Устройство для телеизмерения и телесигнализации Советский патент 1980 года по МПК G08C19/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ Изобретение относится к телемеханике и предназначено для передачи измерительной информации и некоторых известительных сигналов последовательно с нескольких точек измерения, в час ности для измерения дебита нефтяных скважин на групповых замерных установках. Известно устройство для телеизмере ния и телесигнализации, содержащее на передающих пушстах блок местной автоматики групповой замерной установки, связанный с узлом накопления импульсов числоимпульсного кода измеряемого параметра с формирователем номера из мерительного канала (скважины, подключенный через узел опроса к линейному узлу с приемопередающими блокам подключенными к линии связи, на прием ном пункте - Пульт диспетчера с элемен тами управления и сигнализаторами, подключенный к линейному узлу с бпокал и приема-передачи, связанными с ли нией связи, блоку обработки информашш И ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ С регистрирующими устройствами на выходе и блоку замера дебита 1. Недостатком устройства является значительная аппаратурная сложность (особенно аппаратуры передающих пунттов), что существенно снижает его надежность. Наиболее близким техническим решением является устройство для телеизмерения и телесигна;шзации, содержащее на передающих пунктах формирователь числоимпульсног9 кода, подключенный через входной логический блок и передатчик сигналов к линии связи, формирователь известительных сигналов, подключенный к передатчику сигналов, переключатель каналов, связанный с блоком управления , на приемном пункте - приемники сигналов, подключенные к линии связи и связанные через выходной логический блок с сигнальными элементами и блоком а)гализа и обработки сигналов, к выходам кото1Х)го подключен блок регистрации 2.

Недостаток устройства - значительная вероятность появлеьшя ложного сообщения на выходе устройства в моьшнт циклического контроля синхронизации, когда не происходит смены качественных признаков сигнала. Это может произойти как при нормальном переключении, так и при отказе переключения переключателя измерительных каналов; и на данном измере1ши не будет зафиксировано устройством, что приведет к появлению на выходе устройства лояшого сообщения.

При четном количестве точек измерения таких ситуашш в цикле переключения у известиого устройства всегда две, т.е. вероятность появления ложного сообщения повышена пр1&1ерко в два раза по сравнению с теоретически возможной, это ведет к сниженлю надежности работы всего устройства. Кроме того, при обработке информации устройство производит л;1шь суммирование импульсов число кмпульсного кода (и.оп- ченке результата измере1-шя в отвлечегасых едк(ницах) и сигналов конец замера (получение номера измерителыюго канала), т.е. имеет ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

Для достижения поставленной цели в устройство введены, на каждом передающем пункте управляющий триггер, элемент ИЛИ 31 дешифратор номера канала, первый перектаочателя каналов через дешифратор номера канала соединен с первтлм входом элемента ИЛИ, второй вььчод - с BTOpbnvi входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом утфавлшошего триггера, выход которого соединены соответственно с вторым и третьим входами входного логического блока, второй выход блока управления соединен с четвертым входом входного, логического блока и входом формирователя известительных сигналов, на приемном пункте - дешифратор управления и в каждый приемный узел - управляющий триггер и элемент ИЛИ, В1х)рой выход выходного логического блока соединен с первым входом элемента ИЛИ и пятым входом блока анализа и обработки, управляющий выхо которого соединен с входом дешифратора управлегия, выходь которого соединены с йторьгк{и входами соответствующих элементов ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с входом управляющего тряггера, выходы которого соединень соответственно с четвертым и пятым входами выходного логического блока.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы сгагналов.

