SU1238040A1 - Устройство дл централизованного контрол параметров - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, может найти применение при построении многоточечных систем централизованного контрол  параметров, предназначенных дл  контрол  технологических процессов , и позвол ет увеличить быстродействие устройства по обнаружению аварийного состо ни  контролируемого объекта. Аналоговые сигналы от датчиков 1 через блоки 2 унификации, вычитающие блоки 3 и блоки 5 выделени  абсолютного значени  сигнала каждого из каналов поступают в блок 6 определени  наиболее активного параметра и затем в регистр 7, где происходит определение номера канала с наиболее активным параметром. Коммутаторами 8 и 9 в соответствии с этим номером осуществл етс  коммутаци  входной информации. Через блоки 11 и 12 сравнени  на выход устройства и в блок 24 индикации поступает информаци  о знаке отклонени  наиболее активного параметра от номинального, а через аналого-цифровой преобразователь 23 в блок 24 индикации поступает информаци  о величине наиболее активного параметра. С регистра 7 через блок 22 преобразовани  единичного кода в двоичный на выход устройства и в блок 24 индикации поступает номер канала с наиболее активным параметром . Синхронизирует работу устройства управл емый генератор, собранный на основе генератора 13, счетчика 17, триггера 18, трех элементов И 14, 15, 16, двух элементов ИЛИ 19, 20 и элемента НЕ 21. Устройство, также содержит два задатчика блок 4 задани  номинальных значений параметров и блок 10 задани  допустимых отклонений параметров. 3 ил. i (Л ьэ ОО оо

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть применено при построении многоточечных систем централизованного контрол  параметров, предназначенных дл  контрол  технологических процессов , выполнени  научных исследований, испытани  различного оборудование.

Цель изобретени  - увеличение быстродействи  устройства.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - структурна  схема блока выделени  приоритета; на фиг. 3 - структурна  схема регистра.

Устройство содержит датчики 1, блоки 2 гальванической разв зки, вычитающие блоки 3, блок 4 задани  номинальных значений параметров, блоки 5 выделени  абсолютного значени  сигнала, блок 6 выделени  приоритета; регистр 7, первый 8 и второй 9 коммутаторы, блок 10 задани  допустимых отклонений параметров, первый 11 и второй 12 блоки сравнени , генератор 13 импульсов , первый 14, второй 15 и третий 16 элементы И, счетчик 17, триггер 18, первый 19 и второй 20 элементы ИЛИ, элемент НЕ 21, блок 22 преобразовани  кода, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 23 и блок 24 индикации.,

Блок 24 индикации состоит из регистра 25, преобразователей 26 двоичного кода в двоично-дес тичный, дешифраторов 27, цифровых индикаторов 28 и блока 29 световой индикации.

Блок 6 образуют диоды 30, операционные усилители 31 и компараторы 32. Кроме того, блок 6 имеет входы 33 н выходы 34.

Регистр 7 (фиг. 3) содержит N (где N - число измер емых параметров) D-триг- геров 35 (35i-35N). N-1 элементов И 36 (36,-36N-I), N-2 элементов И 37 (37i - 37N-2), информационные входы 38, информационные выходы 39 и вход 40 синхронизации.

Датчики 1 предназначены дл  преобразовани  измер емых технологических параметров в пропорциональный им электрический сигнал. Блок 2 служит дл  нормализации выходных сигналов датчиков 1. С помощью вычитающих блоков 3 определ етс  разность между текущими значени ми параметров и их номинальными значени ми, дл  формировани  и выдачи которых служит блок 4 задани  номинальных значений параметров. Блоки 5 выделени  абсолютного значени  сигнала предназначены дл  преобразовани  двухпол рных сигналов разности текущих и номинальных значений параметров в однопол рный сигнал (в напр жение положительной пол рности). Блоки 3 и 5 могут быть реализованы с применением интегральных операционных усилителей . Блок 6 используетс  дл  определени  номера наиболее активного параметра, т. е. параметра, наиболее отклонившегос  от номинального значени . Диоды 30 и операционные усилители 31 образуют схему выделени  наибольшего из сигналов, поступающих через входы 33 блока 6 на неинвертирующие входы операционных усилителей 31. При этом на щине, объедин ющей катоды

