Многоканальное устройство для контроля параметров Советский патент 1982 года по МПК G05B23/02 G06F17/00 

3 ствующих регистров сдвига. Единичные входы триггеров коммутатора образуют первую группу входов коммутатора и соединены с динамическими выходами переполнения регистров сдвига, элемент ИЖ коммутатора входами соединен с единичными выходами его триггеров, выход элемента ИЛИ образует первый выход коммутатора, первая группа элементов И коммутатора соединена последовательно, их вторые входы соединены с нулевыми выходами триггеров коммутатора, а первый вход первого эле мента И этой группы соединен с выходом элемента ИЛИ коммутатора,перв ходы элементов И второй группы ком мутатора соединены с единичными выходами его триггеров, а вторые вход с первыми входами элементов И перво группы данной цепи, выходы элементов И второй группы образуют первую группу выходов коммутатора, соединенную со входами установки в ноль соответствукядих одноименных регистров сдвига, третья группа элементов И коммутатора первыми входами соединена с выходами элементов И второ группы данной цепи, вторыми входами - со входом управления коммутатора а выходами - с нулевыми входами9грнгге рон одноименной цепи. Первая матрица ключей первыми входами соединена с выходами элементов И второй, группы, вторые ее входы образуют вторую группу входов коммутатора и соединены со входами устройства. Вторая матрица ключей первыми входами соединена . с выходами элементов И второй группы, вторые ее входы образуют третью группу входов коммутатора а выходы матриц ключей образуют вто рую группу выходов коммутатора. Кодер адреса параметра входами соединен с первой группой выходов коммутатора. Блок установок выходами сое динен с третьей группой входов коммутатора. Блок сопоставления входами соединен со второй группой выходов коммутатора. Логический блок пе вым входом соединен с выходом кодера адреса, вторым входом - с первым выходом блока сопоставления, а первым выходом - со входом управления коммутатора. Аналого-цифровой преоб разователь информационным входом со динен со вторым выходом блока сопоставления, выходом - с третьим входом логического блока. Первые эле94менты ИЛИ входами соединены с прямыми статическими выходами, кроме выхода переполнения, регистров сдвига, а выходами - со вторыми входами первых элементов И данной цепи. Второй элемент ИЛИ входами соединен с выходами первых элементов ИЛИ, Второй элемент И первым входом соединен со вторым выходом логического блока, вторым входом - с выходом второго элемента ШШ, а выходом - со входом управления генератора импульсов. Элемент ШШ-НЕ входами соединен с прямыми динамическими выходами переполнения регистров сдвига, а выходом с третьим входом второго элемента И. Элемент НЕ входом соединен с первым выходом коммутатора, а выходом - с четвертым входом второго элемента И. Устройство посредством аналогоцифрового преобразователя производит преобразование аналоговой величины параметра в дискретную за время составляющееХй -ti--Ai-где ДХ шаг квантования по величине сигнала, ДЬ - время для одного шага квантования t3. Недостатком устройства является то, что с уменьшением шага квантования, при постоянном периоде тактового генератора АЦП, увеличивается точ ность, но увеличивается время квантования, что ведет к инерционности и снижению достоверности результатов контроля. Цель изобретения - повьш1ение быстродействия устройства контроля. Для достижения поставленной цели в устройство адаптивного автоматического контроля введены блок кодирования порогового отклонения, И групп из УМ элементов И (где VH число формирователей сигнала, И число групп формирователя сигнала) и И элементов ИЛИ, при этом первые входы каждого из элементов И 1 -ей группы подключены к соответствую щим Ч-ым выходам каждого из формирователей сигнала, вторые входы кавдого из элементов И 4-ой группы соединешл с адресными выходами адаптивного коммутатора и со входом установки в ноль W-го регистра сдвига, выходы элементов И каждой групш соединены со входами со- ответствующего элемента ШШ, а выходы всех элементов ИЛИ соединены с соответствуннцими входами блока кодирования порогового отклонения выходы которого подключены ко входам управления аналого-цифрового преобразователя, сигнальный вход каждого формирователя сигнала является сигнальным входом устройства. Каждый формирователь сигнала содержит М групп пороговых элементов, трехвходовые элементы ИЛИ, двухвходовые элементы ИЛИ и элементы ЗАПРЕТ, причем входы всех пороговых элементов каждой группы объединены и являются сигнальным входом формирователя сигнала, выходы пороговых элементов И-ой группы соединены с первыми двумя входами трехвходового элемента ИЛИ, а выходы пороговых элементов остальных групп подклю- чены к первым входам элементов ЗАПРЕТ соответствующей группы, вторые входы которых кроме элементов ЗАПРЕТ ( группы, соединены с выходами соответствукнцик двухвходовых элементов ИЛИ, выходы которых соединены с выходами пороговых элементов двух следующих по порядку групп, а вторые входы элементов ЗАПРЕТ (п-1)-ой группы соединены с со ответствующими выходами пороговых элементов И-ой группы, выходы элементов ЗАПРЕТ соответствующей групп подключены к первым двум входам тре входового элемента ИЛИ соответствующей группы, третий вход каждого из которых соединен с управлякяцим входом соответствующей группы формиров теля сигналов, выходы элементов ИЛИ являются выходами формирователя сиг налов. Функциональная схема предлагаемого устройства адаптивного автоматического контроля показана на фигу рах. На фиг. 1.приведена структурная схема устройства адаптивного автоматического контроля, на фиг. 2 структурная схема формирователя 1 с налов, на фиг. 3 - структурная схема адаптивного коммутатора 5. . Устройство адаптивного автоматического контроля содержит формирова тели 1 сигнала величины отклонения контролируемого параметра по числу контролируемых параметров сигнала, сигнальные входы которых образуют входы устройства контроля,Уп-разрядные регистры 2 сдвига, прямые динамические входы которых подключены поразрядно к выходам формирователей сигнала. Генератор 3 импульсов выполнен управляемым, т.е. при наличии единичного потенциала на его управляющем входе, на его выходе, соединенном через вторые элементы И 4 с шинами сдвига регистров 2, появляются тактовые импульсы.Входы устройства соединены также с первой группой входов адаптивного коммутатора 5, первая группа выходов которого соединена со входами шифратора 6 адреса параметра. Шифратор 6 адреса предназначен для кодирования адреса обслуживающего контролируемого параметра. К следукяцей группе входов коммутатора 5 подсоединены выходы блока 7 формирования установок который служит для выдачи блоку 8 сравнения эталонных напряжений . Вторая группа выходов коммутатора 5 подключена ко входам блока 8, логический блок 9, анализирующий информцию о контролируемых параметрах, распознакщих состояние объекта контроля, первым входом соединен с выходом дешифратора 6, вторым входом - с первым выходом блока 8 сравнения, а первым выходом - со входом управления коммутатора 5. Аналого-цифровой преобразователь 10 информационным входом соединен со вторым выходом блока 8, а выходом - с третьим входом логического блока 9. Элементы ИЛИ 11 входами соединены с прямыми стати-, ческими выходами, кроме выходов переполнения, регистров 2 сдвига, а выходами - со вторыми входами элементов И 4 данного канала. Элемент ИЛИ 12 входами соединен с выходами элементов ШЫ 11. Элемент И 13 пер- вым входом соединен со вторым выходом логического блока 9, вторым входом - с выходом элемента ИЛИ 12, а выходом - со входом управления генератора 3 импульсов. Элемент ШШ-НЕ 14 входами соединен с прямыми динамическими выходами переполнения регистров 2 сдвига, а выходом - с третьим входом элемента И 13. Элемент НЕ 15 входом соединен с первым выходом коммутатора 5, а выходом - с четвертым входом элемента И 13. Элементы И 16 первыми входами соедине- . ны с выходами формирователей 1, а вторыми входами - со входами установки .в ноль соответствукяцих регист7

