Резервированная термоизмерительная система

 

РЕЗЕРВИРОВАННАЛ ТЕРМОИЗМЕРНТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая в каждом из двух измерительных трактов аналого-цифровой преобразователь с узлом самоконтроля, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, коммутатор, первый выход которого соединен с первым измерительным входом аналого-цифрового преобразователя , второй выход - с первым ВЕдкодом рабочего, узла термокомпенсации , второй выход которого соединен с вторым измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, и термодатчики, отличающаяс я тем, что, с целью повькаения надежности, она содержит перекдючатель резерва и в каждом измерительном тракте контрольный узел термокомпенсации и алгебраический сумматор , выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с соответствующим входом переключателя резерва, подключенного выходами к управляющим входам аналого-цифровых преобразователей и коммутаторов и вторьм входом алгебраических сумматоров соответствующих измерительных трактов, первый вход коммутатора соединен с вторым выходом коммутатора, второй вход - с первым выходом контрольного узла термокомпенсации, остальные входы с одноименными входами коммутатора другого тракта и выводами термодатчиков , первый вход алгебраического сумматора соединен с выходом аналого- 5 цифрового преобразователя, второй измерительный вход которого соединен с вторым выходом контрольного узла термокомпенсации. N

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС ПЕВЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3228487/18-24 (22) 30.12.80 (46) 07.09.83. Бюл. Р 33 (72) 10.H.Кочанов, B.A.Ëåðíåð и Б.П.Максимов (53) 621.374 (088.8) (56) 1. Вычислительный комплекс

N-7000.-"Приборы и системы управления", 1977, Р 4, с. 8.

2. Авторское свидетельство СССР

9 439814, кл. G 06 F 11/20, 1972 (прототип). (54) (57)РЕЗЕРВИРОВАННАЯ ТЕРМОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая в каждом из двух измерительных трактов

-аналого-цифровой преобразователь с узлом самоконтроля, выход которого соединен с первым входом элемента

ИЛИ, коммутатор, первый выход которого соединен с первым измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход — с первым выходом рабочего узла термокомпенсации, второй выход которого соединен с вторым измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, и

3(51) "- 05 0 23/19 (06 1 11/20;ð Н 05 К 10/00 термодатчики, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности, она содержит переключатель резерва и в каждом измерительном тракте контрольный узел термокомпенсации и алгебраический GyM матор, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с соответствующим входом переключателя резерва, подключенного выходами к управляющим входам аналого-цифровых преобразователей и коммутаторов и вторым входом алгебраических сумматоров соответствующих измерительных трактов, первый вход коммутатора соединен с вторым выходом коммутатора, второй вход — с Я первым выходом контрольного узла термокомпенсации, остальные входы— с одноименными входами коммутатора другого тракта и выводами термодатчи- % ков, первый вход алгебраического сумматора соединен с выходом аналого- Я цифрового преобразователя, второй измерительный вход которого соединен с вторым выходом контрольного узла термокомпенсации. вД 04Н474

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, и может найти применение в информационно-измерительных системах и информационно-измерительных комплексах автоматизированных систем управления технологическими процессами, работающих н непрерывном режиме.

Известно устройство для измерения и контроля различных параметров содержащее датчики и задатчики эталонных параметров, подключенные через коммутаторы и преобразователи к блокам обработки результатов конт-.. роля. Для повышения надежности устройства используется горячее резервирование основных узлов 1 ).

Недостаток устройства состоит и том, что в нем не обеспечивается постоянный контроль неисправности всех узлов резервного оборудования, что 2п снижает надежность, так как не исключается возможность переключения на неисправный резерв.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату 75 к предлагаемому является многоканальная измерительная система с ре зервированием, содержащая аналогоцифровой преобразователь с узлом самоконтроля и и -каналов, каждый из которых содержит резервируемый аналого-цифровой преобразователь с узлом самоконтроля, коммутатор, сое,диненный с резервным и резервируемым аналого-цифровым преобразователем, элементы И, ИЛИ, триггер, узел переключения коммутирующих элементов. Резервный аналого-цифровой преобразователь АЦП включается в работу лишь н случае неисправности основного (2 1. 4О

Однако узел переключения коммутирующего элемента и сам коммутирующий элемент при исправной работе основного йЦП не контролируется, что снижает надежность системы в 45 целом. Кроме того, при использовании в качестне датчиков термоэлектрических термометров (термопар ) невозможно контролировать точность измерения с помощью* калибровочных сигналон,. как предлагается в известной системе, так как в измерительной цепи н данном случае присутствует узел термокомпенсации ЭДС

"холодных" спаев термопар. Узел термокомпенсации вырабатывает компенсирующую ЭДС, величина которой зависит от температуры среды, н которой находятся "холодные" спаи термопар, и, таким образом, не может контролироваться с помощью наперед заданной устанки.