диодов 30 и инвертирующие входы операционных усилителей 31, присутствует уровень напр жени , соответствующий максимальному из напр жений, поданных на входы 33. При этом только один из операционных усилителей 31 охвачен глубокой отрицательной св зью, а именно тот, на вход которого подан максимальный сигнал. При этом на его выходе имеетс  положительное напр жение, равное напр жению, подаваемому на его неинвертирующий вход, за вычетом падени  напр жени  на соответствующем открытом диоде 30 (напр жение на выходе блоков 5, которое подаетс  на входы блока 6, всегда положительно). Непосредственно на выходах других операционных усилителей 31 устанавливаетс  больщое отрицательное напр жение (близкое к отрицательному напр жению источника питани  операционных усилителей, т. е. эти операционные усилители вход т в режим насыщени , так как соответствуюц1,ие диоды закрыты , отрицательна  св зь отсутствует, а напр жение на их инвертирующих входах превыщает напр жение, поданное на неинвертирующие входы). Таким образом, положительное напр жение присутствует на выходе только одного из операционных усилителей 31, на неинвертирующий вход которого подан максимальный сигнал. Выходы операционных усилителей 31 подключены к неинвертирующим входам соответствующих компараторов 32 (например, типа 521СА2), на инвертирующие входы которых подан нулевой потенциал (земл ). При этом на выходе любого из компараторов 32 имеетс  уровень , соответствующий «1 в том случае, если на его неинвертирующий вход подаетс  положительное напр жение. Так как положительное напр жение находитс  только на выходе одного операционного усилител  31 (на вход которого подан максимальный сигнал), на выходах 34 блока 6 присутствует единичный позиционный код, соответствующий номеру наиболее активного параметра.

Регистр 7 служит дл  запоминани  единичного позиционного кода, поступающего на его информационные входы с блока 6, на врем  анализа состо ни  наиболее активного параметра.

Информационные входы 38 регистра 7 соединены с D-входами триггеров 35i-35N. Запись информации в регистр 7 осуществл етс  подачей импульса на синхровход 40. Схема выделени  параметра, имеющего наибольший приоритет, состо ща  из элементов И 36i-36N-1 и 37i-37N-2, предназначена дл  выбора канала, если в триггеры 35i-35N по каким-либо причинам (например, когда максимальное отклонение параметров от их номинальных значений одинаковое дл 

нескольких параметров, или происходит сбой в работе устройства) записываетс  код, содержащий более чем одну единицу. В этом случае на выходах 39 регистра 7 присутствует единичный позиционный код, соответствующий номеру одного из самых активных параметров , имеющего наивысший приоритет. При этом более высокий приоритет имеет канал с наименьщим номером. Например, пусть триггер 35i (который соответствует параметру с первым номером) находитс  в единичном состо нии. В этом случае уровень «1 с пр мого выхода триггера 35i подаетс  непосредственно на выход регистра 7, в то же врем  нулевым уровнем с его инверсного выхода все элементы И 36i-Зб -i , 37i-37N-2 закрываютс  и, следовательно, не- зависимо от состо ни  триггеров 352-35N на всех выходах 39, кроме первого, присутствует нулевой логический уровень. Если триггер 35i находитс  в нулевом состо нии, а триггер 352 - в единичном, то срабатывает элемент И Збь в то же врем  все остальные элементы И 862-36N-1, 37 -37N-2 закрываю- ютс  нулевым логическим уровнем с инверсного выхода триггера 352

Таким образом, независимо от состо ни  триггеров 35з-35N, уровень «1 присутствует только на втором выходе регистра 7 и т.д.