ров 2. Элементы ШШ 17 входами соединены с выходами элементов И I6 одноименных выходов формирователей 1. Блок 18 кодирования порога отклонения входами соединен с выходами элементов ИЛИ 17, а выходами со входами управления аналого-цифрового преобразователя 10. Пороговые элементы 19 входами объединены в пределах одного формирователя1 и образуют его вход, являют(ийся входом устройства. Трехвходовый элемент ШМ 20 цепи наивысшего порога- срабатывания двумя входами соединен с выходами обоих пороговых элементов 19 цепи данного порога срабатывания. В цепях с порогом срабатывания отличных от наивысшего установлены элементы ЗАПРЕТ 21, первые входы которых соединены с выходами одноименных пороговых элементов 19 цепи данного порога срабатывания, вторые входы - с выходами одноименных пороговых элементов 19 цепи предыдущего, по степени убывания, порога срабатывания, а выходы - со входами трехвходовых элементов ИЛИ 20, третьи входы которых Являются контрольными входами формирователей 1. Двухвходовые элементы ИЛИ 22 входами соединены со входами одноименных элементов ЗАПРЕТ 2 цепи данного порога срабатывания, а выходами - со вторыми входами одноименных элементов ЗАПРЕТ 21 следующей по степени убывания порога срабатывания цепи формирователя. Тригеры 23 коммутатора 5 единичными входами образуют первую группу входов коммутатора 5 и соединены с выходами переполнения регистров 2 сдвига. Элемент ИЛИ 24 входами соединен с единичными выходами триггеров 23, выход элемента ШШ 24 образует

