Устройство для обработки телемеханической информации Советский патент 1976 года по МПК G08C19/28 

(54) УСТРОЙСТБО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТЕЛЕМЕХАНИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ Известное устройство выполняет следующие функции: масштабирование данных телеизмерения (ТИ) с последующей индикацией обработанных значений и регистрацией их на электро управляемой печатающей мащинке иди перфораторе;автоматический контроль соответствия параметров норме с предупредительной сигнализацией и регистрацией значений установок сравнения; визуальный контроль на цифровых табло (индикации) за значениями параметров; прием информации по цепям телесигнализации (ТС), телеуправления (ТУ) с последующей регистрацией сигналов ТС и ко манд ТУ, а также прием информации по цепям ТИ с последующей индикацией или регистрацией. В известном устройстве использована однопрограммная работа, т. е. по сигналу разрешения на обработку данных блок синхронизации (управления) выдает пусковые сигналы в блоки масщтабирования и сравнения, которые начинают обработку информа ции. Результат обработки или данные ТС и ТУ выводятся на печать (перфорацию) ил индикацию. По окончании регистрации всей информации на внешнее устройство формируется сигнал готовности для приема и обработки следующей информации. Так как быстродействие печати (перфорации) намно го меньше быстродействия электронных блоков, то общее быстродействие устройств при этом значительно уменьшается. Использование схемы текущего, периодического и ручного контроля отдельных блоков, позволяет сохранить частичную работоспособность и сократить время устранения неисправности. Однако оно не позволяет обнаружить неисправность перед началом операции и при необходимости принять оперативное решение, т. е. обеспечить пере ключение на резервный режим работы и выполнить данную операцию хотя бы в измен - ном виде. И, кроме того, без Существенных иэменений известное устройство для обработк телемеханической информации нельзя исполь зовать в различных системах телемеханики, что затрудняет проектирование изготовления, наладку и эксплуатацию этих систем Целью изобретения является повышение быстродействия, точности обработки, надежности и эффективности работы устройства. Эта цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены регистр опера- тивной памяти, коммутатор кодов, блок задания режимов, блок буферной памяти приз наков состояния, блок определения признаков состояния и блок задания формул, первый вход которого соединен со входом признак формулы устройства, а второй с первым выходом арифметического блока. Первый выход блока задания формул подключен ко второму входу блока задания коэффициентов, второй - к четвертому входу арифметического блока, а третий соединен со вторым входом блока управления и первым входом регистра оперативной памяти, второй вход которого и первые входы блока контроля, блока определения признаков состояния и коммутатора кодов подключены ко второму выходу арифметического блока. Выход регистра оперативной памяти соединен с пятым входом арифметического блока, шестой вход которого подключен ко второму информационному входу устройства, первые и вторые информационные входы которого соединены со вторым и третьим входами коммутатора кодов, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации и вторым входом блока индикации. Выход блока регистрации подключен к третьему входу блока управления и второму входу блока контроля, третий вход которого соединен со вторым выходом блока управления, четвертый вход которого подключен к выходу блока контроля. Третий выход блока управления соединен со входом блока времени, с четвертыми входами блока регистрации и коммутатора кодов и вторым входом блока определения признака состояния, выход которого подключен к пятому входу блока регистрации и первому входу блока буферной памяти признаков состояния, второй вход которого соединен со вторым выходом адресного блока, а выход подключен к третьему входу блока индикации, сход блока задания режимов соединен с соответствующим входом устройства, а выход - шестым входом блока управления. Повышение быстродействия устройства достигается использованием арифметического блока параллельного действия, работающего в двоично-десятичном коде, и программного блока с буферной памятью, работающих как быстродействующие блоки во время приема и со скоростыю медленно действующих во время выдачи информации в включающих в свой состав две электроуправляемые печатающие мащины и один ленточный перфоратор, а также использованием блока буферной памяти признаков состояния объектов. С введением арифметического блока резко повысилась скорость таких операций, как деление, умножение, сложение и вычитание, скорость одной операции умножения или деления четырехразрядного ла в пределах 04 -;- 1 мс тогда как в известном устройстве скорость выполнения аналогичных операций достигает 200 м С введением программного блока и блока буферной памяти признаков состояния появилась возможность