SU1749886A1 - Устройство дл управлени включением резервных исполнительных элементов - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит N кнопок Стоп, N кнопок Пуск, N реле запуска. N реле включени  исполнительных элементов, блок элементов ИЛИ- НЕ 26, N элементов ЗИ 27-29, дешифратор 47, N+1 RS-триггеров ЗО-ЗЗ, N+1 элементов 2И 34-37, элемент И 38, счетчики 39 и 40, реверсивный счетчик 41, элементы ИЛИ 42 и 43, сдвиговые регистры 44 и 45, буферный регистр 46. 3 ил.. сл с 2 ю оо 00 о

Description

Изобретение относитс  к автоматизации , в частности к устройствам автоматического подключени  резервных исполнительных элементов при неисправности основных, и может быть использовано в системах управлени  резервированными объектами (в частности, судовыми).

Известны устройства программного управлени  устройства дл  контрол  дублированных блоков и системы управлени  с резервированием. В этих устройствах либо отсутствует дублирование исполнительных элементов (или каналов самой системы), либо при неисправности основного исполнительного элемента (канала) производитс  переключение на резервный с помощью специального устройства переключени . При этом рассматриваютс  наиболее простые виды резервировани , как правило дублирование.

Существуют примеры более сложного объединени  однотипных исполнительных элементов в резервированные группы Например , дл  обеспечени  работы масл ной системы механизма управлени  судовым винтом регулируемого шага (ВРШ) на одном из проектов судна предлагаетс  использовать резервированную группу из четырех насосов, работающих на одну магистраль. При этом в норм альном режиме в качестве основных включены два любых насоса, остальные два - резервные и при отказе одного из работающих включаетс  один из резервных. В т желом (ледовом) режиме включены три насоса (любых), четвертый - резервный включаетс  при отказе одного из работающих. Выбор и включение исполнительного элемента (насоса) осуществл етс  оператором. В общем случае имеетс  N единиц однотипных исполнительных элементов , из которых могут быть включены М любых элементов (1 М N) Остальные К элементов - резервные (К N-M). При отказе одного (любого) из М элементов автоматически должен включатьс  один (любой) из К элементов.

Недостатком указанных устройств  вл етс  то, что они не решают задачу управлени  N резервированными элементами.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  управлени  включением исполнительных элементов, В состав ycfpoftcT&a вход т соединенные соответствующим образом контроллер, коммутатор режимов, исполнительные элементы, блок ручного управлени , элементы защиты. Устройство предназначено дл  управлени  (включени , отключени ) N однотипными исполнительными элементами.

Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность автоматического подключени  резерва при решении указанной задачи (если все N элементов резервируют один другого, М - основные, К - резервные).

Целью изобретени   вл етс  повышение точности устройства.

Устройство содержит блок ручного уп0 равлени  и исполнительные элементы нового блока подключени  резерва, выходы которого соединены с входами блока ручного управлени , а на входы поступают сигналы от датчиков состо ни  объекта

5 На фиг. 1 показана функциональна  схема устройства; на фиг, 2 - схема узла подключени  резерва; на фиг. 3 - диаграмма его работ,

В состав устройства вход т узел 1 руч0 ного управлени , узел 2 исполнительных элементов, узел 3 подключени  резерва

В состав узла 1 ручного у правлени  вход т N кнопок Сгоп 4-6, N кнопок Пуск 7-9, N реле запуска (обмотки реле 10-12, контакты 13-15 реле соответственно).

5 В узел 2 исполнительных элементов

вход т N реле включени  исполнительных

элементов (обмотки реле 16-18 контакты 19

и 10, 21 и 22, 23 и 24 реле соответственно

В узел 3 подключени  резерва вход т

0 (фиг.2) генератор 25 импульсов, синхронизирующий работу элементов узла 3, блок 26 элементов ИЛИ-НЕ, N элементов ЗИ 27-29, дешифратор 47, (N+1) RS-триггеров ЗО-ЗЗ, (N+1) элементов 2И 34-37, элемент И 38, три

5 счетчика 39-41, один из которых реверсивный (41; два элемента ИЛИ 42 и 43, три регистра 44-46, два из которых (44 и 45) сдвиговое регистры, а третий регистр 46 буферный и построен из N параллельно ра0 ботающих RS-триггеров.

В узле 1 размыкающие кнопки Стоп 4-6 соединены последовательно с соответствующими замыкающими кнопками Пуск 7-9, контакты 13-15 реле соединены парал5 лельно соответствующим кнопкам Пуск. Выходы узла 1 соединены с соответствующими катушками реле 16-18, замыкающие контакты 20,22 и 24 включают (или отключают ) исполнительные элементы, а контакты

0 19,21 и 23 подсоединены параллельно соответствующим кнопкам Пуск К входам узла 1 подсоединены выходы узла 3, на входы которого от объектов управлени  поступают N дискретных сигналов Работа, свиде5 тельствующих о рабочем (включенном) или нерабочем (отключенном) состо нии объектов и N дискретных сигналов Неисправность , свидетельствующих о неисправном илиисправномсосто нии объектов Выходы

узла 3 соединены с обмотками реле 10-12 узла 1, узлы 1-3 взаимодействуют следующим образом. При нажатии одной (или нескольких ) кнопки Пуск срабатывает соответствующее реле 16-18, один из контактов которого включает объект управле- ни , а другой шунтирует кнопку Пуск, обеспечива  питание обмотки при отпускании кнопки Пуск. При нажатии кнопки Стоп рветс  цепь питани  управлени . Необходимость включени  резерва опреде- л етс  узлом 3 на основании анализа сигналов Работа. Неисправность.

