Устройство для управления технологическими параметрами

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОгаЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ, содержащее счетчик, датчик технологического параметра, аналого-цифровой преобразователь, первый ключевой элемент, первый блок сравнения и регулятор , выход датчика технологического параметра соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход первого ключевого элемента подсоединен к входу первого блока сравнения, выход которого подключен к входу регулятора , отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены блок управления, второй и третий блоки сравнения, с второго по четвертый ключевые элементы, сумматор, первьй элемент И, блок контроля регулятора , первый элемент задержки, первый и второй элементы памяти, первый вход блока управления и первый управляющий вход блока контроля регулятора являются входом запуска устройства , первый выход блока управления подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя и к синхровходу второго блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом второго ключевого элемента и со счетным входом счетчикаJвыход которого подсоединен к управляющему коду третьего ключевого элемента, к второму входу управления и является управляющим выходом устройства, второй выход блока управления соединен с установочным входом второго блока сравнения , с первым входом первого элемента И, с входами сброса счетчика и сумматора и является установочным выходом устройства, выход аналогоцифрового преобразователя соединен с информационньп 1и входами второго ключа и второго блока сравнения, выход второго ключа подключен к входу (Л сумматора, выход которого соединен с информационьдым входом третьего ключа, выход которого подклк)чен к входу третьего блока сравнения, к информационным входам четвертого клю:чевого элемента и первого элемента памяти, выход третьего блока сравнесо ния является первым информационным 05 выходом устройства, соединен с со управляющим входом четвертого ключевого элемента и с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу первого элемента памяти, выход которого и выход четвертого ключевого элемента подключены к первому информационному входу блока контроля регулятора и к второму информационному входу блока контроля регулятора, объединенному с информационным входом четвертого ключевого элемента, вькод блока контроля регулятора подсоединен к управляющему входу первого ключевого элемента, является вто

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1196900 ш 4 G 06 F 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3773433/24-24 (22) 13.07.84 (46) 07.12.85. Вюл. У 45 (72) И.И.Цукерман, В.И. Телятников и Ю.Н. Хохлов (53) 681.325.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 452630, кл. С 06 F 15/46, 1975.

Авторское свидетельство СССР

9 611214, кл. G 06 F 15/46, 1978. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЧ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ, содержащее счетчик, датчик технологического параметра, аналого-цифровой преобразователь, первый ключевой элемент, первый блок сравнения и ре- гулятор, выход датчика технологического параметра соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход первого ключевого элемента подсоединен к вхо.ду первого блока сравнения, выход которого подключен к входу регулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены блок управления, второй и третий блоки сравнения, с второго по четвертый ключевые элементы, сумматор, первый элемент И, блок контроля регулятора, первый элемент задержки, первый и второй элементы памяти, первый вход блока управления и первый управляющий вход блока контроля регулятора являются входом запуска устройства, первый выход блока управления подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя и к синхровходу второго блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом второго ключевого элемента и со счетным входом счетчика, выход которого подсоединен к управляющему входу третьего ключевого элемента, к второму входу управления и является управляющим выходом устройства, второй выход блока управления соединен с установочным входом второго блока сравнения, с первым входом первого элемента И, с входами сброса счетчика и сумматора и является установочным выходом устройства, выход аналогоцифрового преобразователя соединен с информационными входами второго ключа и второго блока сравнения, выход второго ключа подключен к входу сумматора, выход которого соединен с информационным входом третьего ключа, выход которого подключен к входу третьего блока сравнения, к информационным входам четвертого клю ,чевого элемента и первого элемента

1 памяти, выход третьего блока сравнения является первым информационным выходом устройства, соединен с управляющим входом четвертого ключевого элемента и с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу первого элемента памяти, выход которого и выход четвертого ключевого элемента подключены к первому информационному входу блока контроля регулятора и к второму информационному входу блока контроля регулятора, объединенному с информационным входом четвертого ключевого элемента, выход блока контроля регулятора подсоединен к управляющему входу первого ключевого элемента, является вто11 рым информационным выходом устройст" ва и подключен через первый элемент задержки к управляющему входу второго элемента памяти, выход первого блока сравнения соединен с управляющим входом второго элемента памяти, выход которого подсоединен к второму управляющему входу блока контроля регулятора .

