается код деления, а с входа 26 устройства в счетчик 21 - код серии сигналов наличия аварийной критической ситуации.

После этого на шине 22 Пуск формируется постоянный сигнал, разрешающий через элемент 17 Запрет (при нулевом значении сигнала, поступающем на его

второй вход) запуск управляемого тактового генератора 4, вырабатывающего управляющие импульсы.

Значение контролируемого параметра объекта в аналоговой форме поступает с

датчика 1 на нормирующий усилитель 2, приводящего сигнал к уровню, необходимому для работы аналого-цифрового преобразователя 3. Динамика работы аналого-цифрового преобразователя 3 тако5 ва, что он синхронизирован по частоте с делителем 12 частоты. При этом по входу опорной частоты преобразоватедя 3 поступают только синхроимпульсы с выхода управляемого тактового генератора 4. Опрос

0 состояния аналого-цифрового преобразователя 3 производится через интервал времени, задаваем ый кодоуправляемым делителем 12 частоты и достаточным для окончания процесса аналого-цифрового

5 преобразования значения контролируемого параметра. При этом отметим, что появление синхроимпульсов с генератора 4 не означает появление результатов измерений на выходе преобразователя 3 с этой же син0 хрочастотой. Частота вырабатываемых уп-. равляемых управляемым тактовым генератором 4 импульсов заведомо больше частоты выдачи кода с аналого-цифрового преобразователя 3. Следовательно, код с

5 аналого-цифрового преобразователя 3 появляется на соответствующих входах сигнала данных первого и второго 6 регистров через промежутки времени, равные времени переполнения делителя 12 частоты и со0 храняется только на время действия соответствующего импульса генератора 4. Только после этого преобразователь 3 начинает новый цикл преобразований.

Сигнал с выхода управляемого тактово5 го генератора 4 поступает также на тактовых вход делителя 12 частоты, выходной импульс которого подается на счетный вход триггера 13 и элемент 15 задержки. Выходы триггера 13 подключены к входам разреше0 ния записи первого 5 и второго 6 регистров таким образом, что после сигнала начальной установки разреш§ется прохождение кода с выхода аналого-цифрового преобразователя 3 на первый регистр 5 по его вхо5 дам сигнала данных. С выхода регистра 5 код контролируемого параметра объекта поступает через селектор-мультиплексор 16 на первую группу входов второго блока 11 сравнения, что разрешается нулевым сигналом на адресном входе блока 16.

С выхода элемента 15 задержки (время задержки обусловлено временем отработки блоков 3,5,15) на вход разрешения второго блока 11 сравнения поступает сигнал, разрешающий выполнение блоком 11 операции сравнения кода измеренного контролируемого параметра с кодом сигнального значения параметров, поступающего с выходов четвертого регистра 8 на вторую группу входов блока 11. В случае равенства или превышения кода текущего измеренного параметра кода сигнального значения, на выходе блока 11 сравнения формируется единичный сигнал, регистрируемый регистратором 18. Этот же сигнал поступает на вычитающий вход счетчика 21, уменьшая на единицу его содержимое. Следующий единичный сигнал с выхода блока 11 сравнения также уменьшает содержимое счетчика 21, и так продолжается до полного обнуления счетчика, после чего через элемент ИЛИ-НЕ 20 взводится триггер 14 и через элемент 17 Запрет останавливается работа управляемого тактового генератора 4.

Нулевой сигнал на выходе блока 11 через блоки 21 и 20 неотключаетуправляемый тактовый генератор 4 и по переполнению кодоуправляемого делителя частоты с его выхода выдается сигнал, переключающий триггер 13 в инверсное состояние, при котором разрешено прохождение преобразованного в код аналого-цифровым преобразователем 3 очередного (следующего) измерения контролируемого параметра объекта на второй регистр 6 по его входу сигнала данных. Управление записью кода в регистр осуществляется по его входу разрешения записи. Этот же код через селектор-мультиплексор по его вторым входам поступает на первую группу входов второго блока 11 сравнения, что разрешается единичным сигналом на адресном входе селектора-мультиплексора 16. При поступлении на вход разрешения сигнала с выхода элемента 15 задержки производится блоком 11 операция сравнения кодов аналогично описанному ранее. При этом результат выполнения операции сравнения так же аналогично управляет через элемент 17 Запрет работой генератора 4.

Таким образом, в результате двух первых измерений контролируемого параметра, в первый 5 и второй б регистры записаны коды двух выборок сигнала с датчика 1, отстоящие друг от друга на время, определяемое частотой управляемого тактового генератора 4 и коэффициента деления делителя 12 частоты. Снимаемый с инверсного выхода триггера 13 сигнал поступает на

вход разрешения блока 9 вычитания, определяющего разность кодов, соответствующую приращению значения контролируемого параметра за некоторое 5 время. Код разности с учетом знака приращения из блока 9 вычитания поступает на вторую группу входов первого блока 10 сравнения, которым производится операция сравнения с кодом, хранящимся в треть0 ем регистре 7 и соответствующему предельно допустимому приращению параметра. При равенстве этих кодов или при превышении кодом разности кода регистра 7, на выходе блока 10 сравнения формиру5 ется сигнал, поступающий для индикации на индикаторе 19 результатов контроля и используется для включения исполнительных предупреждающих средств (не показаны).