Устройство для телеуправления и feлесигнализации содержит на передающем пункте формирователь 1 кода измеряемого параметра (дебита скважины), подключенный к входному лог гческому блоку 2, 7юторый состоит, например из элементов ИЛИ 3 и 4 и элементов И 5 и 6. входного логического блока подключены к передатчику 7 сигналов , который связан с двухпроводной линией 8 связи древовидной структуры. Ко входам передатчика 7 подключены также выходы формирователя 9 известительных сигналов. В качестве известительных сигналов, например, используются два состояния передающего пункта срочная (AI ) и несрочная (А) аварии. Ко входам блока 2 подключен управляющий триггер 10 со счетным входом и входным элементом ИЛИ 11. Выходы триггера 1О подключены ко входам элементов ИЛИ 3 и 4, а другие их входы объединены и подключены к выходу формирователя 1 кода. Выходы элементов ИЛИ 3 и 4 подключены соответственно ко входам- элементов И 5 и 6., другие входы которых объединены ,и связаны с управляющим входом фюрмирователя 9 известительных сигналов и входом блока 12 управления, который связан с переключателем 13 каналов, имеющим кодовые выходы номера измерительного канала, подктаоченньге к дешифратору 14 номера канала, выход дешифратора 14, возбуждаемый, например на канале измерения № 1О, подключен на вхо элемента ИЛИ 11, а его другой вход связан с выходом переключателя 13, на котором форм1фуется сигнал при каждом его переключении. Формирователи 1 и 9 переключатель 13 измерительных каналов и блок 1 2 управления переключением относятся к местной автоматике гр тшовой замерной установки дебита скважин. Формирователь 1 включает в себя измеритель расхода жидкости, например турб}шный, который формирует импульсы в числоимпульсном коде, соответствующие интегральным прярашениям расхода нефти от одной из скважин, подключенной к измерителю переключателем 13 каналов. Переключатель 13 выбирает последовательно скважину и подключает ее к формирователю 1 по сигналу от блока 12 управления, в состав которого входит реле времени, задают ее необходимое время измерения данной скважины. На приемном пункте устройств содержит приемник 15 сигналов, выходно логический блок 16, состоящий, например из элементов И 17, 18, 19 и 20, элемента ИЛИ-НЕ 21 и элементов ИЛИ 22 и 23, управляющий триггер 24 со счетны л входом и элементом ИЛИ 25 и сигнальные элементы 26, 27 и 28. Указанн составлшощие условно объединены в один приемный узел 29, количество которых соответствует количеству передающих пунктов. Кроме того, приемный пункт содерн ит блок ЗО анализа и обработки, например микро-ЭВМ, предназначенную для выполнения функций обработки сигналов и имеющую пять входов А/, Ад, чик, сбой и к к/з - от каждого линейного узла, управления приемом. организации накопления данных и передачи их на верхний уровень управления или регистрации. Ко входам микро-ЭВМ 30 подключены выходы всех приемных узлов 29, а к управляющим выходам общий дешифратор- 31 управления, предназначенный для преобразования выходного управляющего слова в сигнал переключения одного из триггеров 24. Для этого один из выходов дешифратора 31 подключен ко входу элемента ИЛИ 25 соответствуюшехч) приемного узла 29. К другим выходам микро-ЭВМ ЗО подключены: модем 32, предназначенный для связи с верхним уровнем зшравления, кассетный накопитель 33 на магнитной ленте , предназначенный для накопления и хранения данных о результатах измерений, устройство 34 регистрации и звуковой сигнализатор 35. Передатчик 7 на передающем пункте и соответствующий ему приемник 15 на приемном пункте выполнены, например, частотными, работающими в диапазоне частот, несовпадающем с диапазонами частот других передатчиков 7 и приемников 15, что позволяет использовать для линии 8 связи древовидную структуру и обеспечивает независимую и единовременную передачу сигналов со всех передаюишх пунктов. Каждый передатчик 7 предназначен для передачи в свое частотном диапазоне одного из трех сигналов ( fo , fo u { и fg - Д f ), получаемых частотной манипуляцией ос7

элемент ИЛИ 23 подключены к другому входу элемента ИЛИ-НЕ 21.

Устройство работает следующим образом.

5

На каждом из передакщих пунктов, в начале, измеритель расхода формирователя I числоимпуяьсного кода подключается к одному из измерительных каналов

0 (скважине), например первому, переключателем 13 каналов по сигналу от блока 12 управления переключением , при этом-на кодовых выходах переключателя 13 устанавливается комбинация сиг5 налов, соответствующая двоичному коду данного номера канала. Одновременно блок 12 упр.авления начинает отсчет времени измерения, открывает элементы И 5 и 6 блока 2 и отключает формирователь 9