2. Устройство по, и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй дополнительные счетчики импульсов и пятый ключевой элемент, один вход которого объединен со счетным входом первого дополнительного счетчика импульсов и с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого дополнительного счетчика импульсов подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого является первым входом блока, а выход является вторьм выходом блока и соединен с входами установки первого и второго дополнительных

6900 счетчиков, выход пятого ключевого элемента является первым выходом блока и подключен к первому входу дополнительного счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого является вторым входом блока, а выход соединен с другим входом пятого ключевого элемента.

3. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок контроля регулятора содержит первый дополнительный сумматор, второй элемент И и третий элемент ИЛИ, выход которого является выходом блока, первый вход подключен к выходу второго элемента И, второй вход является вторым управляющим входом блока, входы первого дополнительного сумматора и первый вход второго элемента И являются первым и вторым ин: формационным и первым управляющим входами блока соответетвенно, выход первого дополнительного сумматора соединен с вторым входом второго элемента И.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах уп, равления технологическими процессами» 5

Цель изобретения — повышение точности устройства.

На фиг. I изображена схема устройства; на фиг. 2 — 6 — временные диаграммы; на фиг. 7. вЂ,12. — схемы 16 блока управления, первого и второго блоков сравнения, блока контроля регулятора, третьего блока сравнения, многоканального блока индикации соответственно1 на фиг. 13 и 14 — вре- 15 менные диаграммы; на фиг. 15 — схема

-сумматора..

Устройство содержит датчик технологического параметра (ДТП) 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2О

2 блок {БУ) 3 управления, второй блок 4 сравнения, второй ключево

1 и элемент 5, сумматор 6, счетчик 7 третий ключевой элемент 8, первый элемент И 9, третий блок 10 сравненгя, четвертый ключевой элемент 11, блок 12 контроля регулятора, первый элемент 13 памяти, первый ключевой элемент 14, первый элемент 15 задержки, первый блок 16 сравнения, второй элемент 17.памяти, регулятор

18, многоканальный блок 19 индикации, сигналы 20 — 33 на входах блоков 3,2,4, 5, 7,8, 10, 9, 1 1, 1 2, 15, 14, 16, генератор 34 тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ 35, первый дополнительный счетчик 36 импульсов, пятый ключевой элемент 37., второй дополнительный счетчик 38 импульсов, второй элемент ИЛИ 39, триггер

40, второй элемент И 41, первый инвертор 42, третий элемент И 43, первый 44 и второй 45 регистры, первый дополнительный сумматор 46, третий элемент 47 памяти, второй до полнительный сумматор 48, второй

196900

1 мин

Х

N — 1 мчн i «1

Х..

Э 1 элемент 49 задержки, четвертый элемент И 50, четвертый 51 и пятый 52 элементы памяти, третий 53 и четвертый 54. дополнительные сумматоры, пятый элемент И 55, пятый дополнительный сумматор 56, шестой элемент И 57, третий элемент ИЛИ 58, шестой дополнительный сумматор 59, шестой элемент 60 памяти, с второго по четвертый инверторы 61 — 63, с пятого по седьмой элементы И 64 — 66, сигналы 67 — 78 — на выходах блоков элементов 34,38,36,39,40,42,43,49,64, 65,66, суммирующий элемент 79, выходной и промежуточный регистры 80 и

81, элемент 82 сравнения кодов.

Устройство работает следующим образом.

