RU2101768C1

RU2101768C1 - Guarding alarm device

Info

Publication number: RU2101768C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Шадрин; В.А. Андрианов; В.Г. Епринцев; Ю.Ф. Макаров; В.И. Минин
Original assignee: Сибирский химический комбинат
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: alarms. SUBSTANCE: device has signal channels, each of which has detector and OR and NOT gates and majority gate. Goal of invention is achieved by fail indicator, voltage detector and power supply which are introduced in each channel. This results in possibility of early failure detection and redundant channel operations. EFFECT: increased reliability, increased service life. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам аварийной сигнализации и защиты технологических комплексов. The invention relates to devices for alarm and protection of technological complexes.

Известно устройство для аварийной сигнализации по авт. св. N 1345895, М. кл. G 08 B 21/00, содержащее три канала сигнализации, каждый из которых выполнен из датчика, преобразователя, порогового элемента, источника питания, и мажоритарный элемент, которое принимается за прототип. Недостатком устройства является опасный отказ, заключающийся в невыдаче сигнала при аварийном значении контролируемого параметра, при отказах источников питания. В трехканальном устройстве прототипа такой отказ наступает при отказе двух любых источников питания. A device for alarm on the ed. St. N 1345895, M. cl. G 08 B 21/00, containing three signaling channels, each of which is made of a sensor, a converter, a threshold element, a power source, and a majority element, which is taken as a prototype. The disadvantage of this device is a dangerous failure, which consists in the failure of a signal when the emergency value of the monitored parameter, in case of power supply failure. In the three-channel device of the prototype, such a failure occurs when any two power sources fail.

Цель изобретения повышение надежности выдачи аварийного сигнала. The purpose of the invention is to increase the reliability of the alarm.

Для достижения цели в известное устройство, содержащее три канала сигнализации, каждый из которых выполнен из датчика, преобразователя, порогового элемента, источника питания, и мажоритарный элемент, введены новые элементы: C $\binom{N-K+1}{N}$ элементов И на N-K+1 входов каждый, где C $\binom{N-K+1}{N}$ число сочетаний из N по N-K+1, N число каналов сигнализации, K число работоспособных каналов, при котором устройство работоспособно, N элементов ИЛИ, (N+1)-й элемент ИЛИ, общий индикатор отказа и в каждом канале сигнализации датчик наличия напряжения на выходе источника питания, элемент НЕ, индикатор отказа источника питания и датчика наличия напряжения.To achieve the goal, new elements are introduced into the known device containing three signaling channels, each of which is made of a sensor, a converter, a threshold element, a power source, and a majority element: C $\binom{N-K + 1}{N}$ elements And on N-K + 1 inputs each, where C $\binom{N-K + 1}{N}$ the number of combinations of N in N-K + 1, N the number of signaling channels, K the number of operable channels at which the device is operational, N OR elements, (N + 1) th OR element, a common failure indicator, and in each signaling channel the presence sensor voltage at the output of the power source, the element is NOT, a failure indicator of the power source and the voltage presence sensor.

Выходы источников питания соединены со входами соответствующих датчиков напряжения, выходы которых соединены со входами соответствующих элементов НЕ, выходы которых соединены со входами элементов И, причем входы i-го элемента И соединены с выходами N-K+1 элемента НЕ, образующими j-^e сочетание из по N-K+1, а выход соединен со вторым (третьим и т.д.) входом K-^го элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом K-^го порогового элемента канала сигнализации, причем второй, третий и т.д. входы K-^го элемента ИЛИ соединены с выходами тех элементов И, у которых хотя бы один вход соединен с выходом элемента НЕ K-^го канала сигнализации, выходы элементов ИЛИ соединены со входами мажоритарного элемента, выход которого является выходом устройства, N входов (N+1)-^го элемента ИЛИ соединены с выходами соответствующих элементов НЕ, а выход соединен со входом общего индикатора отказа.The outputs of the power sources are connected to the inputs of the corresponding voltage sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding elements NOT, the outputs of which are connected to the inputs of the elements AND, and the inputs of the i-th element And are connected to the outputs N-K + 1 of the element NOT, forming a j- ^e combination from at N-K + 1, and an output connected to the second (third, etc.) K- ^th input OR gate having a first input connected to the output ^of the threshold K- signaling channel member, wherein the second, third, etc. . K- inputs ^of OR gate connected to outputs of the AND elements, which at least one input connected to the output of NOT K- ^th signaling channel element outputs are connected to inputs of OR majority element, whose output is the output of the apparatus, N inputs (N + 1) - ^{the second} OR gate connected to outputs of the respective elements do not, and an output connected to the input common failure indicator.

Технический результат может быть достигнут, если будут реализованы все существенные признаки, изложенные выше. The technical result can be achieved if all the essential features described above are implemented.

