CS260694B1 - Zapojení pro ochranu proti nežádoucímu výstupu řídicího systému - Google Patents

Abstract

Zapojení řeší technický problém zabránění vlivu nežádoucích výstupů řídicího systému, zejména mikropočítačového, na řízený proces. Podstata řešení spočívá v tom, že řídicí jednotka generuje pomocný signál v určitém místě hlavní části programu, který spouští znovuspouštěný monostabilní klopný obvod, jehož doba kyvu překrývá dobu trvání nejdelšího cyklu hlavní Části programu a je kratší než doba nutná k aktivaci vstupů řízeného procesu. Jestliže pomocný signál opětovně nespustí monostabilní klopný obvod v^době trvání jeho kyvu, pak po Jeho skončení jsou zablokovány výstupy řídicího systému a je proveden automatický restart. Pokud počet neúspěšných restartů převýší počet daný předvolbou čítače, pak jsou výstupní obvody řídicího systému zablokovány trvale a stav je signalizován. Zapojení je možno využít v aplikacích řídicích systémů, zejména mikropočítačových, pro řízení v reálném čase v průmyslu a v energetice.

Description

Vynález se týká zapojení pro ochranu proti nežádoucímu výstupu řídicího systému, zejména mikropočítačového, jehož účelem je jednak zamezení vlivu výstupních povelů směrem do řízeného procesu, které nejsou oprávněným produktem algoritmu řízení, a jednak zajištění automatického restartu systému při vzniku náhodných chyb v průběhu řešeni řídicí funkce.

V současné praxi se pro ochranu proti nežádoucímu výstupu řídicího systému využívá metody zálohováni jedním nebo i dvěma stejnými» popř. podobnými systémy. Nevýhodou jsou vysoké pořizovací náklady při splněni požadavku vysoké spolehlivosti.

Další metody využívají programového vybavení řídicí jednotky, □ejich nevýhodou je, že při poruše technického vybavení řídicí jednotky nemohou plnit svoji funkci. Přitom pravděpodobnost této poruchy může být jedna z nejčastějších příčin nežádoucích výstupů řídicího systému. Další velmi pravděpodobnou příčinou selhání řídicí jednotky jsou náhodné změny obsahu pamětí, registrů atd._zat již trvalého rázu nebo přechodného, nejčastěji způsobené rušivými vlivy prostředí, které mohou mít za následek nežádoucí výstupní povely řídicího systému.

Tyto nevýhody podstatně zmirňuje zapojení pro ochranu proti nežádoucímu výstupu řídicího systému, jehož podstata spočívá v tom, že v řídícím systému jsou první výstupy řídicí jednotky spojené s prvními vstupy obvodů výstupu, druhý výstup řídící jednotky je připojen současně na druhý vstup obvodu logického součinu a na vstup prvního monostabilního klopného obvodu, jehož výstup je současně připojen na první vstup obvodu logického součinu, na vstup invertoru a na vstup druhého monostabilního klopného obvodu, jehož výstup je současně připojen na první vstup řídicí jednotky a na první vstup čítače, jehož druhý vstup je připojen na výstup obvodu logického součinu, výstup invertoru je připojen na první vstup druhého obvodu logického součtu, jehož výstup je připojen na druhý vstup obvodů výstupu, výstup čítače je připojen na první vstup prvního obvodu logického součtu, jehož výstup je připojen na první vstup klopného obvodu, jehož výstup je současně připojen na druhý vstup druhého obvodu logického součtu a k signalizační svorce, třetí výstup řídicí jednotky je připojen na druhý vstup prvního obvodu logického součtu, tčetí vstupy čítače jsou

260 694 připojeny ke svorkám předvolby, druhý vstup klopného obvodu je připojen ke vstupní svorce.

Výhodou zapojení podle vynálezu je, že lze omezit dobu trváni nežádoucího výstupního povelu řídicího systému tak, že navazující vstupy řízeného procesu nemohou reagovat. Řešení je ekonomicky výhodné a vyžaduje odpovídající koncepci skladby programového vybavení řídicí jednotky. Oe možné rozlišit selhání řídicího systému způsobené trvalou závadou na technickém vybavení od náhodných chyb a zajistit zablokování výstupních povelů se současnou signalizací poruchového stavu. Po nahodilých chybách řídicího systému lze automaticky obnovit správnou činnost.

Příklad zapojení pro ochranu proti nežádoucímu výstupu řídícího systému je znázorněn v blokovém schématu na v^resuj z nahot je patrno, že v řídicím systému 1 jsou první výstupy řídicí jednotky 2 spojené .s prvními vstupy obvodů 3 výstupu, druhý výstup řídicí jednotky 2 je připojen současně na druhý vstup obvodu 6 logického v součinu a na vstup prvního monostabilního klopného obvodu 4, jehož výstup je současně připojen na první vstup obvodu 6 logického součinu, na vstup invertoru 7 a na vstup druhého monostabilního klopného obvodu 5, jehož výstup je současně připojen na první vstup řídicí jednotky 2 a na první vstup čítače 8, jehož druhý vstup je připojen na výstup obvodu 6 logického součinu, výstup invertoru 7 je připojen na první vstup druhého obvodu 11 logického součtu, jehož výstup je připojen na druhý vstup obvodů 3 výstupu, výstup čítače 8 je připojen ňa první vstup prvního obvodu 9 logického součtu, jehož výstup je připojen na první vstup klopného obvodu 10, jehož výstup je současně připojen na druhý vstup druhého obvodu 11 logického součtu a k signalizační svorce 12, třetí výstup řídicí jednotky 2 je připojen na druhý vstup prvního obvodu 9 logického součtu, třetí vstupy čítače 8 jsou připojeny ke svorkám 14 předvolby, druhý vstup klopného obvodu 10 je připojen ke vstupní svorce 13.