Коммутатор 8 предназначен дл  подключени  выхода одного из блоков 3 (на выходе которого напр жение максимально) к входам первого 11 и второго 12 блоков сравнени . Второй коммутатор 9 служит дл  подключени  выхода одного из блоков 2 к информационному входу АЦП. Блок 10 предназначен дл  формировани  и выдачи значений допустимых отклонений параметров от номинальных значений и представл ет собой два источника напр жений разной пол рности. Блоки И и 12 вырабатывают сигналы «1 при достижении текущей положительной (блок 11) и отрицательной (блок 12) разности значени  допустимого отклонени  соответствующего знака, т. е. логические сигналы «Больще и «Меньше. Генератор 13 импульсов предназначен дл  синхронизации работы устройства и представл ет собой автоколебательный мультивибратор , в котором используютс  два противофазных выхода, образующие первый и второй выходы генератора. Первый элемент И 14 формирует импульс, поступающий на синхровход регистра 7. Второй элемент И 15 разрещает прохождение импульсов с первого выхода генератора 13 на счетный вход счетчика 17, если наиболее активный параметр превыщает установленную зону допуска . С помощью этих импульсов производитс  также запуск АЦП и установка в нулевое состо ние триггера 18. Третий элемент И 16 служит дл  формировани  сигнала, устанавливающего триггер 18 в единичное состо ние и обнул ющего регистр 25 блока 24 индикации по окончании регулировани  параметра. Счетчик 17 формирует временной

интервал, равный максимальному времени регулировани . Триггер 18 предназначен дл  запрета прохождени  импульсов с выхода генератора 13 через первый элемент И 14 на синхровход 40 регистра 7 на врем  регулировани  параметра, превышающего верхний или нижний допуск, а также дл  установки в нулевое состо ние счетчика 17. Первый элемент ИЛИ 19 формирует сигнал окончани  регулировани  параметра.

Второй элемент ИЛИ 20 предназначен дл  выработки сигнала «1 при выходе наиболее активного параметра из допустимой зоны , а элемент НЕ 21 - дл  выработки сигнала «Норма, соответсгвующего нахождению наиболее активного параметра в допустимой зоне. Блок 22 преобразует единичный позиционный код, соответствующий номеру наиболее активного параметра, в двоичный дл  регистрации его в блоке 24 индикации . С помощью АЦП 23 осуществл етс  преобразование текущего значени  наиболее активного параметра, вышедщего из допустимой зоны, в двоичный код. Блок 24 индикации содержит регистр 25, предназначенный дл  записи, хранени  и выдачи кода значени  наиболее активного параметра и

представл ющий собой регистр с параллельной установкой информации, преобразователи 26 двоичного кода значений наиболее активного параметра и номера канала в двоично-дес тичный код, дешифраторы 27 двоично-дес тичного кода в дес тичный позиционный код, необходимый дл  управлени  цифровыми индикаторами 28, блок 29 световой индикации, предназначенный дл  регистрации отклонений наиболее активного параметра из зоны допустимых значений («Больше или «Меньше) и содержащий

усилители с лампами накаливани , подсвечивающими соответствующие транспоранты. Устройство работает следующим образом. С выхода датчиков 1 снимаютс  электрические сигналы, величина которых соответствует измер емым технологическим параметрам . После нормализации в блоках 2 сигналы поступают на вход соответствующих вычитающих блоков 3, где определ етс  разность между текущими значени ми измер емых параметров и их номинальными значени ми, формирование которых производитс  блоком 4. Разность текущих и номинальных значений параметров преобразуетс  блоками 5 выделени  абсолютного значени  сигнала в однопол рные сигналы. Блоком 6 определ етс  номер наиболее активного параметра, отклонение которого от номинального значени  максимально.

В исходном состо нии на пр мом выходе триггера 18 установлен сигнал «1, который разрешает прохождение импульсов с второго выхода генератора 13 импульсов через

первый элемент И 14 на синхровход регистра 7. С приходом каждого импульса в регистр 7 записываетс  код наиболее активного параметра. Если записанный код содержит более чем одну единицу, схема выделени  параметра, имеющего наибольший приоритет , вход щий в регистр 7, из нескольких наиболее активных параметров выбирает имеющий наибольший приоритет. Единичный позиционный код с выхода регистра 7 поступает на управл ющие входы первого 8 и второго 9 коммутаторов, с помощью которых к входам блоков 11 и 12 сравнени  и информационному входу АЦП 23 подключаютс  выходы соответственно вычитающего ю блока 3 и блока 2 того канала, в котором отклонение измер емого параметра от номинального значени  максимально.