совместить работу медленнодействующих блоков с быстродействующими. Это объясняется тем что после передачи результата обработки в буферную память блока регистрации быст родействующие блоки устройства освобож даются и готовы к выполнению следующих задач. Кроме того, использование арифметичес кого блока параллельного действия позволяет обеспечить высокую точность результатов обработки информации. В прототипе при увеличении точности результата на порядок быстродействие блока уменьшается на столько же, в предложенном устройстве повышение точности на быстродействие поч ти не влияет. Повышение надежности достигается за счет того, что при поступлении сигнала пуск устройство вначале производит контроль функционирования блоков и в случае получения сигнала неисправности- выбор резервного режима, после чего дает разре шение на выполнение заданного или резерв ного режима в зависимости от результата контроля. Например, если при режиме регистрация с обработкой сигнал неисправности поступает от арифметического блока, то вместо этого режима выполняется резервн режим регистрация без обработки и т. д Замена основного режима резервным стала возможна после введения в устройство блока контроля и его связей с блоком управления. Кроме того, использование программно- го блока с буферной памятью позволяет автоматически резервировать работу узла печати-перфорации по результатам текущего контроля электромеханических узлов. Например, в процессе работы при отказе данной печатающей машинки взамен подключается другая и т. д. Расширение функциональных возможност устройства достигается введением блока задания формул, регистра оперативной памяти, арифметического блока параллельного действия, блока определения признаков состояния и блок буферной памяти признаков состояния, С введением арифметического блока, блока задания формул и регистра опера тивной памяти стало возможным вести обработку относительно сложных формул, программируемых в соответствии с требованиями заказчика, интегрировать данные 0 параметры в течение заданного времени {например, суток), решать формулы с несколькими аргументами и осуществлять операцию сравнения без специального блока сравнения с уставками (путем вычитания информации из уставок в арифметическом блоке). С введением блока опеределения признаков состояния и блока буферной памяти признаков состояния стало возможным определение признаков (по результатам операций сравнения), характеризующих состояние объекта, их запоминание и выдача на блоки регистрации и индикации. Использование блока задания режимов программного блока задания формул, программного блока с буферной памятью и коммутатора кодов, позволяющих в соответствии с требованиями заказчика для различных систем телемеханики и информационно-измерительных систем программировать различные режимы работы и формулы обработки, распреде1ять обработанную и необработанную информацию между блоками регистрации и индикации устройства, обеспечивать выдачу информации на печать (перфорацию) в любой последовательности и на бланке любой формы. Повышение быстродействия, надежности путем контроля и резервировании и точности обработки информации, повышают эффективность работы устройства и расширяют область его применения. Упрощение программного блока достигается путем разделения его программного поля на две зоны, что позволило осуществить выбор коммутационных точек (соединяемых точек) по О либо по 1 для каждого разряда отдельно. Предлагаемое программное поле, в отличие от известного, позволяет минимизировать количество коммутируемых точек и входов ИЛИ-НЕ, входы ИЛИ-НЕ необходимы для сбора сигналов на 40-45%. Принцип действия упрощенного программного поля заключается в том, что после получения задания осуществляется анализ числа 1 и О в каждом разряде отдельно. При этом, если число 1 больше чем число О, то в зоне № 1 коммутация осуществляется по О т. е, точки соединяются в том случае, когда встречается О, а в качестве выхода данного разряда выбираются инверсные выходы ИЛИ-НЕ, т. е. входные точки зоны № 2 соединяются с инверсными выходами ИЛИ-НЕ. Если число 1 меньше числа О - соединение точек осуществляется по 1, а в качестве выхода используются прямые выходы ИЛИ-НЕ данного разряда. На чертеже представлена структурная схема устройства для обработки телемеханической информации. Устройство содержит арифметический блок 1, блок задания формул 2, регистр оперативной памяти 3, адресный блок 4, коммутатор кодов 5, блок задания режимо 6, блок управления 7, блок контроля 8, блок определения признаков состояния 9, блок буферной памгхги признаков состояния 10, блок индикации 11, блок времени 12, блок регистрации 13, включающий в свой состав блок регистрации с буферной памятью 14, электроуправляемые печатающие машинки 15 и 16 и перфоратор ленточный 17 и блок задания коэффициентов 18. Устройство содержит щины режимов 19 шины управления 20, первые 21 и вторые 22 информационные шины, шины 23 призна ка формул, шины 24 адреса объектов, шины 25 ответа устройства, шины 26 