первый выход коммутатора,5. Первая группа последовательно соединенных элементов И 25 вторыми входами соеднена с нулевыми выходами тригтеров 23, первый вход первого элемента И 25 этой группы соединен с выходом элемента ШШ. 24. Вторая группа элементов И 26 первыми входами соединена с единичными выходами триггеров 23, вторыми входами - с первымн входами элементов И 25 данной цепи, выходы элементов И 26 образую первую группу выходов коммутатора 5 и соединены со входами установки

5398

в ноль соответствующих регистров 2. Элементы И 27 образуют третью группу элементов И, первыми входами они соединены с выходами элементов

5 И 26 данной цепи, вторыми входами со входом управления коммутатора 5, а выходами - с нулевыми входами триггеров 23 данной цепи. Первая матрица элементов И 28 первыми входами соединена с выходами элементов И 26, вторые ее входы образуют группу входов коммутатора 5 и ,соединены со входами устройства. Вторая матрица элементов И 29 первыми

15 входами соединена с выходами элементов И 26, вторые ее входы образуют третью группу входов коммутатора 5, выходы матриц элементов И 28 к 29 образуют вторую группу выходов коммутатора 5.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда все контролируемые параметры находятся

5 в заданных зонах допуска и, таким о.бразом, контролируемый процесс протекает без отклоненийj устройство адаптивного автоматического контроля находится в дежурном режиме: на выхоQ дах формирователей 1 - нулевые потенциалы, регистры 2 сдвига находятся в исходном нулевом состоянии, генератор 3 импульсов - в заторможенном состоянии, поскольку на его управляющем входе нулевой потенциал, подаваемый с выхода элемента И 13, так как на двух его входах, соответственно соединенных с выходами элементов ШШ-НЕ 14.и ИЛ11 12 нулевые потенциалы. При отклонении одного или нескольких параметров, являкщихся случайными функциями времени, за пределы допусковой зоны срабатывают соответствующие пороговые элементы 19 форj мирователей 1. Пусть в момент -t одновременно вышли из допусковой зоны контролируемые параметры с порядковыми номерами ij , и 6 N , причем за верхнюю границу вьшли параметр (3 , достигнув второго уровня, и параметр е, достигнув самого высокого (уровня) порога срабатыванияУлуровня, за нижнюю границу поля допуска вьше,: параметр, достигнув четвертого уровня. Выходы параметров за уровни с одинаковыми порядковыми номерами верхней и нижней области отклонений разнозначны. Итак, срабатывают первый и второй пороговые элементы 99 19 цепей верхней области d формиров теля 1, все VV1 пороговых элементов 19 верхней области 6 формирователя 1 и 1-4-ый пороговые элeмe ты 19 ни ней области f формирователя , Появи шиеся на выходах формирователей 1 сигналы представляют собой так назы ваемые Ш-элементные единичные кодовые сигналы, положение единичного элемента в которых отображает величину отклонения параметра от допусковой зоны. Т.е. сигналы, отображакяцие значение отклонений d , и С параметров от нормы, будут ( 01000 ..,00,00010...00, 00000...01. Такие коды получаются в результате наличия в цепях формирователей элементов ЗАПРЕТ и функционной связи между ними, они будут зафиксированы в а , f и 6 регистрах 2. В результате чего на выходах элементов ИЛИ (3 , и 6 каналов появляются единичные потенциалы, которыми будут подготовлены элементы И 4 а , и е регистров 2 сдвига. Одноьременно интегральным единичным сигналом с выхода элемента ИЛИ 12 посредством элемента И 13 запускается управляe ый генератор 3 импульсов. Импульс с выхода генератора 3 через элементы И 4 поступают на шины сдвига регистров 2 каналов d , и е , а в случае появления отклонения от по ля допуска параметров в других каналах в них происходят вьш1еописанные изменения, т.е. исключается потеря информации. В результате по первому импульсу с генератора 3 на выходе переполнения 6 регистра 2 появляется импульс, который посредством элементов ИЛИ-НЕ 14 и И 13 останавливается генератор 3, этот импульс фиксируется соответствукщим С триггером 23 коммутатора 5. Таким образом, устройство, установив приори тет среди контролируемых параметров, TeKyi 5ie значения которых находятся вне зоны допуска, начинает обслуживание параметра с наибольшим отклонением, в нашем примере, 6 параметра. Сигналы, зафиксированные в d и f регистрах 2 сдвинуты на один разряд. На 6 выходе адаптив ного коммутатора 5 появляется единичный сигнал, который посредством шифратора 6 адреса параметров представляется кодовым сигналом адреса и фиксируется логическим блоком 9. . 10 Одновременно единичным сигналом соответствующий е регистр 2 сдвига переводится в нулевое состояние, а также открываются элементы И 16 в контролируемого параметра и v элементный .единичный кодовьш сигнал (ООО...ОО с выхода е формирователя I через элементы ШШ 17 поступает на вход блока 18 кодирования величины порога отклонения. На выходе блока 18 будет двоичный кодовый сигнал величины отклонения 6 контролируемого параметра, который поступает на входы управления аналого-цифрового преобразо- вателя. Срабатывание С-го триггера 23 приводит к надежному удержанию через цепь элементов ИЛИ 24, НЕ 15 и И 13 генератора 3 импульсов в заторможенном состоянии. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 24, проходя через последовательную цепь элементов И 25 с порядковыми 1,2,3,..., 6-1 и через элемент И 26 с 6 номером, поступает как на б-ый вход шифратора 6 адреса параметра, так и €-ые управ-лякап е входы матриц элементов И 28 и 29. Сигнал с 6-ого выхода коммутатора 5, соединенного со входом установки в ноль е-го регистра 2, переводит последний в исходное нулевое состояние. Текущие и номнальные (уставка ) значения контролируемого е-го параметра поступают через соответствующие открытые элементы И матриц 28 и 29 на входы блока 8 сравнения который вьщает логическому блоку 9 знак отклонения. Аналоговый сигнал, отклонения контролируемого в-го параметра с другого выхода блока 8 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 10. Аналого-цифровой препреобразователь 10 (предполагается последовательного счета ) на.чинает квантование не с нулевого уровня, а с уровня пропорционального уровню срабатывания т-го порогового элемента 19. Результаты.операций кодирования адреса и величины отклонения текущего значения 6-го параметра от номинального и знак отклонения фиксируются логическим блоком 9. Начиная с момента фиксации кода адреса и знака параметра и до момента фиксации кода величины отклонения этого параметра, индикации, выработки сигнала, принятия согласно этой информации решения по . управлению объектом контроля , с выхода логического блока 9 подается нулевой потенциал на вход элемента И 13, n тем самым генератор 3 удерживается заторможенном состоянии. По окончании этого процесса на первом и втором выходах логического блока 9 появляются единичные сигналы, тем сам е триггер 23 коммутатора 5 устанавл вается в исходное нулевое состояние, на выходе элемента НЕ 15 появл ется единичш 1Й сигнал, срабатывает элемент И 13, запускается генератор 3. Импульсы с выхода генератора 3 п ступают на шины сдвига только . ( в н шем примере) с9 и ; регистров 2 через открытые элементы И 4 этих реги стров, осуществляя операцию сдвига над кодами, записанным в и i регистрах 2. Этот процесс сдвига продолжается до момента появления единичного импульса на динамическом выход Vn-ro разряда регистра 2, если за это время остальньми регистрами 2 не бьши зафиксированы сигналы отклонений превосходящих по своему амплитудному значению сигналов ранее зафиксированных в d и 1регистрах 2. Появление единичного сигнала на динамическом выходе Vyi-ro разряда регистра 2 приводит к останову геигратора 3, срабатыванию триггера 23 ком мутатора 5, кодированию адреса и текущего значения отклонения параметра, приведению f регистра 2 в исходное нулевое состояние, выработка скорректированного сигнала принятия решения по управлению объектом контроля согласно имеющейся информации о значениях 6 и f параметров, п1риведению fpHrrepa 23 в исходное состояние. Затем устройство приступает к обслуживанию последующего параметра, согласно динамического приоритета (текущего значения параметров относительно зоны допуска и соотношений параметров мелдцу собой), В случае появления на выходах формирователей 1 одинаковых кодов либо такого распределения моментов пoявлel ия кодов и их значений, которое приводит к одновременному появлению единичных сигналов на динамических выходах переполнения(1гм-го разряда) двух и более регистров 2, эти единичные сигналы фиксируются одновременно соответствующими триггерами 23 коммутатора 5. Устройство приступает к последовательному обслуживанию этих параметров 9J2. согласно уже статического приоритета, т.е. в порядке возрастания порядковых номеров параметров. Как уже указывалось, параметры наделяются соответствующими порядковыми номерами согласно распределению вероятностей выхода контролируемых параметров за зону допуска. При необходимости циркулярного или выборочного контроля либо, осуществления самоконтроля устройства подают импульсы запуска на контрольные входы формирователей I, работа устройства при этом аналогична вышеописанному алгоритму. Результаты автоматического контроля технологического процесса (объекта контроля) являются исходной информацией для принятия решения по управлению этого процесса. Очевидно, что момент получения достоверных результатов и принятия имеет неоценимое значение, т.е. чем меньше разница во времени медцу моментами отклонения параметра за поле допуска и принятия решения по его восстановлению, тем более эффективно работает устройство. Предлагаемое устройство за счет наличия блока 18 величины порога отклонения с элемента И 16, ИЖ 17 И управления уровнем начала квантования аналого-цифровым преобразователем 10 позволяет сократить временные затраты на операцию контроля . Формула изобретения 1. Многоканальное устройство для контроля параметров по авт. св. № 744616, отличающ.ееся тем, что,- с целью повьш1ения быстродействия, в него введены блок кодирования порогового отклонения, И групп из VYI элементов И (где hi - чиспо формирователей сигнала. И- число групп формирователя сигнала) и И элементов ИЛИ, при этом первые входы каждого из элементов И i-и группы подключены к соответствующим - -ым выходам каждого из формирователей сигнала, вторые входы кавдого из элементов И -i -и группы соединены с адресными выходами адаптивного коммутатора и со входом установки в ноль регистра сдвига, выходы элемен139П

