Устройство для контроля технологических параметров Советский патент 1982 года по МПК G05B19/4068 

( УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам контроля и управления, и может быть использовано для оперативного представления информации оператору на пуль- тах управления в АСУ ТП,системах централизованного контроля и пультах управления автоматизированным экспериментом, например, для контроля рабо- ,д ты загрузочных устройств и поведения конструкции при прочностных испытаниях авиационных конструкций.

Известно устройство для контроля технологических параметров, использу-15 емое на пульте управления в АСУ ТП и системе централизованного контроля, которое содержит видеоконтрольное устройство с генераторами строчной и кадровой развертки, соединенное с 20 блоком управления, блоком формирования компенсирующего напряжения и через блок формирования отрезков и нуль орган с коммутатором, соединенным с ПАРАМЕТРОВ

выходами блока эталонных сигналов, блока вызова параметров и с входом аналого-цифрового преобразователя, другой вход которого соединен с выходом блока вызова параметров, а выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами блока формирования цифр и блока формирования отрезков, блок управления соединен с блоIKOM вызова параметра и генератором тактовых импульсов, блок формирования компрессируюещго напря- ; жения соединен с входом нуль-органа, а выход блока формирования цифр соединен с входом смесителя видеоконтрольного устройства 1 .

Недостатком указанного устройства является низкая точность (+3 при визуальном считывании информации), являющаяся следствием того, что преобразование входной величины в отображаемый ,параметр осуществляется с использованием аналоговых элементов таких, как генератор компенсирующего SS напряжения, нуль-орган, источник эталонного напряжения, которым присущи большие погрешности, вызванные нелинейностью и нестабильностью их характеристик. Кроме того, оператор вынужден постоянно работать с визирной линией на экране устройства, контролируя и . регулируя процесс, что вызывает повышенную утомляемость оператора и не обеспечивает быстрого и точного считывания информации. Это вносит доподнительную субъективную ошибку в работу устройства, еще более бнижая его точность. Наиболее близким к пре.дпагаемому по технической сущности является устройство, содержащее коммутатор, входы которого подключены к выходам нормирующих усилителей, а выход ,-,к входу аналого-цифрового преобразователя, блок управления, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора, а второй выход - к второму рходу аналого-цифрового преобразователя, многоканальный промежуточный преобразователь, каждый из каналов которого содержит последовательно соединенные регистр, элемент сравнения, триггер и элемент И. Первые входы регистров всех каналов подключены к третьему выходу блока управления, вторые входы - к выходу аналого-цифрового преобразователя, а третьи входы служат для приема входной информации в цифровой форме. Выходы элементов И .всех каналов подключены к соответствующим первым входам формирователя сигнала, выход которого подключен к входу блока визуального отображения информации . Первый выход блока синхронизации подключен к входу блока управления, второй выход через функциональный преобразователь соединен с вторыми входами элементов сравнения, третий выход блока синхронизации подключен к вторым входам триггеров, четвертый выход через-формирователь интервалов времени соединен с вторыми входами элементов И, пятый выход через масштабирующий блок - с вторым входом формирователя сигнала. Шестой выход блока синхронизации соединен с входом блока визуального отображения информации, выходы: которого соединены с входами блока синхронизации 2 Недостатком такого устррйстаа является то, что вывод измерительной информации возможен только на экран, 4 черно-белого видеоконтрольного устройства. Вследствие этого отсутствует возможность дополнительного кодирования цветом отображаемой измерительной информации при группировании параметров по агрегатнр-модульному, функционально-технологическому или другому признаку. В то же время инженерно-психологические исследования подтверждают- эффективность группирования параметров по одному из признаков с присвоением группе соответству|рщего цветового кода для повышения наглядности, скорости считывания и повышения пропускной способности че-. лбвека-оператора. В черно-белом видеоконтрольном устройстве для тех же целей приходится прибегать к буквенноцифровым обозначениям, что затрудняет и замедляет процесс считывания измерительной информации. Кроме этого, выделение параметра, вышедшего за пределы допустимых значений, в таком устройстве осуществляется миганием соответствующего параметра, что также затрудняет восприятие и снижает ТОЧНОСТЬ считывания количественного значения данного параметра. Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства за счет цветового кодирования групп отображаемых параметров и цветового выделения параметров, вышедших за пределы допустимых -Значений. Поставленная цель достигается тем. что устройство для контроля технологических параметров, содержащее блок синхронизации, первый выход которого связан с первым входом блока управления, первый формирователь сигналов и последовательно соединенные блок нормализаторов, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и многоканаль- . ный промежуточный преобразователь цифровой информации, каждый, канал ко торого состоит из последовательно включенных регистра, первого эле,мента сравнения, первого триггера и первого элемента И,- первые входы первого формирователя сигналов соединены С выходами первых элементов И, з выход - с первым входом блока индикации, первые входы регистров подключены к входу многоканального промежуточного преобразователя цифровой информации, второй выход блока синхронизации через функциональный преобразователь соединен с вторыми входами первых элементов сравнения, третий выход - с вторым входом каждого первого триггера, с|етвертый выход через формирователь интервалов времени - с вторым входом каждого первого элемента И, пятый выход через масштабирующий блок - с вторым Bxpjf oM первого формирователя сигналов, а шестой выход - с вторым входом блока индикации, выход которого связан с входом блока синхронизации, причем второй вход блака управления подключен к выходу задатчика допустимых значений первый, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами, коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и каждого регистра, дополнительно содержит второй элемент сравнения, второй формирователь сигналов и в каждом канале многоканапьного промежуточно го преобразователя цифровой информации логический блок, состоящий из второго и третьего элементов И и второго триггера, первый вход второго элемента сравнения подключен к выходу функциональног о преобразователя, второй вход т к четвертому выходу блока управления, а выход - к первым входам каждых второго и третьего элементов И, второй вход каждого второго элемента И соединен с первым выходом со.ртветствующего первого триггера, а выход - с первым входом соответствующего второго триггера, второй вход каждого третьего элемента И связан с вторым выходом соответствующего перво го триггера, а выход - с вторым входом соответственно второго триггера, выход каждого второго триггера подключен к первому входу второго формирователя сигналов, второй вход кото рого соединен с выходом формирователя интервалов времени, а выход - с третьим входом блока индикации. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управления. Устройство (фиг. 1) содержит блок Iнормализаторов, коммутатор 2, аналого-цифровой преобразователь 3 блок k управления, задатчик 3 допустимых значений, регистры 6, первый элемент 7 сравнения, первый триггер 8 и первый элемент И 9. вторые элементы И 10 IIи второй триггер 12, многоканальный промежуточный преобразователь 13 ци(й}овой информации, второй и первый 15 формирователи сигналов, блок 16 индикации, функциональный преобЭ . 6 разователь 17 блок 18 синхронизации, второй элемент 19 сравнения, формирователь 20 интервалов времени, масштабирующий блок 21 и логический блок 22. Блок 4 управления содержит . 2) дешифратор 23 каналов, дешифратор 2k сигналов записи, счетчик 25, формирователи 26 сигналов, дешифратор 27, счетчик 28 строк, инверторы 29, 30. Устройство работает следующим образом. Формирование изображения технологических параметров на экране блока ,16 осуществляется в виде вертикальных столбцов, высота которых пропорциональна значению параметров, цвет свечения параметров, не превышающих установленные пределы, соответствует выбранному алгоритму цветового кодирования, а считывание значений параметров осуществляется с прямолинейных и индивидуальных для каждого параметра шкал. Параметры, превысившие допустимые значения, индицируются красным цветом. Формирование изображения параметров на экране блока 16 представляет собой отыскание логической функции конъюнкции от периодических импульсных сигналов и управление токами красного, зеленого и синего лучей электроннолучевой трубки (ЭЛТ) в соответст.