неисправности и шину 27 синхроимпульсов. Арифметический блок параллельного дей ствия, используемый в устройстве, в отличие от прототипа имеет скорость выполнения одной операции в пределах 0,4-1,0 мс и выполняет над четырехразрядными числа ми такие арифметические операции, как сложение, вычитание, деление, умножение и логическую операцию ввод. Кроме того, он может принимать одновременно два аргумента - X и X , поступающие по пер вой и второй информационным шинам одновременно, и выдавать отдельно результат обработ ки в виде мантисс (4 двоично-десятичных разряда) и порядков (3 двоичных разряда) В блоке задания формул 2 путем распа ки размешена программа, которая заранее составлена по заданной формуле. Блок 2 путем одиночной передачи команд в арифметический блок 1 обеспечивает выполнение заданной программы и переход от одной части программы к другой в зависимости от поставленного условия. С помощь команд можно спрограммировать достаточно сложные , например с интегрированием, логарифмированием, извлечением квадратного корня и формулы с двумя или несколькими аргументами. В блоке 2 мож но одновременно разместить 4 программы в каждой из которых содержится не больше 16-ти операций (команд), а в случае, когда каждая программа содержит меньше 16-ти операций, в блоке задания формул 2 можно разместить и больше 4-х програм В блоке задания формул используются следующие виды команд: 1. гЭА А, где Z - адрес входного числа, которое согласно значению заданного адреса может принимать числа от внешнего устройства (в виде аргументов Х или Хд), от резис- 08 торов оперативной памяти (R ) и от блока задания коэффициентов (значение коэффициента К). 8 - условное обозначение операции ело- жения, вычитания, умножения, деления или ввода, А - размещение результата вычислений в АУ или ввод числа, находящегося по адресу 2 в А, 2.Z0A - (A,R), А,К - размещение результата вычислений и в регистрах оперативной памяти. 3.КФ - произвести остановку (конец обработки формулы). В качестве примера рассмотрим формулу, для обработки которой составляется программа, содержащая 15 операций (команд) v ., ) где К..., К -коэффициенты, размещенные в блоке задания коэффициентов путем распайки и считываемые по сигналам, поступающие по шинам признаков коэффициентов;Х,, Xg- первый и второй аргументы соответственно, присутствующие на входе арифметического блока. Обработку данной формулы начинают с извлечения квадратного корня из значения. Для этого отыскивают сумму коэффициентов (вначале берутся грубые коэффициенты для ускорения решения операции), квадрат которой был бы равен или близок значению Х. С этой целью грубая константа, запо- минаемая в программном блоке задания коэффициентов и необходимая для ускорения решения операции) по команде , записывается в первый (R) и второй (Rj) регистры оперативной памяти и запоминает ся в АБ (см, графалгоритм). Затем по команде R, содержимое регистра RI возводится в квадрат, а результат по команде вычитается из аргумента Х . При этом, если знак полученного результа- та вычитания положительный (т.е. ), то по командам (,R,происходит увеличение константы путем добавления К к содержимому регистра R., в котором сохраняется сумма констант. Содержимое R вновь возводится в квадрат, в результате вычитается из аргумента Х, , и это повторяется до тех пор, пока знак результата не будет отрицательным (т. е. Е 1). При Зн 1 извлечение квадратного корня из Х продолжается уже по точной константе к (точная константа необходима для точного решения). Предварительно проверив условие D 1 т. е.,вторично получив знак суммы равным единице (вначале Д О) из содержимого К цпо командам вычитается К и В размещается точная константа К , сохраняемая в блоке задания коэффициентов 18 и по выше указанному порядку, но уже по точной константе снова начинается поиск суммы констант, квадрат которой был бы равен или близок значению аргумента ± . После вторичного получения 5н Z 1 также проводится предварительная проверка условия Д 1, после чего завершается извлечение квадратного корня из 5. Вычисление У продолжается аналогично По команде константа К водится в АБ по команде К,АА получают произведение К по командеКзХА- А обеспечивается произведение К.К К , а по команде получают результат про изведения над чертой, т, е. К К, KjVT. По команде А Б : X - А получают частное K,K. от деления - -&-21, а по команде К.+ +А --.