Řídicí jednotka 2 je prvními výstupy spojena s prvními vstupy obvodů 3 výstupu, které zajišřují připojeni řídicího systému 1 do řízeného procesu. Druhý vstup obvodů 3 výstupu slouží k zablokování jejich vstupní informace na výstup do procesu, např. pomocí přerušení napájecího napětí výstupních relé

260 694

- 3 Na druhém výstupu řídicí jednotky 2 je generován impuls vždy po průchodu programu určitou adresou a spoušti prvni monostabilni klopný obvod 4. Program je zacyklen tak, že po proběhnutí všech instrukci je na poslední adrese skok na počáteční adresu hlavní části programu. První monostabilní klopný obvod 4 je znovuspouětěný, po příchodu dalšího spouštěcího impulsu během trváni pulsu na jeho výstupu začíná nová doba kyvu bez přerušeni logického stavu na jeho výstupu. Doba jeho kyvu je volena tak, aby s nejmenší možnou rezervou překryla dobu trvání nejdelšiho programového cyklu řídící jednotky 2. Destliže dojde k poruše technického vybaveni řídící jednotky 2, nebo z různých jiných vlivů např. k nežádoucímu zacyklení programu atd., pak program neprojde do stanovené doby adresou, kde je generován impuls pro spuštěni prvního monostabilního klopného obvodu 4, jeho výstup přejde do stavu logické nuly a spustí druhý monostabilní klopný obvod 5, na jehož výstupu je generován krátký impuls, který jednak napočítá čítač 8 a jednak je jím na prvním vstupu řídicí jednotky 2 proveden restart systému. Při prvním průchodu hlavni Části programu je první monostabilní klopný obvod 4 spuštěn spádovou hranou na svém vstupu, jestliže i druhý průchod hlavní částí programu je bez závady, pak generovaný impuls z druhého výstupu řídicí jednotky 2 projde obvodem 6 logického součinu na druhý vstup čítače 8 a nastaví jeho obsah podle předvolby na třetích vstupech. Stav předvolby čítače 8 je dán propojením svorek 14 předvolby a určuje počet povolených automatických restartů. Pokud příslušný počet neúspěšných restartů bude větší než předvolený stav čítače 8, pak impufc t jeho výstupu, který indikuje nulový stav, projde přes první obvod 9 logického součtu a nastaví výstup klopného obvodu 10 do stavu logické jedničky. Tímto stavem je zajištěna vnější signalizace poruchového stavu a současně jsou blokovány obvody J5 výstupu, které jsou dále blokovány výstupem prvního monostabilního klopného obvodu 4 v době povolených automatických restartů, tj. v době trváni inicializační části programového vybaveni řídicí jednotky 2. Stavu klopného obvodu 10 pro odblokování obvodů 3 výstupu lze dosáhnout stavem externího signálu, který je připojen přes vstupní svorku 13 na jeho druhý vstup. Výstupy obvodů 3 výstupu jsou připojeny na druhé vstupy řídicí jednotky 2, která

260 694 je porovnává v testovací části programového vybavení s požadovaným stavem na jejích prvních výstupech. V případě zjištěného rozdílu je generován na třetím výstupu řídicí jednotky 2 logický signál, který přes první obvod 9 logického součtu nastaví klopný obvod 10 do stavu blokování obvodů 3 výstupu, rak je zajištěno postiženi závady v obvodech 3 výstupů. Nutnou podmínkou je, aby koncepce programového vybaveni splňovala uvedené předpoklady a doba cyklu řídicí jednotky nepřesáhla reakční dobu vstupů řízeného procesu.

Zapojeni je možné využit v aplikacích řídicích systémů, zejména mikropočítačových, které jsou určené pro řízení technologických procesů v reálném čase^ a hlavni část programového vybavení splňuje podmínku přípustné doby cyklu řídicí jednotky. Typické aplikace jsou v průmyslu a energetice v oblastech automatizace a chránění.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU 260 694

1. Zapojení pro ochranu proti nežádoucímu výstupu řídicího systému, vyznačující se tím, že v řídicím systému (X) jsou první výstupy řídicí jednotky (2) spojené s prvními vstupy obvodů (3) výstupu, druhý výstup řídicí jednotky (2) je připojen současně na druhý vstup obvodu (6) logického součinu a na vstup prvního monostabilního klopného obvodu (4), jehož výstup je současně připojen na první vstup obvodu (6) logického součinu, na vstup invertoru (7) a na vstup druhého monostabilního klopného obvodu (5), jehož výstup je současně připojen na první vstup řídicí jednotky (2) a na první vstup čítače (8), jehož druhý vstup je připojen na výstup obvodu (6) logického součinu, výstup invertoru (7) je připojen na první vstup druhého obvodu (11) logického součtu, jehož výstup je připojen na druhý vstup obvodů (3) výstupu, výstup čítače (8) je připojen na první vstup prvního obvodu (9) logického součtu, jehož výstup je připojen na první vstup klopného obvodu (10), jehož výstup je současně připojen na druhý vstup druhého obvodu (11) logického součtu a k signalizační svorce (12), třetí výstup řídicí jednotky (2) je připojen na druhý vstup prvního obvodu (9) logického součtu, třetí vstupy čítače (8) jsou připojeny ke svorkám (14) předvolby, druhý vstup klopného obvodu (10) je připojen ke vstupní svorce (13).

2, Zapojení podle bodu 1 «vyznačující se tím, že výstupy obvodů (3) výstupu jsou připojeny na druhé vstupy řídicí jednotky (2).