Многоканальное устройство для до-пуСКОВОгО КОНТРОля пАРАМЕТРОВ Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 G06F17/00 

Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля процессов в различных технологических объектах, например в турбогенераторах электростанций. Известно многоканальное устройств для допускового контроля,содержащее последовательно соединенные управляемый многоканальный масштабный преобразователь , аналоговые сумматоры, прямые преобразователи аналог-код, блок вывода измеряемой информсщии, общий для всех канёшов блок обратного преобразования код-аналог и вы числительный блок . Недостатками такого многоканального устройства для допускового кон троля является его сложность, обусловленная наличием большого числа преобразователей аналог-код и говых сумматоров, и низкая точность измерений параметров объекта поскольку операция сравнения выполняет на аналоговом сумматоре. Известно также многоканальное устройство для допускового кoнтpa JЯ содержащее датчики, функциональные преобразователи, источник эталонных сигналов, коммутатор, аналого-ц ровой преобразователь, регистр уставок, регистр результата контроля, блок обработки результатов контроля, блок регистрации, блок индикации, блок звуковой сигнализации и блок управления Г2 . Недостатками этого многоканального устройства для допускового контроля являются низкое быстродействие и относительно низкая точность, которые обуславливаются наличием коммутатора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для допускового контроля, содержащее одновибратор, последовательно соединенные блок индикации, блок сравнения и распределитель импульсов , второй выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, а также генератор импульсов, подключенный первым выходом к входу блока регистрации, другие входы которого подключены к выходу одновибратора и выходу динамического регистра соответственно, сумматор/ подключенный первым выходом к входу динамического регистра и вгорчм выходом - к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом распределителя импульсов, два триггера, выходы которых соединены соответственно с первыми входами в.торого и третьего элемек тов И, подключенные вторыми входами к соответствуклцим вшходам блока устаЬок, элементИЛИ, подключенный входами к выходам динамического регистра второго и третьего элементов И соответственно, и элемент задержки, прдключенный выходом к первому входу сумматора и входом - к первым входам первого и второго триггеров, второму входу первого элемента И и второму выходу генератора импульсов, причем второй вход сумматора подключен к выходу элемента ИЛИ з ,

Недостатками этого устройства являются его ограниченные функциональные возможности ,ввиду одноканальности контроля и сложности реализации вслучае многоканального контроля, поскольку аппаратные затраты растут пропорционально количеству каналов контроля.

Цель изобретения - упрощение устройства,.

Цель достигается тем, что многоканальное устройство для допускового контроля параметров, содержащее генератор импульсов,.подключенный первым выходом к первому входу блока регистрации через последовательно соединенные элемент задержки,сумматор и первый регистр, выход которого подключен к первому входу-первого элемента РШИ,второй выход генератора импульсов подключен ко второму входу блока регистрации и ко входу блока уставок, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, соединенных выходами со вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ, а вторыми входами - с выхрдами Соответственно первого и второго триггеров, первые входы которых подключены к первому выходу генератора импульсов, и в каждом канале одновибратор и последовательно соединенные третий элемент И, первый распределитель импульсов, блок сравнения и блок индикации, второй вход блока сравнения соединен с выходом одновЯбратора и с одним из третьих входов блока регистрации, вход одновибратора подключен ко вторбг выходу первого распределителя импульсов, а первые входы третьих элементов и - ко йторому входу сумматора, дополнительно введены второй регистр, второй распределитель импульсов и эле1«енты ИЛИ, выходы второго распределителя импульсов подключены ко вторым входам третьих элементов И, а вход - к первому выходу генератора импульсов, вход второго регистра.роадинен с выходом первого элемента ИЛИ

а выход - со вторым входом сумматора входы второго элемента ИЛИ подключены ко вторым -выходам первых распределит ыпей импульсов, а выход - ко второму входу первого триггера, входы третьего элемента ИЛИ соединены с третьим выходом первых распределителей импульсов, а выход - со вторым входом второго триггера. На чертеже изображена структурная зхема многоканального устройства для допускового контроля параметров.. Устройствр сРдержит рдновибраторы

I,генератор 2, импульсов,блок 3 уст вок, блоки 4 сравнения, блоки 5 индикации, блок 6 регистрации, первый регистр 7, сумматор 8, распределитель 9 импульсов, два триггера 10 и

II,элемент 12 задержки, элемент ИЛИ 13, три элемента И 14-16, два элемента ИЛИ 17 и 18, второй распределитель 19 импульсов второй регистр 2

Устройство работает следующимобразом.

Одновибраторы 1 преобразуют входные контролируемые параметры х,i 1,2,...N, где N - количество входных каналов, в импульсные сигналы, длительность которых пропорциональна величине входного сигнала.