Импульсный сигнал запуска устройства поступает на первый вход БУ 3 и второй вход блока 12. При этом блок 3 устанавливается в исходное состояние, а на его втором входе формируется сигнал 20, устанавливающий блоки 4, сумматор 6 и счетчик 7 в исходное состояние. Одновременно на первом выходе БУ 3 с интервалом Т формируются импульсы сигнала 21 (фиг. 2), управляющие работой устройства.

Малая скорость изменения технологических параметров измеряется (например, для химико-гальванических процессов производства печатных плат) минутами и, как правило, импульсный характер помех, возникающих на линиях передачи информации, свидетельствует, что частоты изменения полезного сигнала и помехи разнесены фактически более, чем на порядок. Поэтому для выявления помех, поступающих на вход АЦП 2 с датчика

1, сигнал, пропорциональный измеряемому значению параметра Х, через интервал дТ опрашивается несколько раз с периодом д T2 .

При этом интервал Т выбирается с учетом скорости изменения контролируемого параметра и составляет .10 мин, à hT< — исходя из необходимости статистически достоверной информации, т.е. N - =25-30 отсчетов, за время, когда изменение контролируемого параметра соизмеримо с точностью измерения. При практической реализации величина дТ принимается равной - 0,2 с.

Формируемые на первом выходе БУ 3 с интервалом л Т управляющие импульсы сигнала 21 поступают Hcl управляющий вход АЦП 2.и на второй вход блока

4 сравнения смежных отсчетов, синхронизируя их работу.

В конце интервала аТ на втором выходе БУ 3 формируется сигнал 20, устанавливающий блоки 3 и 4, сумматор 6, счетчик 7 в исходное состояние и подготавливая их для обработ10 ки следующих выборок.

Получаемые на выходе АЦП 2 i-e значения Х; (сигнал 22) поступают на сигнальный вход второго ключевого элемента 5 и на первый вход блока 4.

В последнем смежные значения параметра сравниваются между собой, т.е. формируется величина пропор) циональная (Х „-Х;), i =- 1,2,...,n, которая сравнивается с заданной пос-тоянной для данного параметра значением Я, выбираемым исходя из точности преобразования параметра. Величина принимается эквивалентной двум единицам младшего разряда АЦП 2, 25 В случае, если

/Х,, — X Z,„ / E, (1) с задержкой t относительно сигнала

21 (фиг. 2) и определяемой временем работы блока 4 на выходе последнего формируется сигнал 23, поступакмций на управляющий вход второго ключевого элемента 5 и разрешающий прохождение измеренного i-ro значения

35 (сигнала 22) параметра с выхода

АЦП 2 на вход сумматора 6 (сигнал 24).

При этом сигцал 23 (фиг. 2) сдвинут относительно сигнала 21 на интервал аТ, что необходимо для возмож40 ности проверки условия (1) которое

Э может быть проведено не ранее, чем . после снятия с выхода АЦП 2 второго отсчета. При этом, выбрав из каждой выборки, содержащей N значений, минимальное количество слагаемых (N )

45 них, которое должно быть учтено при определении значения сигнала на выходе датчика 1, сигнал на выходе сумматора 6 после накопления выбранного количества слагаемых пропорцио50 нален величине

55Ф

Задаваясь величиной и, допустимого количества опросов сигнала с датчика, при которых не выполняется приведенное условие (1), т.е. сущеtt9690n ствуют помехи на линиях передачи информации, суммарное количество опросов при обращении к датчику в течение одного цикла составляет мин noС целью получения достоверных результатов величина n = (О 1 — 0 15) N.

В том случае, если помех на лини- 10 ях передачи информации при опросе датчика не наблюдается нли нх число не превышает п, то после накопления в сумматоре 6 N ù значений Х. и, 1 соответственно, Няд„импульсов в счет-15 чике 7 на выходе последнего формируется сигнал 25, поступающий на управляющий вход третьего ключевого элемента и разрешающий прохождение сигнала пропорционального Х с вы- 20 хода сумматора 6 через третий ключевой элемент 8 (сигнал 26) на входы блока 10 четвертого ключевого элемента 11 и первого элемента 13 памяти.