0Повторный запуск устройства в случае

появления исчерпания заданной серии сигналов аварийной критической ситуации производится либо сигналом общей начальной установки, либо снятием сигнала запре5 та на элементе 17.

Предложенное устройство для контроля параметров объектов позволяет выдавать информацию о достижении сигнального значения путем анализа текущего уровня

0 контролируемого параметра и прогнозировать достижение сигнального уровня на основе анализа предельно допустимого приращения параметра.

Схемная реализация заявленного уст5 ройства позволяет иметь оперативную информацию о состоянии контролируемого параметра.

Устройство обладает высокой точностью и, как следствие, достоверностью кон0 троля изменения значений параметров объектов и скорости их нарастания за счет применения дискретных методов обработки сигналов.

5Переход от одного типа датчика к другому, а также изменение состава контролируемых параметров и среды, не вызывает трудоемкой операции перенастройки устройства и заключается в записи соответст0 вующего кода в кодоуправляемый делитель частоты. Устройство в целом позволяет оператору заблаговременно определять критические ситуации в случае резкого изменения контролируемого параметра и повышает на5 дежность процесса контроля.

Устройство выявляет докритическую ситуацию при изменении параметров с положительным приращением уровня параметров, и ее снижение с отрицательным приращением уровня параметров.

В устройстве разрешена обработка повторных срабатываний (наличия единичных сигналов аварийной критической ситуации), что позволяет вычислять приращения контролируемого параметра после запуска уст- ройс.тва, если сразу первый сигнал устройством был определен как аварийный, поскольку работа устройства не прекращается. Получена возможность управления интервалом (серией) сигналов аварийной критической ситуации для достоверного вычисления наличия критической ситуации по критерию полноты выборки. Кроме того, оператор имеет возможность задавать серию аварийных сигналов, на которую на- страивается устройство/как управляющую.

Таким образом, в устройстве повышена достоверность контроля параметров за счет управления длительностью перевода устройства в режим ожидания серией сигналов аварийной критической ситуации управляемой длины.

Формула изобретения Устройство для контроля параметра объекта, содержащее датчик контролируемого параметра, тактовый генератор, выход которого подключен к тактовому входу кодо- управляемого делителя частоты, соединенного выходом со счетным входом первого триггера, нормирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, второй триггер, первый-четвертый регистры, блок вычитания, две схемы сравнения, элемент задержки, селектор-мультиплексор, эле- мент Запрет, регистратор, индикатор результатов контроля, шина ввода кода сигнального значения параметра и разрешения его записи соединена с информационными входами и входом записи четвертого регистра, группа выходов которого подключена к первой группе информационных входов второй схемы сравнения, связанной выходом с входом регистратора, прямой выход второго триггера подключен к управляющему входу элемента Запрет, информационный вход которого подключен к входу Пуск устройства, вход кода деления которого соединен с входом установки коэффициентов деления, и входом записи кодоуправляемого делителя частоты, подключенного выходом к входу элемента задержки, выход которого соединен с входом

разрешения второй Схемы сравнения, вторая группа информационных входов которой подключена к выходам селектора-мультиплексора, адресный вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, первая и вторая группы информационных входов селектора-мультиплексора соединены с группами входов уменьшаемого и вычитаемого соответственно блока вычитания и с группой выходов первого и второго регистров соответственно, группа выходов блока вычитания подключена к первой группе информационных входов первой схемы сравнения, выход которой соединен с входом индикатора результатов контроля, а вторая группа информационных входов подключена к группе выходов третьего регистра, информационные входы и вход записи которого соединены с шиной ввода кода предельно допустимого приращения параметра и разрешения его записи устройства, выход дат- чика контролируемого параметра подключен к входу нормирующего усилителя, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, вход опорной частоты которого подключен к выходу тактового генератора, вход управления запуском которого соединен с выходом элемента Запрет, группа выходов аналого-цифрового преобразователя подключена к группам информа- ционных входов первого и второго регистров, вход разрешения записи первого регистра соединен с прямым выходом первого триггера, инверсный выход которого подключен к входу разрешения записи второго регистра и входу разрешения блока вычитания, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля параметров за счет управления длительностью перевода устройства в режим ожидания серией сигналов аварийной критической ситуации управляемой длины, в устройство введены элемент ИЛИ-НЕ, и счетчик, информационные входы и вход записи которого подключены к входу кода серии сигналов устройства, выход второй схемы сравнения соединен с вычитающим входом счетчика, выходы разрядов которого подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом второго триггера.

Сущность изобретения: устройство содержит: 1 датчик контролируемого параметра (1), 1 нормирующий усилитель (2), 1 аналого-цифровой преобразователь (3), 1 . тактовый генератор (4), 4 регистра (5, 6,7,8), 1 блок вычитания (9), 2 схемы сравнения (10, 11), 1 делитель частоты (12), 2 триггера (13, 14), 1 элемент задержки (15), 1 селектор- мультиплексор (16), 1 элемент Запрет (17), 1 регистратор (18), 1 индикатор результатов контроля (19), 1 элемент ИЛИ-НЕ (20), 1 счетчик (21), 5 входов (22, 23, 24, 25, 26). 1 ил.