Устройство для контроля параметров Советский патент 1980 года по МПК G07C11/00 G05B23/02 

Изобретение относится к области (сонтрольно-измеритальной техники и может быть использовано для автоматического контроля и измерения в цифровом виде параметров промышленных установок. Известно устройство, содержащее датчики, нормализующие блоки, коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь, блок задания уставок, блок обнаружения отклонений, блок регистрации 0 Недостатком этого устройства является большое время обнаружения отклонений, низкая надежность и сложность при использовании прецизионных коммутаторов, построенных на контактных элементах, и малая точность - при использовании коммутаторов, построенных на аналоговых электронных ключах. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являет ся устройство для контроля параметров, содержащее датчики, соединенные через нормализующие блоки с входами комму- татора, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя R с первым входом блока обнаружения отклонений - блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания программы, а выход - с вькоДным коммутатором, выходы которого соединены с узлом блокировки и сигнализации, выход аналого-цифрового преобр дзователя соединен с блоком регистрации, а блок управления - с управляющими входами коммутаторов и с входом программного блока 2j. Недостатком такого устройства является большое время обнаружения отклонений и низкая надежность. Такое построение устройства, которое сочетает в себе измерение параметров в цифровом виде и сравнение с уставками, задаваемыми в аналоговом виде, требует наличия прецизионных аналоговых коммутаторов для подключения сигналов с датчиков и уставок к блоку о наруже- ния отклонений. Однако построение коммутаторов на контактных элементах ограничивает бьютродействие устройства и снижает его надежность. Построение коммутаторов на электронных аналоговых ключах снижает точность контроля из-за разброса и нестабильности характеристик ключей коммутаторов. Кроме того, иснользование нескольких прецизион ных коммутаторов усложняет устройство. Целью изобретения является увеличение быстродействия и точности устройства. Поставленная цель до.;тигается тем, что в устройство для контроля параметров, содержащее блок памяти, выход которого подключен ко входу узла блокиров ки и сигнализации, блоки сравнения, датчики, выходы которых подключены ко ахо дам нормализующих блоков, коммутатор, выход которого через последовательно соединенные ди()ференциатор и первый элемент И подключен ко аходу блока регистрации, и счетчик импульсов, счетный аход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, первый выход со входом цифроаналогового преобразователя и со вторым входом первого элемен та И, а второй выход - с первым и вто рым аходакл блока управления, третий вход которого соединен со вторым выходом генератора импульсов, а первый и второй выходы - с управляющими аходами коммутатора, введены второй элемент И, формирователь импульсов опорного напряжения и сумматоры, первые аходы которых соединены с выходом цифроаналого вого преобразователя, а вторые входы с соответствующими выходами формироваг теля импульсов опорного напряжения, тре тий выход блока управления подключен к управляющему аходу формирователя импульсов опорного напряжения и ко входу сброса счетчика импульсов, выходы сумматоров соединены с первыми входами соответствующих блоков сравнения, вторые входы которых подключены к выходам нормализующих блоков, а въкоцы - к информационным входам коммутатора, соединенного выходом с первым входом второго элемента И, второй аход которого подключен ко второму выходу блока управления, а выход- ко входу блока памяти На фиг. 1 изображена блок-схема предлаг-аемото устройства на фиг, 2 временные диаг-раммы, поясштющие его работу. Устройство содержит датчики 1, нормапизуюшир блоки 2, блоки сравнения 3, 73 34 коммутатор 4, д.ифс|)еренциатор 5, первый 6 и второй 7 элементы И, блок регистрации 8, блок памяти 9, узел блокировки и сигнализации 10, сумматоры 11 с регулируемыми весовыми коэффициентами, состоящие из операционных, усилителей 12, резисторов 13 и потенциометров задания уставок 14 , 142-.. 14, , формирователь импульсов опорного напряжения 15, цифроаналоговый преобразователь (ЦАИ) 16, счетчик импульсов 17, генератор импульсов 18, общий узел управления 19 с выходами 2 О, 21 и узлы 22 и 23 управления коммутатором, причем узлы 19,22 и 23 образуют блок управления 24. В устройстве количество параметров контроля равно W каждый из параметров сравнивается с К уставками; параметры преобразуют в код методом развертьшающего уравновешивания; количество щагов преобразования равно Vi . Устройство работает следующим образом. С выхода генератора 18 на аход счет чика 17 с полным циклом пересчета, равным И, , поступают тактовые сигналы И1 (см, фиг. 2,а), По окончании каждого полного ци1ша пересчета счетчика 17 на аход узла 19 поступает импульс пе- реноса {фиг. 2,б), С выходов 20, 21 поступают сигналы Разрешение контроля Р. КОНТР, (c. фиг, 2,6) и Разрещение измерения Р,ИЗМ,(см. фиг, 2,2). с приходом на аход узла 19 сигнала переноса с выхода счетчика 17 выдается сигнал PiKOHTP. и снимается сигнал Р.