Цель изобретения. — повышение на дежности системы за счет постоянного автоматического контроля неисправости как основного так и резервного 65 оборудования, а также за счет введения н систему контрольного узла термокомпенсации и сравнения результатон измерения ЭДС, вырабатываемых рабочим и контроль1ым узлами термокомпенсации.

Указанная цель достигается

zeM, что н резервированную измерительную систему, содержащую н каждом из двух измерительных трактов аналого-цифроной преобразователь с узлом самоконтроля, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, коммутатор, первый выход которого соединен с первым измерительным BxG дом аналого-цифрового преобразователя, второй выход — с первым выходом рабочего узла термокомпенсации, второй выход которого соединен с нторым измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, и термодатчики, введены переключатель резерва и в каждый измерительный тракт контрольный узел термокомпенсации и алгебраический сумматор, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с соответствующим входом переключа— теля резерва, подключенного выходами к управляющим входам аналогоцифровых преобразователей и коммутаторов и вторым входам алгебраических сумматоров соответствующих измерительных трактов, первый вход коммутатора соединен с вторым выходом коммутатора, второй вход — с первым выходом контрольного узла термокомпенсации, остальные входыс одноименными входами коммутатора другого измерительного тракта и выводами термодатчиков, первый вход алгебраического сумматора соединен с выходом аналого-цифрового преобразонателя, второй измерительный вход которого соединен с вторым выходом контрольного узла термокомпенсации.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой системы, на фиг. 2 схема переключателя резерва.

Система (фиг. 1 ) содержит измерительные тракты 1 и 2, каждый иэ которых состоит иэ коммутатора 3, рабочего узла 4 термокомпенсации, термочувствительных элементов 5 .1 и 5.2, контрольного узла б термокомпенсации, термодатчиков 7.1, 7.2...7. аналого-цифрового преобразователя (АЦП ) 8 с узлом 9 самоконтроля, алгебраического сумматора 10 (c: входньм регистром ), элемента ИЛИ 11, переключателя 12 резерва.

Схема переключателя резерва (фиг, 2 ) содержит два идентичных блока 131 и 132 переключения, два идентичнйх блока 14, 14 2 управления, каждый из которых вйполняет

1040474

10 функцию синхронизации работы ис:ех узлов соответствующего тракта (блон

14(синхронизипует работу тракта

1, блок 14 }- тракта 2 и представляет собои тактовый генератор, формирующий такты управления работой АЦП 8 с узлом 9 самоконтроля. алгебраического сумматора 10 (c входным регистром ) и, например, регистр управления коммутатором 3 (фиг. 1) .

Блок 13.1(13 ) состоит из двух триггеров 15 „ и 162(152 и 16>), двух временнйх элементов 17„ и 18> (17 и 18 ), двух элементов И 19„ и 20 1(19 z и 20 ), трех элементов

HJIH 21 „, 22 . и 23 q (212 22 2 и 232 ) и элементов ИЛИ-HE 24 „ 24 ).

Система работает следующим образом.

Тракты 1 и 2 включаются в работу с помощью переключателя резерва поочередно, на время цикла измере ния и обработки информации от всех датчиков, В начале каждого цикла работы 25 тракта 1 (2 ) на вход AIQI 8 с узла 9 подаются калибровочные сигналы, которые после аналого-цифрового преобразователя сравниваются в узле 9 самоконтроля с уставками. При несовпадении кодов узел 9 формирует сигнал ошибки, который через элемент ИЛИ 11 проходит на первый (второй) вход переключателя 12, последний отключает неисправный тракт 1 (2 ) из работы и переводит исправный тракт 2 (1) на постоянную. работу. При совпадении кодов работа тракта 1(2 ) продолжается. Коммутатор 3 осуществляет двухполюсную коммутацию сигналов от термодатчиков 7.1...7п термопар . При 4О этом один из выводов каждого из термодатчика подключается соответствующим ключом на измерительный вход

АЦП 8, другой вывод каждого термодатчика подключается соответствую- 45 щим ключом коммутатора к первому выходу узла 4. Кроме того, первый выход узла 4 подключается к первому входу коммутатора 3, а первый выход узла 6 термокомпенсации — к второ- 5п му входу коммутатора 3, с помощью которого в начале каждого цикла рабочий и контрольный узлы 4 и 6 термокомпенсации поочередно подключаются на второй измерительный вход

АЦП 8. При этом узлы 4 и 6 формируют на входе АЦП 8 ЭДС, соответствующие температуре среды, в которой находятся термочувствительные элементы

5.1 и 5.2 и "холодные" спаи термопар. Полученные результаты аналого- цифрового преобразователя (,коды ) запоминаются во входном регистре сумматора 10 и сравниваются в нем. Если разность кодов превышает заданную величину допустимой погрешности из- 65 мерения, то на выходе сумматора 1.0, формируетс".я сигнал ошибки, свидетельствующий о неисправности одного из узлов термакомпенсации. Сигнал ошибки через элемент ИЛИ 11 поступает на вход переключателя 12, который выключает из работы неисправный тракт и включат на постоянную работу исправный.