Генератор 2 импульсов вырабатывает по первому выходу тактовые импульсы, с частотой f, а по второму выходу - синхронизирующие импульсы с частотой f/n , где п - количество двоичных разрядов динамического регистра 7.

Распределитель 19 импульсов из сигналов выхода , генератора 2 импульсов формирует на N своих выходах И последовательностей импульсов, действуквдих с частотой f/n- N .

Блок 3 уставок вырабатывает из тактовых импульсов две последовательности импульсов уставок, соответствующих нижней границе допуска Хц и полю допуска Xg - Хц , где х - верхняя граница допуска.

На первом выходе блока 3 уставок последовательно вырабатывается N последовательных двоичных кодов 2 -Хц., I в 1,2,...N, где п - количество разрядов первого регистра 7, N - количество входных каналов.

На втором выходе блока 3 уставок последовательно генерируются N последовательных двоичных кодов 2 -( х„), t 1,2,...N.

Двоичные крды уставок 2 - х и 2 - (xg - хцц ) , I «1,2... N, поступают послеяовательнР по порядку номеров, важная с мпадаоих разрядов, на вторые входы элементов И 15 и 16 / соответственно.

Первый регистр 7 содержит п двоичных разрядов и может хранить рдин двоичный код уставки. Второй регистр 20 содержит (N-l)n двоичных разрядов и может хранить N - 1 двоичных кодов

уставок. Последовательное соединение регистров 7 и 20 через элемент ИЛИ 13 образует динамический регистр, содержащий- N двоичных слоев по п разрядов в каждом.

Последовательное . соединение регистров 7 и 20 с сумматором 8 образует двоичный счетчик, выполняющий последовательно в N словак независимый счет синхронизирующих импульсов второго выхода генератора 2импульсов, которые через элемент .12 задержки поступают на первый вход сумматора 8 в моменты прохождения младшего разряда каждого слова.

В ре1зультате непрерывного независимого счета в N словах через определенные отрезки времени происходят переполнения счетчика, которые генерируются в виде сигналов переноса из п-го ра:эряда каждого слова на втором выходе сумматора 8.

Распределитель 19 управляет с помощью элементов И 14 распределением импульсов переноса из п-ых разрядов каждого слова по N параллельным каналам таким .образом, что импульс переполнения: в первом слове поступает на вход распределителя 9 первого канала, импульс переполнения во втором слове поступает на вход рапределителя 9 второго- канала и. т.д.

Распределители 9 каждого канала в свою очередь выполняют распределение импульсов переноса и п-го разряда соответствукадего слова по трем выходам.

- Работу устройства, функционирующего в непрерывном режиме генерации на выходах распределителей 9 импульсных сигналов, рассмотрим, например с момента генерации на втором выходе распределителя 9 первого канала выходного импульса, который запускает одновибратор 1 канала и через элемент ИЛИ 17 устанавливает по второму входу триггер 10 в единичное состояние.

Одновибратор 1 первого канала после срабатывания от запускающего импульса вырабатывает на выходе им-. пульсный сигнал, длительность которого пропорциональна величине входного сигнала по первому каналу.

Триггер 10 после установки его в единичное состояние от1фывает элемен И 15.

Двоичный код уставки по перве «у каналу 2 - х с первого выхода, блока уставок 3 через элементы И 15 и ИЛИ 13 поступает на вход регистра 20 записывая в него в первом слове начальный ДВОИЧНЫЙ код, соответствующий нижней границе допуска для первого канала,

Спустя время задержки в регистре 20 последовательный двоичный код уставки по первому каналу 2 - Хц поступает последовательно во времени.

начиная с младшего разряда, на второй вход сумматора 8, на первый вход которого поступает с выхода элемента 12 задержки синхронизирующий импульсмпадЫего разряда.

В результате суммирования суг«латором 8 двоичный код 2 - Кц увеличивается на единицу и новый двоичный код 2 - х„. + 1 с первого выхода сумматора 8 записывается в регистр 7.

После прохождения двоичного кода

0 2 - Хц через элемент И 15 триггер 10 сбрасывается по первому входу в нулевое состояние импульсом второго выхода генератора 2.

После установки триггера 10 в нуле5вое состояние элемент И 15 закрывается и поступление двоичного кода уставки на вход элемента ИЛИ 13 прекращается.

Двоичный код в первом слове 2 0- х„ I ч- 1 с выхода регистра 7через элемент ИЛИ 13.записывается в регистр 20, с выхода которого, спус.тя время задержки регистра 20, поступает на ; второй вход сумматора 8.

Сумматор 8 вновь увеличит двоич5ный код в первом слове на единицу и результат суммирования 2 - х + 2 записывается в регистр 7.