Одновременно сигнал 25 с выхода счетчика 7 поступает на второй вход

БУ 3. При этом с первого выхода БУ 3 прекращается формирование управляющих импульсов сигнала к рассматривае- 30 мой выборке, т.е.

Nì H no ! где и — количество опросов, при ко- З5 торых не выполняется условие (1) среди значений Х., удовлетворяющих

Ъ условию (1),.

Причем и а,.

Сигнал 25 с выхода счетчика 7 40 поступает также на первый вход многоканального блока 19 индикации и используется в момент окончания цикла (при формировании импульсного сигнала 20) для формирования сигнала 45 оператору в случае, если в тракте передачи информации помех больше допустимого значения и .В том случае, если количество помех в тракте передачи информа- 50 ции больше допустимого значения пе, то формирование сигнала 21 с первого выхода БУ З,обеспечивающего формирование выборки из N отсчетов (фиг. 3), на выходе АЦП 2 (сигнала 55

22) заканчивается раньше, чем на выходе счетчика 7 формируется сигнал

25 на управляющий вход третьего ключевого элемента 8, свидетельствующий об окончании накопления в сумматоре 6 N „ö слагаемых.

В этом случае накопленное в сумматоре 6 значение не поступает на последующую обработку и обнуляется в начале следующего цикла по сигналу 20 с второго выхода БУ 3, устанавливающего устройство в исходное состояние.

Одновременно с формированием сигнала 20 и в связи с отсутствием сигнала на выходе счетчика 7, поступающего на первый вход блока 19, в последнем формируется сигнал 76 (фнг. 3) оператору о наличии помех в тракте передачи информации.

При разрешающем сигнале 25 со счетчика 7 на прохождение сигнала с выхода сумматора 6 через третий ключевой элемент 8 (формирование сигнала 26) в блоке 10 производится проверка работоспособности датчика путем сопоставления измеренного значения Х (сигнала 26) с выхода датчика и сформированного на выходе сумматора 6 с возможными пределами изменения этого параметра (Х„,„„ и Х„„,„) при нормальной работе датчика. Значения Хм,„,и Хмин явля ются постоянными для данного датчика. Эти пределы выбираются с учетом физической природы конкретных измеряемых параметров. Так, например, для датчиков температуры наиболее характерный неисправности проявляются в обрыве цепи либо в коротком замыкании, что приводит к сигналам, соответствующим через-! мерно высоким, либо низким показаниям датчика. Так, например, при рассмотрении химико-гальванических процессов производства печатных плат для датчиков температуры эти значения принимаются равными Х„„„= (5 — 10) С, Х = (100-150) С.

Таким образом, в случае, если (Хср (СХс ) (2) с задержкой t относительно посту2 пившего на вход блока 10 сигнала 26 и определяемой временем работы блока 10, на его выходе формируется сигнал, свидетельствуиций о работоспособности датчика, который посту»

7 1 l969 пает на управляющий вход четвертого ключевого элемента 11 и тем самым измеренное значение параметра (сигнал 29) поступает на первый ключевой элемент 14 и первый вход бло5 ка 12.

Сигнал 27 с выход блока 10 одновременно поступает на первый элемент

И 9 и третий вход блокч 19. В начале следующего цикла по сигналу 20 с »О второго выхода БУ 3 на выходе первого элемента И 9 формируется сигнал

28 на первый элемент 13 памяти, переводя его в режим записи. При этом в первом элементе 13 памяти за- 15 поминается измеренное в данном цикле значение Х, вместо хранимого ранее значения Х „,, по»»ученнога в предыдущем цикле.