При реализации признаков достигаются следующие результаты:
1) при отказе N-K+1 источника питания при работоспособных запитанных каналах сигнализации устройство продолжает оставаться работоспособным;
2) при отказе источников питания в K каналах устройство остается работоспособным, ложный аварийный сигнал отсутствует;
3) при отказах источников в N-K+2 каналах (и более, если они есть) выдается аварийный сигнал, т.е. устройство из-за отказов источников питания не попадает в состояние опасного отказа.When implementing the signs, the following results are achieved:
1) in case of failure of the N-K + 1 power supply with operable powered alarm channels, the device remains operational;
2) in case of power supply failure in K channels, the device remains operational, there is no false alarm;
3) when sources fail in the N-K + 2 channels (or more, if any), an alarm is issued, i.e. due to power supply failures, the device does not fall into a dangerous failure state.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. The drawing shows a functional diagram of the device.

Устройство для аварийной сигнализации содержит датчики 1.1-1N, преобразователи 2.1-2N, пороговые элементы 3.1-3N, источники питания 4.1-4N, датчики напряжения 5.-5N, элементы НЕ 6.1-6N, индикаторы отказа источника питания и датчика наличия напряжения 7.1-7N, элементы И 8.1- 8.C $\binom{N-K+1}{N}$ элементы ИЛИ 9.1-9N, мажоритарный элемент 10, элемент 11 ИЛИ, индикатор отказа 12.The device for alarm contains sensors 1.1-1N, converters 2.1-2N, threshold elements 3.1-3N, power sources 4.1-4N, voltage sensors 5.-5N, elements NOT 6.1-6N, indicators of failure of the power source and voltage presence sensor 7.1- 7N, elements AND 8.1-8.C $\binom{N-K + 1}{N}$ OR elements 9.1-9N, majority element 10, OR element 11, failure indicator 12.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В исходном состоянии (при t 0) все элементы устройства работоспособны, значения контролируемого параметра (расход, давление, температура и т.д.) в норме, на выходах пороговых элементов 3.1-3N нулевые сигналы, на выходах датчиков напряжения 5.1-5N единичные сигналы, на выходах элементов 6.1-6N НЕ нулевые сигналы. Таким образом, на всех входах и выходах элементов 8.1- 8.C $\binom{N-K+1}{N}$ И, входах и выходах элементов 9.1-9N ИЛИ, входах и выходе мажоритарного элемента 10 также присутствуют нулевые сигналы. Индикаторы отказов 7.1-7N и 12 находятся в выключенном состоянии.In the initial state (at t 0), all elements of the device are operational, the values of the controlled parameter (flow, pressure, temperature, etc.) are normal, the outputs of threshold elements 3.1-3N are zero signals, the outputs of voltage sensors 5.1-5N are single signals , at the outputs of the elements 6.1-6N are NOT zero signals. Thus, at all inputs and outputs of the elements 8.1- 8.C $\binom{N-K + 1}{N}$ And, the inputs and outputs of the elements 9.1-9N OR, the inputs and outputs of the majority element 10 also contains zero signals. Failure indicators 7.1-7N and 12 are off.

При отклонении контролируемого параметра за заданный аварийный предел пороговые элементы 3.1-3N срабатывают, на выходах их устанавливаются единичные сигналы, которые через элементы ИЛИ 9.1-9N поступают на входы мажоритарного элемента 10. На выходе мажоритарного элемента и, следовательно, на выходе устройства появляется аварийный сигнал, если на вход мажоритарного элемента поступит не менее К единичных сигналов, т.е. откажет не более N-K каналов сигнализации по непрохождению сигнала. Устройство откажет с выдачей ложного сигнала, если K каналов сигнализации откажут с выдачей сигналов на выходах пороговых элементов. If the monitored parameter deviates from the specified alarm limit, the threshold elements 3.1-3N are triggered, single signals are set at their outputs, which through the OR 9.1-9N elements are fed to the inputs of the majority element 10. An alarm signal appears at the output of the majority element and, therefore, the output of the device if at least K unit signals arrive at the input of the majority element, i.e. no more than N-K signaling channels on signal failure will fail. The device will fail with the issuance of a false signal if K signaling channels fail with the issuance of signals at the outputs of the threshold elements.

При отказе всех источников питания, например, при полном развале энергосистемы на входах и выходах всех элементов И 8.1- 8.C $\binom{N-K+1}{N}$ установятся единичные сигналы, которые через элементы ИЛИ 9.1-9N поступят на входы мажоритарного элемента 10 и соответственно на выход устройства. При отказе N-K+1 источника питания на выходе одного из элементов И из 8.1- 8.C $\binom{N-K+1}{N}$ появится единичный сигнал, на выходах остальных элементов останутся нулевые сигналы. Этот сигнал через соответствующий элемент ИЛИ из 9.1-9N поступит на вход мажоритарного элемента. Поскольку отказ источника питания приводит к отказу канала сигнализации, работоспособными останутся N-(N-K+1)=K-1 канал сигнализации, т.е. с учетом уже имеющегося сигнала на входе мажоритарного элемента устройство остается работоспособным.In case of failure of all power sources, for example, with a complete collapse of the power system at the inputs and outputs of all elements And 8.1-8.C $\binom{N-K + 1}{N}$ single signals will be established, which through the elements OR 9.1-9N will go to the inputs of the majority element 10 and, accordingly, to the output of the device. In case of failure of N-K + 1 power supply at the output of one of the elements And from 8.1-8.C $\binom{N-K + 1}{N}$ a single signal appears, the outputs of the remaining elements will remain zero signals. This signal through the corresponding OR element from 9.1-9N will go to the input of the majority element. Since a power supply failure leads to a failure of the signaling channel, N- (N-K + 1) = K-1 signaling channel will remain operational, i.e. taking into account the existing signal at the input of the majority element, the device remains operational.