Так продолжается до тех пор, пока вовремя суммирования в первом слове

0 на втсфом выходе сумматора 8 не появится импульс переноса из п-го разряда. Это происходит спустя интервал , времени Хц п N/f после запуска одновибратора 1 первого канала. В этот

5 момент времени на первом выходе распределителя 19 действует импульс, отпирающий по вто|зому входу элемент И 14 первого канала, через который импульс переполнения со второго выхода

0 сумматора 8 поступает на вход распределителя 9 первого канала. Распредели-: тель 9 первого канала пропускает входной импульс на свой третий выход и прекращает действие сигнала на пер-, вой шине перв.ого выхода, который по5является в момент генерации импульса на втором выходе.

Таким образом, на первой шине первого выхода распределителя 9 первого канала вырабатывается импульс длиOтельность которого равна нижней границе допуска по первому каналу.

. Сигнал с первого выхода распределителя 9 поступает на первый вход блока .4 сравнения, на второй вход ко5тсфого подается выходной сигнал одновибратора 1.

Бели контролируемый параметр по первому каналу х меньше нижней 11раницы допуска Хц, то длительность

0 импульса на выходе одновибратора 1 будет меньше, чем длительность импульса на первом выходе распределителя 9.

В этом случае на первом выходе блока 4 сравнения формируется импульс5ный сигнал длительностью (х, - x)nM/ которыйJ поступая в блок 5 индикации приводит к срабатыванию элемента сигнализации на.выходе контролиру емого параметра по первому каналу эа пределы нижней границы допуска. Если контролируемый параметр по первому каналу больше нижней границы допуска, то длительность импульса на выходе одновибратора 1 больше, че длительность импульса на первой шине первого выхода распределителя 9, и сигнал на первом выходе блока сравне ния 4 отсутствует. . I После первого переполнения в перЬом слове сигнал переноса из п-го. разряда первого слова поступает с тр т-ьего вУхода распред елителя 9 первог канала через элемент ИЛИ 18 на второй вход триггера 11, устанавливая его в единичное состояние. Триггер 11 единичным выходом отпи рает элемент И 16. Двоичный код уставки поля допуска первого канала 2 - (xg XH ) о второго выхода блока 3 уставок через элементы И 16, ИЛИ 13 поступает на вход регистр 20, где записывается в первом слове. После прохождения всех разрядов двоичного кода 2 - (ъ- н t) через элемент И 16 триггер 11 сбрасывается в нулевое состояние импульсом второго выхода генератора 2. Двоичный счетчик, образованный последовательным соединением регистро 7 и 20, и сумматора 8 выполняет в первом слове счет импульсов младшего разряда, которые поступают с выхбда элемента 12 задержки, начиная с начального кода 2 - (Хп - х ). Спустя интервал времени (xj, - х ) п H/f после первого переполнения, в первом слове происходит его второе переполнение и на втором выходе сумматора 8 появляется сигнал переноса из п-го. разряда первого слова, кот.орый через элемент И 14 первого канала открытый сигналом первого выхода распределителя 19, проходит на вход распределителя 9 первого канала. В результате на второй шине первого выхода распределителя 9 появляется сигнал, который действует до следуквдего (третьего) переполнения первого слова Если контролируемый параметр х больше верхней границы допуска Хд, то импульс на выходе одновибратора 1 действует некоторое время после.второго переполнения первого слова. Совпадение заднего фронта выходного импульса одновибратора 1 с передним фронтом импульса на второй шине первого выхода распределителя 9 выделяется блоком 4 сравнения, на втором выходе которого образуется импульс длительностью (Х - xg) п N/f. Выходной им.пульс блока 4 сравнения поступает в блок индикации и приводит к срабатыванию элемента сигнализации 0выходе контролируемого параметра по первому каналу за пределы верхней границы допуска. Если контролируемый параметр по первому каналу меньше верхней границы допуска, то сигнал на втором выходе блока 4 сравнения отсутствует, так как импульс на выходе одновибратора 1Заканчивается раньше, чем начинает действовать импульс на второй шине первого выхода распределителя 9. После второго переполнения первого слова двоичный счетчик, образованный регистрами 7, 20 и сумматором 8, выполняет счет в первом слове с нулевого начального кода. Поэтому трерье переполнение первого слова происходит спустя интервал времени .M/f после второго переполнения. Третье переполнение в первом слове, поступая со второго выхода сумматора 8 через элемент и 14 первого канала на вход распределителя 9 первого канала, прекращает действие сигнала на второй шине первого выхода распределителя 9 и приводит к генерации импульса на его втором выходе. Импульс со второго выхода распределителя 9 первого канала запускает одновибратор 1 первого канала и через элемент ИЛИ 17 устанавливает триггер 10 в единичное состояние. Цикл работы устройства по первому каналу повторяется аналогичным образом. Таким же образом выполняется допусковой контроль по всем остальным каналам. Двоичный счетчик образованный регистрами 7, 20 и сумматором 8, выполняет независимый счет во всех словах, а импульсы - переносы из п-го разряда каждого слова, образующиеся на втором выходе сумматора 8, распределяются распределителем 19 в соответствующий канал на вход соответствующего распределителя 9. Наличие дополнительного регистра 20 и дополнительных элементов ИЛИ 17 18 обеспечивает запись двоичных кодов уставок нижней .