Узел 3 также формирует сигналы на включение резерва. При необходимости включени  резерва сигнал включени  с узла 3 поступает на реле 10-12 узла 1. Контакты 13-15 реле шунтируют кнопку Пуск и срабатывает реле 16-18 выбранного объекта. Сигналы Работа и Неисправность фор- мируютс  либо непосредственно датчиками , установленными на объектах, либо простейшим логическим устройством, обрабатывающим сигналы от датчиков. Например , дл  насосов состо ние Работа определ етс  наличием сигналов на реле включени , питани  привода, давлени  в трубопроводе. Дл  других объектов это другие логические сигналы.

При включении системы все триггеры 30-33, счетчики 39-41, генератор 25, регистры 44-46 устанавливаютс  в исходное ну- левое состо ние (соответствующие элементы установки нулевого состо ни  не показаны).

Генератор 25 на нулевом выходе 1 формирует последовательность импульсов частотой 0,5-1,0 Гц, определ ющих цикл работы устройства. Каждый такой импульс приводит в исходное состо ние счетчики 39-41, триггер 33 и одновременно формирует сигналы считывани  информации в регистры 44 и 45, По сигналу считывани  в моменты to, 2to,... (фиг.З) в регистр 44 заноситс  код, в котором единица 1-го разр да свидетельствует о неисправности 1-го объекта и требовании на включение резерва. Блок элементов ИЛИ-НЕ 26, состо щий из N элементов ИЛИ с инверсным выходом, на входы каждого из которых подаютс  сигна- лы Работа и Неисправность дл  соответствующего объекта, формирует код, в котором единица 1-го разр да свидетельствует о том, что 1-й объект не работает и исправлен (и может использоватьс  как ре- зервный), т.е. логическа  функци  дл  1-го выхода блока 26 соответствует функции

Y| XHl + Xpi,

где Хн1 - сигнал о неисправности 1-го объекта;

ХР| - сигнал о работе 1-го объекта.

Этот код в моменты to. 2to записываетс  в регистр 45. С второго выхода таймера поступают импульсы, частота которых на несколько пор дков выше частоты с первого выхода (около 1000 Гц), Импульсы с первого и второго выходов генератора синхронизированы и в момент формировани  импульса на первом выходе на втором выходе импульс не формируетс  (блокируетс ). Импульсы с второго выхода генератора 25 через элемент 2И 37 поступают на вход сдвига регистра 44, в то же врем  сигнал с триггера 33 блокирует прохождение этих импульсов через элемент И 38 на счетчик 40.

Импульсы, поступающие на вход сдвига регистра 44, сдвигают код, наход щийс  в регистре,по кольцу. N импульсов возвращают код регистра 44 в исходное состо ние, з выходной код счетчика 41 соответствует числу неисправных объектов. После подачи N импульсов на вход сдвига регистра 44 на выходе счетчика 39 формируетс  сигнал, перевод щий триггер 33 в состо ние 1, что блокирует прохождение импульсов на вход сдвига регистра 44 (фиг.З, момент ti). Этот же сигнал поступает ни элемент И 38. Если выходной код счетчика 41 соответствует О (нет неисправных объектов), то нулевой сигнал с элемента ИЛИ 42 блокирует элемент И 38 и подключение резерва не происходит. Если же выходной код счетчика 41 (неисправных объектов) не равен нулю, на выходе элемента ИЛИ 42 формируетс  сигнал 1 и, начина  с момента ti (фиг.З), импульсы с второго выхода генератора 25 поступают на счетный вход счетчика 40 и вход сдвига регистра 45,

С выхода счетчика 40 на информационные входы дешифратора 47 поступает код номера, соответствующего числу сдвигов регистра 45, а с выхода регистра 45 - сигнал 1 или О, поступающий на управл ющий вход дешифратора (1 соответствует тому, что 1-й объект управлени  может использоватьс  как резерв). Если с выхода регистра 45 поступает сигнал 1, дешифратор 47 формирует сигнал, соответствующий выходному коду счетчика 40, т.е. сигнал на включение очередного резервного исполнительного элемента (нулевой сигнал с выхода регистра 45 приводит к обнулению всех выходов дешифратора 47) Одновременно с этим сигнал с выхода элемента ИЛИ 43 уменьшает код счетчика 41 неисправных объектов на единицу. Если обслужены все за вки на резерв (код счетчика 41 стал нулевым ), элементы ИЛИ 42 и И 38 блокируют дальнейшую работу устройства (фиг.З, момент t2). В момент t2 на выходе регистра 46

формируютс  за вки на включение резервных объектов по факту неисправностей, обнаруженных в момент to. Эти за вки поступают на реле 10-12 узла 1. Период Тз (от 12 до 2to) выдел етс  на срабатывание реле 10-12 и 16-18.