Для конкретности рассмотрим работу устройства при логике 2 из 4, т.е. N 4, K 2, N-K+1=3, C $\binom{N-K+1}{N}$ = C $\binom{3}{4}$ = 4.
Возможные сочетания из 4 по 3: 123, 124, 134, 234. Отсюда на входы первого элемента И поступают сигналы с элементов НЕ 1, 2 и 3 каналов, на вход второго 1, 2 и 4, на вход третьего 1, 3 и 4, на вход четвертого 2, 3 и 4 каналов. Далее номера элементов И, элементов ИЛИ, каналов сигнализации и входов мажоритарного элемента 2 из 4 совпадают: на входы элементов ИЛИ 9.1 поступают сигналы с выхода элемента И 8.1 и выхода порогового элемента 3.1, а с выхода элемента ИЛИ 9.1 сигнал поступает на первый вход мажоритарного элемента и т.д.For concreteness, we consider the operation of the device with a logic of 2 out of 4, i.e. N 4, K 2, N-K + 1 = 3, C $\binom{N-K + 1}{N}$ = C $\binom{3}{4}$ = 4.
Possible combinations from 4 to 3: 123, 124, 134, 234. From here, the inputs of the first element AND receive signals from the elements NOT 1, 2 and 3 of the channel, to the input of the second 1, 2 and 4, to the input of the third 1, 3 and 4 , at the entrance of the fourth 2, 3 and 4 channels. Further, the numbers of AND elements, OR elements, signaling channels and inputs of the majority element 2 of 4 coincide: the inputs of the OR elements 9.1 receive signals from the output of the AND element 8.1 and the output of the threshold element 3.1, and from the output of the OR element 9.1, the signal goes to the first input of the majority element etc.

При отказе двух источников питания (и тем более одного) на выходах элементов И (9.1-9.4) продолжают оставаться нулевые сигналы и два канала сигнализации работоспособны, т. е. устройство в целом работает, т.к. отказ вида ложный сигнал также отсутствует. При отказе трех источников питания, например, 1, 2 и 4 каналов, на выходе элемента 8.2 И формируется сигнал, который поступает на второй вход мажоритарного элемента, и остается работоспособным третий канал сигнализации, т.е. устройства также остается работоспособным. Например, что устройство с логикой 2 из 4 отказывает с выдачей ложного сигнала при отказах этого же вида в двух каналах сигнализации и не пропускает сигнал при отказах вида непрохождение сигнала в трех каналах сигнализации. In the event of a failure of two power sources (and even more so one), zero signals continue to remain at the outputs of the AND elements (9.1-9.4) and two signaling channels are operational, i.e., the device as a whole works, because failure of the type of false signal is also absent. In the event of a failure of three power sources, for example, 1, 2 and 4 channels, the output of the 8.2 And element forms a signal that goes to the second input of the majority element, and the third signaling channel remains operational, i.e. The device also remains operational. For example, that a device with 2 of 4 logic fails to issue a false signal in case of failures of the same type in two signaling channels and does not pass a signal in case of failures of the form signal failure in three signaling channels.

При отказе любого источника питания сигнал с выхода соответствующего элемента НЕ поступает на один из входов элемента 11 ИЛИ, (A, B, C.D), что приводит к включению общего индикатора отказа, одновременно включается и индикатор отказа соответствующего канала. Это дает возможность сразу же приступить к восстановительным работам. In case of failure of any power source, the signal from the output of the corresponding element DOES NOT enter one of the inputs of element 11 OR, (A, B, C.D), which leads to the inclusion of a common failure indicator, and the corresponding channel's failure indicator is simultaneously turned on. This makes it possible to immediately begin restoration work.

Claims

An alarm device containing N alarm channels, each of which is made of a sensor and elements OR or NOT, a majority element K of N and an OR element, the output of which is connected to a failure indicator, characterized in that C

\binom{N-K + 1}{N}

elements And in each alarm channel, the primary converter, the voltage sensor, the failure indicator and the power source, the output of the power source is connected through a series-connected voltage sensor and the element is NOT connected to the input of the failure indicator, the sensor output through the series-connected primary converter and the threshold element is connected to the first input OR element of each signaling channel, the output of which is connected to the same input of the majority element K of N, the outputs of NOT elements of all channels are connected to the same by the variable inputs of the OR elements, the same inputs of the corresponding AND element are connected to the outputs of the elements NOT in those signaling channels whose numbers correspond to the combination C

\binom{N-K + 1}{N}

, the outputs of the elements AND are connected to the corresponding inputs of the elements OR in those channels in which the output of the element is NOT connected to the corresponding input of at least one element I.