0 известительных сигналов. После переключения канала переключатель 13 выдает С1вгнал, который проходит чересз входной элемент ИЛИ 11, и наоборот. Эта смена является признаком переключений и по ней на приемной стороне осущест5вляется пошаговый контроль сиихронилоции. При переключении на десятую точку измерения на птлхоле дешифратора 14 появляется сипгал) приподятнин к вме46новной частоты д , которая соответствует данному частотному диапазону. Каждый приемник 15 предназначен для выделения частот, соответствующих его частотному диапазону, из сложного сиг}шла в линии 8 связи при возбуждении из трех выходов, соответствующих принимаемым частотам IQ , fQ +d f или fo -Afo Выход приемника 15, COOTветствуюший частоте fo , подключен ко входу чик микро-ЭВМ 30 к входу ИЛИ-НЕ 21, выход которого подключен ко входу . к/з и микро-ЭВМ и входу входного элемента ИЛИ 25. Выход приемника 15, соответствующий частоте fo подключен к сигнальному элементу 27 и входу А 1 микро-ЭВМ 30 и объединенным входам элементов И 17 и 19 блока 16. Выход приемника 15, соответствующий частоте f о - Д f . подключен к сигнальному элементу 26, входу А2,микро-ЭВМ ВО и объединенным входом элементов И 18 и 20 блока 16. Другие объединенные входы элементов И 17 и 2О, а также 18 и 19 подключены к выходам триггера 24. Выходы элементов И 17 и 18 через элемент ИЛИ 22 подключены к сигнальному элеенту 28 к входу сбой микро-ЭВМ 30. Выходы элементов И 19 и 2О через 7 очередному переключению триггера ,10 и смена часготы наузы при переходе от измерения на девятой точке к десятой фактятеески не происходнт, это является гфизнаком, который на нриемиом пункте используется .для циклического )-)оля синхронизации. При любом четном или нечетном количестве измерительных каналов такая точка всегда только одна, ее номер соответствует номеру измсгрительного канала, при котором на выходе дешифратора 14 появляется.сигнал. На приемном пункте частотные снгйалы с линии 8 поступают на входы все приемников 15 приемных узлов 29. В соответствии со значением основной частоты выбирается только один из нриемни1 ов 15 , соответствующий да-гиом передающему пункту, остальные анало-ги н-ю работают каждый со. своим пе эедающим пунктом, т.е. образуется песколько частотных тсаналов в одной линии 8 связи. В момент приема .пмнульсов чисдоимнултэсного кода у npHeMHHiva 15 возбужден выход f , сигнал с которого ноступао на вход , микро-ЭВМ Зи и на вход элемента ИЛИ-НЕ 21, сигнал с выхода KOTojx.xr-o в это время отсутствует. При приеме сигнала паузы частотой f, -л f и/з . возбуждается также соответствующий выход приемника 15 и сигналы с }iero поступают на блок 16, на элемент Р1 1 и 19 или 18 .и 20. При кзмерен.ю1 по первому измерительному каналу 24 сигналом со своего; выхода о1 крывает элементы И 18 и 19, а элементы триггер Ю, и последний пероключаетс.я в положегие, нр.и котором на ого пр.кмо выходе появл..яется сигнал, щэоходящий через элементы ИЛИ 3 н И 5 ira передат шк 7 сигналов, вызывая ген:ерапию часиюты Io + Д fо , соответствуьощей паузе. Каждый импульс числоимпулъсног кода формирователя 1 поступает через оба элемента ИЛР1 3 и 4- и элементы И и 6 на оба входа передатчика 7 сигналов, вызывая генерацию частоты Г . Татшм образом, во время измереш1я,в шшто 8 5, моменты пауз передается частота fo - л Г , а в лвдменты импул:ь сов частота f . По окончании времегм измеретшя блок 12 управ; ения закрывает элементы И 5 и 6, что гфиводит к исчезновению сигнала с передатчика в геннизо 8 том самым передается сигна конец замера , оцновременно с этим сигнал с блока 12 irpoxoniiT па формиро 48 атвьль 9 истестителыгьгх сигналов и iieKOTOfioo время, достаточное для аспознавании сигнала конен замера а приемном /пункте, (-рормирователь 9 .имдает на вхол по1-1едатчика 7 аварийые сигна.ч(1 Л 1 ifJUi А i , ес.чи такоBi.in .имеются. оредатчик 7 формирует при А , , /шбо ЛИН4ПО 8. После отсчета вг емеии, достаточнох-о для приема этих сигналов на гриег -{ном пункте, блок, ynjjaisjseicrs переключением вьрабатывает сигнал переключенргя на .измерешш по следующему сигналу, при этом аиалопмно нтюисходлт перекгаочеш-е триггера Ю, что в конечном итоге ггриводит к передаче в линию 8 частоты i при каждом импульсе числош- пульсного кода от формирователя 1 н i 6 f FS моменты пауз. В дальнейшем процесс повторяется и с: ка)д1;тм переходом от точкк измерения к следу 0)цей происходит пероключенип тригтера 10 к смена + Л, i к , - л f и 17 л 2о остаются закрыт),м.п, так как на iniBepCHOM выхо.ае триггера 24 сигнала нет, при этом в момент паузы па выходе fo с приемника 15 поярллугется с)1гнал, проходягний чорез элемент И 19, элемепт ИЛИ 23 но элемент ИЛИ-НЕ 21. Сигнал на выходе последнего отсутствует. В случае появления рассинхро1П1заш-ги, т.е. произволглюм переключении измерительног.о канала шш отказе при нерекяючении на переходящем илл приемном п; лщте произойдет иезапланпроваппая ск-гена , частоты паузы, например с 1 + л t на 1о -af (например, прц измеро11ии по первому измерите.