вии с найденной функцией. Причем частота первого импульсного сигнала совпадает с частотой кадровой развертки, а его длительность пропорциональна значению параметра. Частота второго импульсного сигнала совпадает с частотой строчной развертки, а фазовое смещение относительно начала строчной развертки определяет положение отображаемого параметра вдоль горизонтальной оси на экране видеоконтрольного устройства. Параллельное преобразование входных параметров в пропорциональные временные интервалы в течение каждого телевизионного кадра осуществляют с помощью регистров 6, элемента 7, триггера 8 и функцио нального преобразователя 17. Блок k обеспечивает последовательHde подключение входных параметров через блок 1 и коммутатор 2 к входу преобразователя 3 и запись получен-. ного кода в соответствующие регистры 6. Параметры коммутатора 2, преобразователя 3 и блока А выбраны так, что обеспечивают в течение каждого телевизионного кадра последовательное преобразование m входных параметров (гдет - число одновременно отображаемых параметров на экране) из аналоговой формы в цифровую с записью результата в соответствующие регистры 6 Формирование изображения на экране устройства начинается с приходом в блок 18 с выхода блока 16 очередного импульса гашения обратного хода луча кадровой развертки. Передним фронтом этого импульса блок 18 сбрасывает в нулевое состояние преобразователь 17 а триггеры 8 устанавливает в еди ничное состояние. По Заднему фронту этого импульса на вход преобразовате ля 1 7 с выхода генератора строчной развертки блока через блок 18 начинают поступать строчные синхроимпуль сы. На выходе преобразователя 17 в цифровом виде формируют Линейно нарастающую функцию. При достижении этой функцией .величин, хранящихся в регистрах 6, срабатывают элементы ,7 и соответствующие триггеры 8 сбрасываются в нулевое состояние. Таким образом, в течение каждого кадра по всем каналам преобразователя 13 происходит параллельное преобразование входных величин в пропорциональнее временные интервалы. Одновременно с этим с помощью . элементов 19 осуществляют сравнение кодов, соответствующих допустимому значению входных величин и текущему значению развертывающей функции, В момент равенства этих кодов элемент 19 вырабатывает импульс, поступающий на элементы 10 и 11. Если входная величина ни в одном из каналов не превышает допустимое значение, то все триггеры 8 к данному моменту времени находятся в нзупевом состоянии и импульс с выхода элемента 19 пройдя через элемент И 11, устанавли вает все триггеры 12 (признака цвета также в нулевое состояние. Если же в одном или нескольких каналах входные величины превышают допустимое значение, то соответствующие триггеры 12 установлены в единичное состояние. Формирователь 20 формирует периодический импульсный сигнал, обуславливающий положение на экране по горизонтальной оси отображаемого -парамет ра. На каждый строчный синхроимоульс поступающий через блок 18,-формирова тель 20 формирует m (по числу отобра a i 8 аемых параметров) последовательно сдвинутых импульсов. Блок 21 осуществляет формирование импульсных сигналов, соответствующих малым и большим делениям шкал и оцифровке. Формирователь 15 осуществляет сборку всех импульсных сигналов и формирует выходной сигнал, подаваемый на вход усилителя яркостного сигнала блока 16, При нулевом состоянии триггеров 12 формирователь 1 обеспечивает подачу сигналов на входы усилителей управления лучами цветной ЭЛТ в соответствии с алгоритмом цветового кодирования отображаемой информации, а при единичном состоянии ,- подачу соответствующего импульсного сигнала на усилитель управления красным лучом. Совместное воздействие на ЭЛТ усилителей управления красным, зеленым и синим лучами и усилителя яркостного сигнала обеспевает формирование на экране стандартных цветных видеоконтрольных устройств цветного изображения технологических параметров в соответствии с установленным алгоритмом цветового кодирования и изменение цвета свечения любого параметра на красный в случае выхода данного параметра за пределы допустимых значений. Синхронизацию кадровой развертки осуществляет путем формирования блоком 18 специального синхроимпульса, подаваемого на вход блока 16. Блок управления (фиг. 2) функционирует следующим образом. . Строчные синхроимпульсы с входа блока k поступают на