границы допускаи поля допуска независимо для каждого контролируемого параметра, что позволяет использовать многоканальное устройство для допускового контроля различных по своей физической природе параметров с различными знат чениями границ допуска. Устройство, кроме качественных оценок контролируемых параметров, выполняет количественную регистрацию отклонений от нижней и верхней границы Допуска по каждому контролируемому параметру в отдельности. Количественная оценка фиксируется блоком б регистрации после окончания действия выходного импульса одновибратора 1 соответствующего канала посредством считывс1ния двоичного кода с выхода регистра 7 по синхронизирующим сигналам генератора 2 импульсов. Если контролируемой параметр i-ro канала меньше нижней границы допуска для этого канала, то в момент окончания выходного импульса одновибратора 1 i-ro кнала в регистре 7 соДбржится двоичный код ( х ), т.е. дополнительный код отрицательного .отклонения контролируемого параметра по j-му каналу от нижней грани.цы допуска Хц. . Если контролируемый параметр по i-му каналу больше верхней границы допуска, то в момент окончания вы содного импульса одновибратора 1 i-ro канала в регистре 7 содержится двоичный код величины х - Xg. , т.е. прямой код положительного отклонения кон тролируемого параметра по i гму ка.налу от верхней границы допуска хj,- . Количественные оценки отклонений от верхней и нижней границ допуска по каждому контролируемому каналу могут быть выведены на перфоленту(перфокарту) ,цифропечать,цифровую индикацию и выданы на управляющую вычислительную машину. Технические преимущества предлага мого многоканального устройства для допускового контроля заключается в его упрощении. По сравнению с известным устройс вом аппаратурные затраты которого растут пропор ционально количеству вхо ных каналов М, в предлагаемом устройстве вместо N сум1/1аторов используется всего один, вместо N регистрЬ требуется два регистра, аппаратурные затраты которых в случае реализации их на линии задержки (например магнитострикционной или ультразвуковой) не зависят от количества разрядов, так как при изменении- емкости регист ра изменяется только время задержки или частота тактовых импульсов. Остальные дополнительные затраты предлагаемого устройства (два элемента ИЛИ 17-18 и дополнительный распределитель 19 импульсов) ниже, чем соответствующие дополнительные затраты известного(2н триггеров,2N элементов И, N элементов ИЛИ). Таким образом, аппаратурные затра ты сокращены не менее, чем на N-1 сумматор и N-2 регистра, где N - ко личество параллельных входных канало Формула изобретения Многоканальное устройство для допускового контроля параметров, ордер жащее генератор импульсов,подключенный первым выходом к первому входу блока регистрации через последовательно соединенные элемент задержки,сумматор и первый регистр, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй выход генератора импульсов подключен ко второму входу блока регистрации и ко входу блока уставок, первый и второй выходы которого подключены к первьгм входам соответственно первого и второго элементов И, соединенных выходами со и третьим входами первого элемента -ИЛИ, а вторыми входами - с выходс1МИ соответственно первого и второго триггеров первые входы которых подключены к первому выходу генератора импульсов и в каждом канале однови5ратор и последовательно соединенные третий элемент И, первый распределитель импульсов, блок сравнения и блок индикации, второй вход блока сравнения соединен с выходом одновибратора и с одним из третьих входов блока регистрации, вход одновибратора подключен ко второму выходу первого распределителя, импульсов, а первые входы третьих элементов И - ко второму входу сумматора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, введены второй регистр, второй распределитель импульсов и элементы ИЛИ, выходы второго распределителя импульсов подключены ко вторым входам третьих элементов И, а вход - к первому выходу генератора импульсов, вход второго регистра соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход со вторым входом сумматора, в:ходы второго элемента ИЛИ подключены ко вторым входам первых распределителей импульсов, а выход - ко второму входу первого триггера, входы третьего элемента ИЛИ соединены с третьим выходом первых распределителей импульсов, а выход - со вторым входом второго триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №501369/18-24, кл. G 06 F 15/46,1978. 2.Авторское свидетельство СССР 607190/18-24, кл. G 05 В 23/02, 1978. . 3, Авторское свидетельство СССР по заявке 2683265/18-24, кл. G 06 F 15/46, 1978 (прототип)

Канал 1

KoHOAff