п-яюму С1ггпалу), к на выходе }fj -ftinpnoMHKKa 15, в момент очередпо-й паузы появляется сигнал, который поступает па элоккгнты И 18 и 2О, С выхода элемента И 20 сигпал через элемент 22 поступ ает на вход сбой микро-ЭБИ 30 и сигнальный элемепт 23. При нормальном ходе пз %герения в момент его окоггчания по первому каналу сигнал конеп замера с передающего птакта передается отсутствием какой бы то пи было частоты и на выходах прие.мпика 15 в э1Х)Т момент с.игна лов нет. Это -приводит к тому, что па выходе элемепта pblH-IiE 21 появится , которьп поступает на вгяход к/з микро-ЗВМ 30 и па вход элеме1гта ИЛИ 25, переключающий т жггер 24, подготавливая тем сам.ым блок 1 в к измерению по второму измерителтзнокгу 9 каналу. При этом открываются элементы И 17 и 20, а элементы И 18, 19 закрываются. Кроме того, после приема сигнала конец замера, в момент передачи известительных сигналов, появление сигнала на вьтходах f + Л f или f - л f приемника 15 приводит к возбуждению сигнальных элементов 26 илл 27 и подаче сигналов на входе А или А j микро-ЭВМ ЗО. Признаком начала измерения по следующему каналу является появление сигнала на вьгходе f приемника 15, в дальнейшем Действие всех элементов приемного узла 29 аналогично. При переключении с девятого на десятый канал измерения микро-ЭВМ ЗО формирует на своих утфавляющих выхода соответствующую комбинацию сигналов, которая дешифрируется дешифратором 31 управле1шя и на соответствующем его выходе появляется cisirHan, который поступает на элемент ИЛИ 25 соответству щего приемного узла 29. Триггер 24 переключается, что приводит как и на передающем пункте к тому, что на одном например десятом, измерительном канале изменение частоты пауз по отношению к предыдущему каналу измерения не проис ходит, что позволяет осугцествить циклический контроль синхронизашш, т.е. выявить возможные четнократные сбои в переключении измерительных каналов. Микро-ЭВМ 30 в процессе работы ocjin ствляет обработку всех поступающих на ее входы сигналов по програк-Еме, хранящейся в ее полупостоянном запоминающем ус тройстве (не показан Hanpsa-iep, микро-ЭВМ 30 осуществляет сканирован (последовательный опрос) всех входов А , АЗ , чик, сбой от каж дого приемного узла 29 (одного входного канала), суммир.ует импульсы числоимпульсного тсода по каждому каналу отдельно, суммирует сигнал конец замера отдельно для каждого канала, т.е. формирует номер измерительного канала (номер скважины), а при получении номера измерительного канала, равного десяти, формирует управляющую комбинацию сиг 1алов, обеспечивая дополнительное переключение триггера 24 соответствующего приемного узла 29, производит пересчет накопленных импульсов числоимпульсного кода в суточный дебит каждой скважлны и записывает его вместе с номером передающего пункта и 5410 номером измерительного канала (скванданы) на ленту кассетного накопителя 33.. В появлегмя сигнала сбой или известительньгх сш яалов, микро-ЭВМ Зи формирует сигнал зв т :ового оповещешш, поя7с;тючая звутсовой сигнализатор 35. Все пзЕест1;телБные скгналы также фш-сс. на накопителе 33, Прн необходимости микро-ЭВМ 30 так же пере дает какоплетпгз о иггформацню с накогштеля 33 на верхш1й уровень управлетшя через модем 32 или регистрирует ее с по {О1аыо регистрирутащего устройства 34. Таким образов., повнщегше надежности работы устройства достигается за счет 1Х)го, что при четном количестве измерите.тьных каналов (скважин), а у эксплуаллФуемых в настоящее время гр ттповых оагч-герных установок типа Спутник количество подключенных сквахаш четно (10, 14 или 24), циклический контроль си;щ 01шзащш (отсутствие измене1шя каtiecTBeraioro признака сигнала при переходе с канала на канал) ос тдестлвяется всего один раз, тогда как в прототипе (для четного кошгчества каналов) обязательно 2 раза. В известно техническом решешги в момент циклргческого контроля сш хронизации возможно прохожде1ше ложной инс юрмации на выход устройства, li сяедовательгю у предлагаекгого устройства вероятность появления ложного сообщения на выхоце в 2 раза ме:шше, чем у прототипа. Кроме того, npja.ioHemie iv«iKpo-3BM позБол;яет с высот о1 степенью надежности значительно расишрнть функциональные возможности устройства в части объема обработки информации введением дополт1тельн:ых функшш передачи, иакоплешья, а также управления переключением триггеров приемугых узлов, причем рас11Лфе1ше фущ ш1она.ггвных возможностей не вгашет на надежность, так как аппаратурно состав устройства не меняется. Формула изобретения Устройство для телеизмерештя и телесигнализации, содержащее на каждом передающем пугп-сте формирователь кода, выход которого соединен с первытч ; входом входного логического блока, выходы которого объединены с соответствуювдгми выходами формирователя известителькых ci-irHaJEOB и подтипочены череп передатчик сигналов к лггапи спяли, блок управления,