Блок 13 (13) переключателя 12 работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры

15 (152 ) устанавливаются в нулевые, а триггеры 16 „и 16 — в противоположные состояния. Пусть триггер

16 установлен в единичное состояние, а триггер 162 — в нулевое, тогда единичный логический уровень с единичного выхода триггера 16 (162)блока 13 (13 )подается на вход

Ьлока 14 < разрешая его функционирование. При этом нулевой логический уровень с единичного выхода триг= гера 162 (16 )другого блока 13 2 (13„) переключения запрещает функцйонирование соответствующего блока

142 (14 ) управления. Выбранный блок

14<(14 )запускается, и с его выхода 25„ 252 )единичный логический уровейь через элемент И.20 (20 ) подается на вход элемента 18 (182), который вырабатывает единичный сигнал длительностью большей, чем длительность работы блока 14<(142).

В конце работы блока 14 (14 )единичный логический уровейь с его выхода 26 1 (262 ) запускает элемент

17 (17 g )и через элементы ИЛИ 22„(22 ) и И 19 (19 ) перебрасывает триггер

16 (16 )в нулевое состояние. Кроме . того, единичный логический уровень с выхода элемента И 19 (192) через элемент ИЛИ 23 2(23„) другого блока

13.2 (13 ) переключения перебрасывает триггер 16 (16 ) этого блока в единичное состояйие. При этом с единичного выхода указанного триггера 16 2 (161 ) единичный логический уровень запускает другой блок

14 „(142 ) управления. Далее функционирование переключателя резерва осуществляется аналогично.

Таким образом, блоки управления

14 и 14 работают попеременно, а едйничные сигналы с выходов временных элементов 18 и 17 (182 и 17 ) постоянно накладйваются во времени один на другого в результате чегс на выходе элемента ИЛИ-НЕ 24 „(242) постоянно имеется нулевой логический уровень, не влияющий на функционирование переключателя 12 резерва.

В случае поступления сигнала ошибки с выхода элемента ИЛИ 11. (11 )(фиг.1) на первый (второй ) вход йереключателя 12 резерва, являющийся первым входом блока управления 14 „(142 ), на выходе 27„(27@ ) которого форгп руется

1040474 сигнал неисправ ности, который через элементы ИЛИ, И 21 2? и 19,(21,, 1

222, 19 ) перебрасывает триггер

16 162 соответствующего блока 13 (132) переключения в нулевое состояние, тем самым запрещая работу блока

14 „(14>) управления, и неисправного тракта 1 (2 ). Кроме того, единичный логический уровень с выхода элемента ИЛИ 21 < (22 < ) перебрасывает в еди ичн е состояния TpHI-геры 152 )О (15„) и 16 > (16. ) другого блока 13> (13,,) переключейия. При этом единичный логический уровень с единичного выхода триггера 15 через элемент ИЛИ

23 g 23 g удерживает триггер 16 2 (16 „) 15 в единичном состоянии, а нулевой логический уровень с нулевого выхода указанного триггера 15 (15„ )блокирует элемент И 19 (19 ).

Таким образом, неисправный блок

14 (142 )управления оказывается постоянно выключенным, а другой блок

14 (14„) управления постоянно вклю2 ченным. Если по окончании работы блока 14 „(14 2)управления на егс выходе 2ь<(26.2)не сформируется единичный логическии уровень, то не запустится временной элемент 17.,(17,)

B рpеeз у л ь тате на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 24 (24g)образуется единич) ный логический уровень, который поступает на вход элемента ИЛИ 21 (21 ). В этом случае функционирование резерва аналогично тому случаю, когда один из трактов 1(2 ) неисправлен. Аналогично функционирует переключатель резерва и в том случае, когда не перебрасывается триггер 16> (16 ), т.е. неисправен блок

13 (132) переключения, так как в этом случае не запускается временной элемент 18„ 82) и на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 24 > (242 ) формируется единичный логический уровень.

Таким образом, надежность предлагаемой многоканальной измерительной системы повышается за счет контроля всех общих узлов измерительного тракта-узла термокомпенсации, АЦП и организации горячего резервирования, при котором постоянно контролируются основные узлы обоих трактов (основного и резервного ), а также блоки управления и блоки переключателя резерва.

1040474

7.1

52

Фиг.1

< n4n4 I4

Составитель В.Максимов

Редактор Л.Курах Техред М. Кузьма Корректор Ю.Макаренко

Ъ

Заказ á929/53 Тираж 874 Подписное

ВМИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород„ ул. Проектная, 4