счетный вход счетчика 28. Счетчик 28, дешифратор 27 и формирователи 26 обеспечивают выделение из непрерывной последовательности строчных синхроимпульсов пачек, состоящих из 1б импульсов, выделение в каждой из г1ачек первого и шестнадцатого импульсов. Каждый первый импульс с выхода первого формирователя 26 поступает на вход счетчика 25 и на выход блока управления обеспечивая циклический запуск преобразователя 3. Счетчик 25 и дешифратор 23 обеспечивают последовательное подключение каналов коммутатора 2 к входу преобразователя 3. Каждый шестнадцатый сигнал выделенной пачки импульсов поступает на вход стробируюшего сигнала дешифратора 2k, сигналы с выхода которого обеспечивают запись выходного кода преобразователя 3 в соответствующие регистры 6. Вось миразрядный двоичный код, соответствующий допустимому значению входных величин, с входа блока поступает на входы инверторов 29. На выходах инверторов 29, 30 образуются соответ ствующие парафазные сигналы, поступа ющие через выход блока k на один из входов элемента 19 осуществляющего сравнение цифровых величин с использованием разрядных дешифраторов несо ответствия. Использование предлагаемого устройства позволяет получить цветное изображение технологических параметров, соответствующее определенному алгоритму цветового кодирования, на экране любого стандартного цветного телевизора или монитора. Цветовое кодирование отображаемых парамет ров облегчит оператору идентификаций параметров, сгруппированных по агрегатно-модульному, функционально-технологическому или другому признаку, что снижает вероятность ошибки и повышает надежность и скорость считывания информации. Кроме этого, выделение цветом (красным), а не миганием параметров, вышедших за пределы допустимых значений, повышает точность считывания количественных значений соответствующих параметров, что особенно важно при ручном управлении процессом. Формула изобретения Устройство для контроля технологи ческих параметров, содержащее блок синхронизации, первый выход которого связан с первым входом блока управления, первый формирователь сигна лов и последовательно соединенные блок нормализаторов, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и многоканальный промежуточный преобра зователь цифровой информации, каждый канал которого состоит из последовательно включенных регистра, первого элемента сравнения, первого триггера и первого элемента И, первые входы первого формирователя сигналов соеди нены с выходами первых элементов И, а выход - с первым входом блока инди кации, первые входы регистров подклю чены к входу многоканального промежу точного преобразователя цифровой ин9110 формации, второй выход блока синхронизации через функциональный преобразователь соединен с вторыми входами первых элементов сравнения, третий выход - с вторым входом каждого первого триггера, четвертый выход через формирователь интервалов времени с вторым входом каждого первого элемента И, пятый выход через масштабирующий блок - с вторым входом первого формирователя сигналов, а шестой выход - с вторым входом блока индикации, выход которого связан с входом блока синхронизации, причем второй вход блока управления подключен к выходу задатчика допустимых значений, первый, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и каждого регистра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности, оно содержит второй элемент сравнения, второй формирователь сигналов и в каждом канале многоканального промежуточного.преобразователя цифровой информации логический блок, состоящий из второго и третьего элементов И и второго триггера, первый вход второго элемента сравнения подключен к выходу функционального преобразователя, второй вход - к четвертому выходу блока управления, а выход - к первым входам каждых второго и третьего элементов И, второй вход каждого второго элемента И соединен с первым выходом соответствующего первого триггера, а выход - с первым входом соответствующего второго три|- второй вход каждого третьего гера, элемента И связан с вторым выходом соответствующего первого триггера, а выход - с вторым входом соответствующего второго триггераt выход каждого второго триггера подключен к первому входу второго формирователя сиг налов, втооой вход которого соединен с выходом формирователя интервалов времени, а выход - с третьим входом блока индикации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 368610, кл. G 06 F , 1970. 2. Авторское свидетельство СССР if , кл. G Об F , 1978 (прототип).