А результат- + y, , после чего по последней команде решение программы остановится и выдается сигнал ответа, т. е. конечный результат. Регистр оперативной памяти, в котором параллельно происходят прием и выдача результата, состоит из двух регистров: первого регистра (R ) и второго регистра Блок определения признаков состояния 9 предназначен для выявления одного из признаков, больше меньше или норма в зависимости от результата сравнения информации с установкой. Выявленный признак передается на блок буферной памяти признаков состояния 10, куда поступает и адрес объекта. Каждый объект имеет сво память, выходной сигнал которой поступает на вход индикации, где происходит индицирование выявленных признаков и адресов объектов соответственно. Выходной сигнал блока определения признаков состояния 9 поступает и на вхо блока регистрации 13, который при отклонении состояния объекта от установки прои водит прием и регистрацию признака объек та и его адреса. Кроме того, в этом случае через коммутатор кодов 5 происходит прием информации и обеспечивается ее регистрация. Блок регистрации с буферной памятью 1.4 в отличие от аналогичного блока в про тотипе производит прием информации на бу ферную память со скоростью быстродействующих блоков и выводит кроме входной информации все необходимые признаки управления на одну из печатающих машинок и на перфоратор одновременно или раздель но в зависимости от заданного режима ра- боты со скоростью медленнодействующих блоков (печати и перфорации). Кроме того, программным путем обеспечивается выдача информации на печать и перфорацию в любой последовательности по требованию з#аказчика. Блок 14 реализован по микропрограммному принципу управления и является автономным. По сигналу от блока управления в блоке регистрации с буферной памятью производится контроль функционирования всех электронных узлов блока с большой частотой и, если блок функционирует нормально происходит прием входной информации, после чего формируется сигнал конец приема, который поступает на блок управления 7. После этого остальные блоки устройства могут переходить к выполнению друт-их задач (например, к сравнению с уставками и индикации, приему новой Ш1формации для обработки и т. д.). Если во время контроля выявляется неисправность отдельных узлов блока, то с помощью блока контроля 8, на вход которого поступают результаты контроля блока 14, и где происходит анализ, производится корректировка заданного режима работы устройства, Кроме того, в блоке во время выдачи информации на узлы печати и перфорации или на один из них по результатам текущего контроля электромеханических узлов внутри блока предусмотрено переключение (резервирование) на вторую печатающую машинку или на перфоратор. С помощью коммутатора кодов 5 обеспечивается выдача обработанной или необработанной информации на вход блока регистрации 13 и блока индикации 11. Информация адреса объектов поступает в адресный блок 4 в виде значений номера КП, номеров групп и номера сообщения. По этим трем координатам в блоке определяются признаки кода ТИ (коэффициентов), номер индивидуальной ячейки сравнения с уставками, номер индикаторов для гшдикашш значений параметров и адресов контролируемых объектов. Блок времени 12 предназначен для отсчета текущего времени и выдачи его на регистрацию, а также для формирования синхросигналов для внешних устройств, например временных интервалов соответствующих 10, 20, 4О, 60, 12О, 240 и 480 и т. д. Блок управления в зависимости от заданного режима обеспечивает пуск арифметического блока, управление прохоншением обработанной или необработанной информации через коммутатор кодов 5, управление одновременным или раздельным приемом информации в б.лок индикации 11 и блок регистрации, управление выявлением признаков состояния объекта, управление приемом и анализом результата от арифметического блока 1 и блока 14 и в блоке контроля 8 управление при выполнении данного режима и управление корректировкой режима в зависимости от результата контроля. В блок управления 7 от блоков 2 к 1.4 поступают ответы о завершении этими блоками заданного режима работы и сигналы с шины пуска устройства в работу. От блока управления 7 на внешнее устройство поступают ответные сигналы. Блок задания режимов 6 служит для программирования различных режимов по заданным требованиям в конкретном случае применения устройства. Основные режимы рабо ты устройства I, Периодическая регистрация обработанной информации ОПМ1, (где О обработанная информация, П - перфорация, Ml печать на первой машинке). П. Периодическая регистрация необработанной информации НДМ1, (где Н - необра ботанная информация). Щ, Регистрация обработанной информации при эпизодическом режиме ЭОПМ2 (гд -М2 - печать на второй машинке). IY . Регистрация необработанной информа ции при эпизодическом режиме ЭНПМ2, V. Сравнение информации с заданной установкой и индикация СУЙ. Каждый из этих режимов на случай ава рии имеет резервные рейшмы Нперф - неисправность перфоратора HI, Н 2 - неиоправность первой или второй печатающей машинки, Нр - неисправность регистрируюш.его блока Эп - признак эпизодического режима, 1 - сигнал неисправности О - отсутствие неисправности. Переход от основного режима к резервированным зависит от наличия неисправности в отдельных блоках. Например, пере ход от основного режима ОПМ1 к резерви рованному режиму НПМ1 может быть в следующих случаях: Ноб 1, Нп О, Нм1 О, Нр О, Эп О, и т. д. Работу устройства обработки телемеханических данных опишем как при периодических (I, Ц) и эпизодических (11,IV), режимах, так и при режиме сравнения информации с заданной уставкой (V). 