тов и каедой группы соединены со входами соответствующего элемента ИЛИ, а выходы всек элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами блока кодирования порогового отклонения, выходы которого подключены ко входам управления аналого-цифрового преобразователя, сигнальный вход каждого формирователя сигнала является сигналышм входом устройства.

2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что каждый формирователь сигнала содержит У групп пороговых элементов, трехвходовые элементы ИЛИ, двухвходовые элементы ШШ и элементы ЗАПРЕТ, причем входы всех пороговых элементов каждой группы объединены и явля) тся сигнальным входом формирователя сигнала, выхода пороговых элементов -й группы соединены с первыми двумя входами трехвхоДового элемента ШШ, а выходы пороговых элементов остальных групп подключены к первым входам элементов ЗАПРЕТ соответствующей группы, вто14

рые входы которых, кроме элементов ЗАПРЕТ (и-1)-ой группы, соединены с выходами соответствующих двухвходовых элементов ИЛИ, выходы которых соединены с выходами пороговых элементов двух следунщих по порядку групп, а вторые входы элементов ЗАПРЕТ (И-1)-ой группы соединены с соответствугацими выходами пороговых элементов группы, выходы элементов ЗАПРЕТ соответствующей групт пы подключены к первым двум входам трехвходового элемента ИЛИ соответЬтвуняцей группы, третий вход каждого из которых соединен с управляющим входом соответствующей группы формирователя сигналов, выхода элементов ШШ являются выходами формирователя сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1, Авторское свидетельство СССР № 744616, кл. G 06 F 15/46, 1978 (прототип).

Риг. 1