Если отклонение наиболее активного параметра от номинального значени  превысило допустимую величину, значение которой дл  положительных и отрицательных отклонений задаетс  блоком 10, срабатывает первый 11 или второй 12 блок сравнени , а также второй элемент ИЛИ 20, сигнал «1 с выхода которого разрешает прохождение импульсов с первого выхода генератора 13 через второй элемент И 15. Импульс с выхода второго элемента И 15 устанавливает триггер 18 в нулевое состо ние, на пр мом выходе по вл етс  сигнал «О, который запрещает прохождение импульсов с второго выхо- 25 да генератора 13 через первый элемент И 14 на синхровход регистра 7 до окончани  регулировани  наиболее активного параметра , выщедшего из допустимой зоны. Импульсы с выхода второго элемента И 15 посту15

20

счетчика 17, врем  заполнени  которого равно максимальному времени регулировани  параметра. Первый элемент ИЛИ 19 срабатывает, если в течение времени заполнени  счетчика 17 параметр не поддаетс  регулированию и на выходе переполнени  счетчика 17 по вл етс  сигнал «1 или сигнал «1 по вл етс  на выходе элемента НЕ 21, т. е. параметр в течение заданного промежутка времени будет отрегулирован .

После срабатывани  первого элемента ИЛИ 19 с приходом импульса с второго выхода генератора 13 срабатывает третий элемент И 16, импульс с выхода которого устанавливает регистр 25 блока 24 индикации в нулевое состо ние, а также переводит триггер 18 в единичное состо ние. Сигнал «1 с единичного выхода триггера 18 устанавливает в нулевое состо ние счетчик 17 и разрешает прохождение импульсов с второго выхода генератора 13 через первый элемент И 14 на. синхровход регистра 7, т. е. устройство переходит из режима регулировани  параметра, выщедшего из допустимой зоны, в режим анализа наиболее активного параметра.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет определить номер наиболее активного параметра в течение одного такта работы устройства. Повышение быстродействи  устройства позвол ет повысить скорость обнаружени  аварийного состо ни  контролирупают также на управл ющий вход АЦП 23, 30 емого объекта и, следовательно, повысить

осуществл   его запуск. После преобразовани  аналогового значени  наиболее активного параметра в двоичный код он по сигналу «Конец преобразовани  АЦП записываетс  в регистр 25 блока 24 индикации, и далее после преобразовани  в соответствующих блоках 26 и 27 значение измеренного параметра отражаетс  на цифровом индикаторе 28. АЦП 23 работает в режиме периодического запуска, что позвол ет оператору следить за изменением параметра в ходе его регулировани .

Номер наиболее активного параметра в виде единичного позиционного кода, снимаемого с выходов регистра 7, преобразуетс  блоком 22 в двоичный код, и после его преобразовани  в соответствующих блоках 26 и 27 блока 24 индикации, номер измер емого параметра отражаетс  на цифровом индикаторе 28. Блоком 29 световой индикации фиксируетс , какой допуск превышен наиболее активным параметром, верхний или нижний.

К устройству может быть подключен регул тор, на вход которого с блока 22 поступает двоичный код номера параметра, который необходимо регулировать, а также информаци  с блоков 11 и 12 в том, какой допуск, верхний или нижний, превышен параметром .

Одновременно импульсы с выхода второго элемента И 15 поступают на счетный вход

эффективность централизованного контрол  технологических параметров.

35

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  централизованного контрол  параметров, содержащее в каждом из каналов последовательно соединенные датчик , блок гальванической разв зки, вычита4Q ющий блок, а также блок задани  номинальных значений параметров, блок выделени  абсолютного значени  сигнала в каждом из каналов, два коммутатора, блок задани  допустимых отклонений параметров, два блока сравнени , генератор, три элемента И, два

   45 элемента ИЛИ, триггер, элемент НЕ, аналого-цифровой преобразователь и блок индикации , причем к второму входу вычитающего блока каждого из каналов подключены соответствующие выходы блока задани  номинальных значений параметров, выходы

   50 вычитающего блока каждого из каналов подключены к соответствующим информационным входам первого коммутатора, управл ющие входы которого соединены с соответствующими управл ющими входами второго коммутатора, а выход соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнени , вторые входы котбрых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока задани  допустимых отклонений

   55

   5

   0

   счетчика 17, врем  заполнени  которого равно максимальному времени регулировани  параметра. Первый элемент ИЛИ 19 срабатывает, если в течение времени заполнени  счетчика 17 параметр не поддаетс  регулированию и на выходе переполнени  счетчика 17 по вл етс  сигнал «1 или сигнал «1 по вл етс  на выходе элемента НЕ 21, т. е. параметр в течение заданного промежутка времени будет отрегулирован .