первый выход которого соедтюн с входом переключателя каналов, на приемном пункте - приемные узлы, каждый из которых состоит из приемника с1Л налов, аодключенного к линии связи, первый и второй выходы которого сединены соответственно с первьпу и вторым входами выходного логического блока, с и вторым входами блока и обработки и с первым и вторым сигнальным элементами, третий выход - с третьими входами выходного логического блока и блока анализа и обработки, первый выход выходного логического блока Соед1-шен с четвертым входом блока анализа и обработки и с треттэим сигнальным элементом, выходы блока аналлза и обработки соединены с входами блока регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежкюсти устройстве, в него введены на каждом передающем пункте управляющий триггер, элемент ИЛИ и дешифратор номера канала, первый Выход переключателя каналов через дешифратор номера канала соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй выход - с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом jrapaBляющего триггера, выходы которого соединены соответственно с вторьм и третьим входами входного логиюского блока второй выход блока управления соедш ен с четвертым входом входного лоп-гческого блока и входом фopмlqx Бaтenя известительных сигналов, на приемном пункте дещифратор управления и в каждый приемный узел - управляк)щий триггер и элемент ИЛИ, второй выход выходного логического блока соедтюн с первым входо элемента ИЛИ и пятым входом блока анализа и обработки, управляющий выход которого соединен с входом дешифЕ)атора управления, выходы которого соединены с вторь ми входами соотвзтствую1 шх элементов ИЛИ, выход элемента ИЛИ соеД1шен с входом управляющего триггера, выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами выходного логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при эк;спертизе

1.Телемеханичес1ше комгслексы и приборы для АСУТП нефтяной промышленности, - обзор ГЗИИИОЭИГ, М., 1974, с. 5-14.

2.Авторское свидг;тольство (f.CCP -№ 477443, кл. G 08 С 19/16, 18.01.74 (прототип).

coMonftOUS Шьное usMep. 1 аноло& /с5ои)

А014

Ь.

) ,