В случае, если одно иэ условий 20 (2) не выполняется, что свидетельствует о неработоспособности датчика, сигнал 27 формируется и тем самым не разрешается прохождение измеренного значения параметра (сигнал 26) 25 через четвертый ключевой элемент 11 для дальнейшего анализа. При этом также запрещается запоминание измеренного значения параметра в первом элементе 13 памяти. 30

В этом случае, так как сигнал

27 с блока 10 поступает на третий вход блока 19, в начале следующего цикла в последнем формируется сигнал 77 оператору о неработоспо35 собности датчика (фиг. 4 и 5).

При нормальной работе датчика в блоке 12 производится анализ работоспособности регулятора. С этой целью в нем производится сопоставление измеренного значения параметров Хср (сигнала 29) с значением этого же параметра, полученного в предыдущем цикле, запомненного в первом элемен-. те 13 памяти и поступающего на третий»5 вход блока 12, т.е. формируется сигнал пропорциональный разности (Х срк

:-Х „„), где к — порядковый номер цикла с момента начала работы устройства.

Сигнал, характеризующий знак разности (Х р„ -Х р„„), в свою очередь, сравнивается с сигналом с „,, поступающим с второго элемента 17 памяти на четвертый вход блока 12 и характеризующего состояние, в которое nei5 реведен регулятор в предыдущем цикле.

Тенденция изменения параметра должна соответствовать состоянию, 00 8 в которое переведен регулятор в предыдущем цикле. Таким образом, к -Хср„1 ) 7 0 и о „, Ъ 0 (что соответствует, например, повышению температуры Х ? Х при срк ñÐ>»- » включении в предыдущем цикле нагревателя) или /<- с 0 и (Х р Хсрц a) < О, то это свидетельствует о нормальной работе регулятора. При этом на выходе блока 12 контроля регулятора с задержкой t относительно посФ тупающего на его вход сигнала 29 и определяемой временем работы блока

10, формируется сигнал 30 на управляющий вход первого ключевого элемента 14. Этот сигнал разрешает прохождение измеренного значения Х ср (сигнала 32) на вход блока 16 для определения наличия отклонения регулируемого параметра от заданных технологических допусков и формирования соответствующего сигнала 33 на регулятор 18.

При этом с задержкой t, необходимой для срабатывания первого ключевого элемента 14 и обработки информации в блоке 16, первым элементом 15 задержки по сигналу 30 с блока

12 контроля регулятора формируется сигнал 31, разрешающий произвести запись во второй элемент 17 памяти сигнала 33, характеризующего состояние в которое переводится регулятор 18, т.е. производится запись величины о „ вместо иск, . Ввиду того, что включение регулятора может способствовать уменьшению значения измеряемого параметра (например, при включении установки охлаждения), то в зависимости от тенденции изменения конкретного параметра при включении регулятора для каждого отдельного параметра заранее устанавливается знак » к,, соответствующий включенному состоянию регулятора.

Так как при первом цикле (вначале работы) величины Х сро и î хранящиеся в первом 13 и втором 17 элементах памяти, соответственно, могут быть произвольными, проверка работоспособности регулятора в первом цикле производится. С этой целью сигнал запуска устройства поступает на второй вход блока 12 контроля регулятора.

В случае выявления нарушений в ра» ботоспособности регулятора сигнал

30 на выходе блока 12 контроля регу11969

9 лятора не формируется и тем самым не разрешает прохождение измеренного значения параметра (сигнала 29) через первый ключевой элемент 14 для дальнейшего анализа. При этом также запрещается запоминание текущего положения регулятора во втором элементе 17 памяти. В этом случае, так как сигнал 30 с блока 12 контроля регулятора поступает на чет- 10 вертый вход многоканального блока

19 индикации, вначале следующего цикла в блоке 19 формируется сигнал

78 оператору о неработоспособности регулятора (фиг. 4 и 6). 15

При нормальной работе регулятора в блоке производится выявление отклонения текущего значения Х« контролируемого параметра заданных для него нижнего или верхнего пре- 20 н в делов регулирования Хрен и Х,„

В случае, если Х < -Кв е,.70 (или

Х „ — Х т О) на выходе блока 16 формируется сигнал 33 (фиг. 1) на включение регулятора а „ = 1.