1. При режиме регистрации обработанной информации (ОПМ1) одновременно поступают в блок управления - сигнал пуска, в блок задания режимов 6 - признак режима, в арифметический блок - информация, и в блок задания формул 2 - признак 5 12 формулы. По сигналу пуск производится предварительный контроль отдельных блоков. Если при этом один из блоков неисправлен, то cooTBeTCTBeifflo корректируется заданный режим, если все блоки исправны, то заданный основной режим выполняется полностью. При этом регистрируется время в часах и минутах, номер объекта, номер контролируемого пункта, характер режима и результата. 2. При режиме регис трации необработанной информации (НПМ1) обработка не производится, и информация через коммутатор кода поступает только на вход блока регистрации 13. Работа устройства при эпизодических режимах ЭОПМ2 и ЭНПМ2 (режимы 111 и IV) аналогична работе в режимах ОПМ1 и НПМ1 соответственно. 3. При режиме СУЙ на вход арифметического блока 1 поступают одновременно как информация, так и значение уставки, а блок задания формул 2-признак операции. Результат сравнения передается в блок определения признаков состояния 9, где в зависимости от результата определяется признак больше, меньше или норма. При выявлении признака норма он через блок буферной памяти признаков соетояния, где для каждого объекта есть своя память, поступает на блоки индикации 11. При выявлении больше или меньше он поступает также на блок регистрации 13. После выполнения любого из этих режимов формируются сигналы конец обработки (приема) и конец регистрации, которые образуют признак ответа. Предлагаемое устройство для обработки телемеханических данных в отличие от прототипа, построенного на дискретных элементах второго поколения, реализовно на элементах третьего поколения (интегральных микросхемах). В предложенном устройстве быстродействие, точность обработки, надежность работы повышены по сравнению с известнь ми. Устройство может быть использовано для обработки данных в различных системах телемеханики и информационно-измерительной техники и в автоматических системах управления. Формула изобретения Устройство для обработки телемеханической информации, содержащее арифметический блок, первый вход которого соединен с первым информационным входом устройства, второй - с первым выходом блока управления, а третий - с выходом блока задания коэффициентов,вход адресного блока подключен к адресному входу устройства, первый выход которого подключен к первому входу блока задания коэффициентов второй выход адресного блока соединен с первым входом блока регистрации, первый вход блока управления подключен к управляющему входу устройства, а первый выход - к первому входу блока индикации, блок контроля и блок времени, выход которого соединен со вторым входом блока регистрадии, отличающееся тем что, с целью повышения надежности и эффективности работы устройства, в него вв& дены регистр оперативной памяти, коммутатор кодов, блок задания режимов, блок буферной памяти признаков состогшия, блок определения признаков состояния и блок за дания формул, первый вход которого соеди нен со входом признак формулы устройства, а второй - с первым выходом арифметического блока; первый выход блока задания формул подключен ко второму входу блока задания коэффициентов, второй к четвертому входу арифметического блока а третий - соединен со вторым входом блока управления и первым входом регистра оперативной памяти, второй вход которого и первые входы блока контроля, блока опр деления признаков состояния и коммутатор кодов подключены ко второму выходу ариф метического блока; выход регистра оперативной памяти соединен с пятым входом арифметического блока, щестой вход кото- 014 рого подключен ко второму информационному входу устройства, первые и вторые информационные входы которого соединены со вторым и третьим входами коммутатора кодов, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации и вторым входом блока индикации; выход блока регистрации подключен к третьему входу блока управления и второму входу блока контроля, третий вход которого соединен со вторым выходом блока управления, четвертый вход которого подключен к выходу блока контроля; третий выход блока управления соединен со входом блока времени, с четвертыми входами блока регистрации и коммутатора кодов и вторым входом блока определения признаков состояния, выход которого подключен к пятому входу блока регистрации и первому входу блока буферной памяти признаков состояния, второй вход которого соединен со вторым выходом адресного блока, а выход - с третьим входом блока индикации; вход блока задания режимов соединен с соответствующим входом устройства, а выход - с шестым входом блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1,, передача и обработка информации средствами телемеханики в энергосистемах Сб. Трудов ВЗПИ вып. 62 серия Автоматизированные информационные системы М, 1970 г. 2, Устройство обработки телемеханической информации РНТС Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленноети № 1, ВНИИОЭНРГ М, 1973 (прототип).