   После срабатывани  первого элемента ИЛИ 19 с приходом импульса с второго выхода генератора 13 срабатывает третий элемент И 16, импульс с выхода которого устанавливает регистр 25 блока 24 индикации в нулевое состо ние, а также переводит триггер 18 в единичное состо ние. Сигнал «1 с единичного выхода триггера 18 устанавливает в нулевое состо ние счетчик 17 и разрешает прохождение импульсов с второго выхода генератора 13 через первый элемент И 14 на. синхровход регистра 7, т. е. устройство переходит из режима регулировани  параметра, выщедшего из допустимой зоны, в режим анализа наиболее активного параметра.

   Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет определить номер наиболее активного параметра в течение одного такта работы устройства. Повышение быстродействи  устройства позвол ет повысить скорость обнаружени  аварийного состо ни  контролиру0 емого объекта и, следовательно, повысить

   эффективность централизованного контрол  технологических параметров.

   35

   Формула изобретени 

   Устройство дл  централизованного контрол  параметров, содержащее в каждом из каналов последовательно соединенные датчик , блок гальванической разв зки, вычитаQ ющий блок, а также блок задани  номинальных значений параметров, блок выделени  абсолютного значени  сигнала в каждом из каналов, два коммутатора, блок задани  допустимых отклонений параметров, два блока сравнени , генератор, три элемента И, два

   5 элемента ИЛИ, триггер, элемент НЕ, аналого-цифровой преобразователь и блок индикации , причем к второму входу вычитающего блока каждого из каналов подключены соответствующие выходы блока задани  номинальных значений параметров, выходы

   0 вычитающего блока каждого из каналов подключены к соответствующим информационным входам первого коммутатора, управл ющие входы которого соединены с соответствующими управл ющими входами второго коммутатора, а выход соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнени , вторые входы котбрых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока задани  допустимых отклонений

   5

   параметров, а выходы,  вл ющиес  соответственно первым и вторым выходами устройства , соединены соответственно с третьим и четвертым информационными входами блока индикации и первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента НЕ, выходы блоков гальванической разв зки каждого из каналов соединены с соответствующими информационными входами второго коммутатора , выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобра зовател , управл ющий выход которого соединен с первым управл ющим входом блока индикации, а информационные выходы соединены с соответствующими вторыми информационными входами блока индикации, первый выход генератора соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом установки триггера в нулевое состо ние, вход установки триггера в единичное состо ние соединен с вторым управл ющим входом блока индикации, а пр мой выход триггера подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора и вторым входом третьего элемента И, выход переполнени  счетчика соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  быстродействи , в него введены блок выделени  приоритета, регистр и блок преобразовани  кода, выходы которого,  вл ющиес  информационными выходами устройства, соединены с соответствующими первым информационными входами блока индикации, а входы - с соответствующими управл ющими входами первого коммутатора и информационными выходами регистра, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам блока выделени  приоритета , входы которого подсоединены к соответствующему выходу блока выделени  абсолютного значени  сигнала каждого из каналов , управл ющий вход аналого-цифрового преобразовател  соединен с выходом второго элемента И и счетным входом счетчика , вход обнулени  которого соединен с пр мым выходом триггера, вход установки в единичное состо ние которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход ко0 торого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом синхронизации регистра, в каждом из

   каналов выход вычитающего блока соединен с входом блока выделени  абсолютного значени  сигнала.

   2 JV

   Фиг,, г

   38

   39

   Фиъ.Ъ

   Составитель В. Копылов

   Редактор М. ДылынТехред И. ВересКорректор А. Ференц

   Заказ 3290/48Тираж 836Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий

   113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4