ИЗМ, Сигнал Р.КОЫТВ; поступает на , сброс счетчика 17 и в течение контроля счетчик находится в сброшенном состоянии. Период работы счетчика равен Т Т; Т (Kt п) лТ. где - дл.ит8пьность одного такта (civi, фиг. 2, )j длительность контроля: Tj - длительность измерения. В течение этого времени - в устройстве происходит: а) при появлении сигнала Р.КОНТР, - сравнение каждого из параметров с уставками; б) при появлении сигнала Р« ИЗА1. - преобразование одного из параметров в код. При появлении сигнала Р.КОНТР. с выходов формирователя 15 поступают импульсные сигналы U, и,, и (фиг. 2,д), Индексы означают номера тактов контроля. Амплитуды импульсов равны опо{5ному напря- жению УОП Сигналы Ui,U2,..,, UK поступпют ня аходы сумматоров 11, Так как в эти МОМ9НТЫ времени напряжение, поступающие с выхода ЦЛ.П 16, равно нулю (ЦАП преобразует код с выхода счетчика 17 в напряжениэ, а при кот-- роле в счетчике хранится нулевой код), то напряжение на вы,х.одах сумматоров 1 ..Ui, будет равно П где otj - - - коэффициенты перадачн сум i маторов 11 по i -ым входам (весовые коэффициенты U ; - импульсы опорного напряже ния i -го такта контроля. На каждый параметр контроля приходитс один сумматор 11, а уставки U.U,.и к для этого параметра задают регулировкой соответствующих потенциометров 14,142,---г 14-j сумматоров таким образом, чтобы c(,.. Uvy Таким образом, при появлении сигнала Р.КОНТР. на 1, 2,.., к тактах контроля с вькодов сумматоров 11 на аходы блоков 3 поступают напряжения, равные соответственно уставкам CJv,,U4j2---Usj {см, фиг, 2,ж ). Работой коммутатора 4 при контроле управляет узел 22 {на его управляющий вход поступает .сигнал Р.КОНТР. ). Так ддк результаты сравнения параметров с уставками поступают с выходов блоков 3 в виде двухпозиционных сигналов уров ней логических О и 1, то коммутатор 4 строится на логической элементной базе и обладает высоким быстродействием. Узел 22 в моменты времени приведенные на фиг. 2.,, последовательно настраивает коммутатор 2 на раз личные адреса контроля с частотой сигн лов, поступающих с второго выхода гене ратора 18. При отклонении параметров от нормы на управлшощдй вход элемента И 7 поступают сигналы сравнения уровня логической 1. При этом с вььхода узла 22 через элемент И 7 в блок 9 и узел 1О проходят адреса параметров контроля, выаюдших из нормы, По окончании контроля с выхода узла 19 поступает сигнал Р. ИЗМ. и счетчик 17 начинает пересчет импульсов И1. ЦАП преобразует последовательность кодов, поступеющгск. с выхода счетчика 17 в напряжение развертки Up {см.фиг.2в В эти моменты времени с выходов формирователя 15 на входы сумматоров 11 поступают напряжения, равные нулю. Поэтому с ВЫ.ХОДОВ сумматоров 11 на входы олоков о поступает напряжси15п Up , так как коэ44ииионт передачи сумк пторов 11 по аходам, к которым подключен Ц/ХП, равен I. При цаморенни комм -1-атор 4 управляется узлом 23 (на управляюадй вход блока поступает сигнал Р. ИЗМ. ). В точение времени измэроння Т, узал 23 настраиваог коммутатор на адрес, по котором, осуществляэтся прробразование очередного парамэт-ра в код. Па том шаге преобразования, на котором напряжение развертки пересекзат уровень напряжения, поступающего с выхода соответствующего датчика 1, на выходе Д11ффере1щяатора 5 появляется сигнап и результат преобразования (соответствлтощий код с выхода счетчика 17) чарез элемент П 6 посту- пает в блок регистрации 8. Предлагаемое устройство отличается от прототипа, так как такое построение устройства, сочетающее в себе измаре- вне параметров в цифровом вида и срав нение ILX с уставками, которые задаются в аналоговом знде путпм регулирования весовых коэ(|х|зицке гтов сумматоров (регулированием соответствующих потенциометров задания уставок),- позволяет обойтись без цспскгьзования прецизионных аналоговых комм тгаторов. В устройстве используется коммутатор двухпозиционных СИГНШ1СВ уровней логических О ц 1, построенный на логической элементной базе н обладаю1Ш1й большой надежностью пере спючений и быстродействием. Если использованиа коммутаторов, построенных HI: контактных элементах ограничивает надежность и быстродействие устройств автоматического контроля, а KOMNijTraTOpoB, построенньге: на аналоговых элактронных ключах - точность контроля, то примэненио логичаской схемы коммутации (при сохранапии аналогового способа задания уставок) приводит к существенному повышению точности, надежности и быстродействуш. Кроме того, нет необходи ости испо}ЦзЗова1П1я раздельных ком мутаторов для подключен я параметров и уставок к блоку обнаружения отклонений, а в устройстве используется один коммутатор. Это приводит к упрощению устройства Ф о и м V л а и я о б Уст1)ойство для KOHTpOJiH ||арпме т)юв, содержащее блок памяти, BbLxoa KOTOI Oго подключен ко вход;/ у;лла блокпропк и сигнализацки, блекя cpruMiPiiiin, /ir-Tsu-