Может оказатьс , что неисправных объектов больше, чем резервных. В этом случае работа счетчика 40 и регистра 45 блокируетс  но сигналом от элемента ИЛИ 42 (свидетельствующем о том, что все за вки обслужены), а сигналом с выхода дешифратора 47, формирующимс  в момент, когда код на выходе счетчика 40 соответствует N (т.е. не все за вки обслужены, но среди N объектов резервных блоков больше нет).

Кроме того, при записи в регистр 44 информации по импульсу с первого выхода генератора 25 (фиг.З) единичные сигналы с выходов регистра через элементы ЗИ 27-29 поступают на триггеры 30-32 и перевод т их в состо ние, блокирующее прохождение сигналов Неисправность через элементы 2И 34-36 в следующем цикле от тех неисправных объектов, за вка от которых уже поступила в регистр 41. Это делаетс  дл  того, чтобы одна и та же за вка от неисправного объекта не подключала последовательно все новые и новые резервные объекты. Когда сигнал Неисправность сн т(после восстановлени  -объекта вручную или автоматически), триггеры 30-32 устанавливаютс  в состо ние, позвол ющее ввести в регистр 44 информацию о неисправности, возникающей вновь в восстановленном объекте.

Таким образом, устройство циклически (раз в 1-3 с) определ ет вновь поступившие сигналы Неисправность от объектов управлени  и формирует сигналы включени  резервных объектов. При этом может обслуживатьс  группа из N объектов, резервирующих один другого. Любые М объектов могут быть включены как основные (1 :ЈМ N), остальные наход тс  в резерве и включаютс  (автоматически) при отказе любого из основных объектов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  включением резервных исполнительных элементов, содержащее N пар из последовательно соединенных кнопок Стоп, Пуск по числу исполнительных элементов, N реле запуска, имеющих N замыкающих контактов, N реле включени  исполнительного элемента, первый вывод обмотки которых подключен к общей шине, а второй вывод - к свободным выводам кнопок Пуск, первым выводам контактов реле запуска и контактов реле включени  исполнительных, вторые выводы

   которых соединены с вторыми выводами контактов реле запуска и общим выводом кнопок Пуск и Стоп, другие выводы которых соединены с шиной питани , первые

   выводы обмоток реле запуска соединены с шиной питани , первые выводы обмоток реле запуска соединены с общей шиной, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет ав0 тематического поддержани  заданного числа работоспособных исполнительных элементов, в него введены генератор импульсов , блок элементов ИЛИ-НЕ, с первого по (N+1)-u Н5-триггеры,Ј первого по N-й

   5 элементы ЗИ,с первого по (IM+1 )-й элементы ) 2И, элемент И, первый и второй счетчики, реверсивный счетчик, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй сдвиговые регистры , буферный регистр и дешифратор,

   0 выходы которого соединены с входами второго элемента ИЛИ и информационными входами буферного регистра, вход записи которого соединен с входами записи первого и второго сдвиговых регистров и входами

   5 сброса первого и второго счетчиков, реверсивного счетчика (N+1)-ro RS-триггера, первым выходом генератора импульсов, первыми входами с первого по N-й элементов ЗИ, вторые входы которых  вл ютс  вхо0 дами анализа непрерывности устройства, предназначенными дл  подключени  выходов неисправности исполнительных элементов , и соединены с инверсными входами сброса триггеров, первыми входами эле5 ментов 2И и первыми входами блока элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых  вл ютс  входами устройства, предназначенными дл  подключени  выводов, сигнализирующиховключенности

   0 исполнительного элемента, а выходы соединены с информационными входами второго .сдвигового регистра, сдвиговый вход которого соединен с выходом элемента И и счетным входом второго счетчика, выходы

   5 которого соединены с информационным входом дешифратора, вход разрешени  которого соединен с выходом второго сдвигового регистра, вторые входы и выходы элементов 2И соединены с инверсными вы0 ходами RS-триггеров и информационными входами первого сдвигового регистра, выходы которого соединены с третьими входами элементов ЗИ, выходы которых соединены с входами установки RS-триггеров, вход сло5 жени , вход вычитани  и выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входом старшего разр да первого сдвигового регистра, выходом второго элемента ИЛИ несоответствующими входами первогоэле- мента ИЛИ, выход которого соединен с первым пр мым входом элемента И, инверсные входы которого соединены с выходом старшего разр да дешифратора, второй вход-с выходом (N+1)-ro RS-триггера и инверсным входом (N+1)-ro элемента 2И. третий пр мой вход - с вторым выходом генератора импульсов, со счетным входом первого счетчика и с пр мым входом (N+1)-ro элемента 2И, выход которого соединен со сдвиговым входом Первого сдвигового регистра, выходы буферного регистра соединены с вторыми выводами обмоток реле запуска, а выход переполнени  первого счетчика соединен с входом установки (1М+1)-го RS-триггера.

   ЈЈ

   г