ки, выходы которых подключены ко входам нормализующих блоков, коммутатор, выход которого через последовательно соединенные дифференциатор и первый элемент И подключен ко нходу блока регистрадии, и счетчик импульсов, счет вый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, первый выход - со аходом цифроаналогового преобразователя и со вторым входом первого элеме|гга И а второй выход с первым и вторым входам. блока управления, третий вход Которого соединен со вторым выходом генератора импульсов, а первый и второй выходы - с управляющими входами коммутатора, отличающееся тем, что с целью, увеличения быстродействия и точности устройства, в него введены второй элемент И, формирователь импульсов опорного напряжения и сумматоры, первые аходы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, а вторые входы - с соответствующими выходами фор- мироваталя импульсов опорного напряжения, третий выход блока управления подключен к управл5пощему входу формирователя импульсов опорного напряжения и ко входу сброса счетчвка импульсов, вькоды сумматоров соединены с первыми входами соответствуювшх блоков сравнени51, вторые входы которых подключены

к выходам нормализующих блоков, а Bbjходы - к информационным аходам коммутатора, соединенного выходом с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен ко второму

выходу блока управления, а выход - ко аходу блока памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авто{юкое свидетельство СССР

№ 368610, кл. G06 F 15/46, 1971.

2,Шенброт И. М. Мащины централизованного конггроля, М., Энергия , 1966, рис. 2 (прототип).

м

а

{ 2 3

5

Р. контр .

P..

an

1

- Г1

,1

e Ui

J

П 1 2 3i

ZJ

t

TK ПАТ

i

n

i t

n

ь

Й

&f u,

ж t/c