Это состояние по разрешающему сигналу 31 с первого элемента 15 задержки запоминается во втором элементе 17 памяти и используется при анализе работоспособности ре- 30 гулятора при следующем цикле. Таким образом, при возникновении каких-либо нарушений в работе датчике регулятора или при наличии помех в линиях связи выявление отклонений текущего значения параметра от заданных пределов регулирования и фор« мирование соответствующих сигналов на регуляторы производится только при следующем цикле через интервал 4О дТ.

Изменение анализируемого параметра за интервал аТ в несколько раз меньше, чем допустимые пределы его изменения, исключение из рассмотрения однако из измеренных в условиях помех значения К не может привести к возникиовенйю критической ситуации, в то время, как анализ этого значения, искаженного помехами, :О может привести к ошибочному включению регулятора и вывести параметр из допустимых пределов.

Так, например, при операции травления печатных плат пределы pery 5 рования температуры составляют (45 - 50) С, а скорость охлаждения .раствора за счет естественного испа00,10 рения и выноса тепла обрабатываемыми печатными платами находится в пределах (0,08 — 0,15) С/мин .

Вначале следующего цикла (через интервал дТ) на втором выходе БУ

3 формируется сигнал 20, по переднему фронту которого обнуляются сигналы 25, 26 и, соответственно, !

27, 29 — 33, формируется сигнал 28, продолжительность которого равна продолжительности сигнала 20 и в случае нарушений в работе устройства (помех в тракте передачи информации, неработоспособности датчика или pery. лятора) формируются соответственно сигналы 76, 77 или 78, продолжительность которых также равна продолжительности сигнала 20.

На первом же выходе БУ 3 форми.руются сигналы 21, по переднему фронту которых производится преобразование в АЦП 2 сигнала с датчика (формирование сигнала-кода 22) и формирование со сдвигом. (в Т + t„) по отношению к сигналу 21 сигнала 23 в случае отсутствия помех в тракте пере= дачи информации.

Устройство при конкретной реализации блоков 3,4, 10, 12, 16, 19 (фиг.7-12) работает следующим образом.

Сигнал запуска устройства, поступающий на первый вход БУ 3, поступает на первый вход первого элемента

ИЛИ 35.

Этот же сигнал, поступающий на второй вход блока 12 контроля регулятора, поступает на первый вход третьего элемента ИЛИ 58. При этом на выходе первого элемента ИЛИ 35 формируется сигнал 20, который является вторым выходом БУ 3.

Сигнал 20 поступает на управляющие входы счетчиков 36 и 38, входящих в состав БУ 3, обнуляя их и тем самым приводя эти счетчики в исходное состояние (фиг. 13, сигналы 68 и 69). Поступая на третий вход блока

3 сигнал 20 поступает на управляющие входы триггера 40, первого 44 и второго 45 регистров. При этом первый

44 и второй 45 регистры обнуляются, а сигналы 71 — 74 (фиг. 13) устанавливаются в исходное состояние. В исходном состоянии сигналы 71 и 72, поступая на входы, соответственно, второго 41 и третьего 43 элементов И разрешают прохождение управляющих .импульсов сигнала 21 через шестой

11 1196900 логический элемент И 57 и запрещают его прохождение через третий эле- н мент И 43. Этот же сигнал 20, посту- В пая на управляющие входы счетчика 7 и сумматора 6, обнуляет эти блоки, приводя их также в исходное состоя- и ние. ше

Формируемые генератором 34 тактовые импульсы 67 с периодом д T

2 поступают на вход счетчика 36 и через 10 ст пятый ключевой элемент 37 (сигнал 21) 57 на вход счетчика 38 БУ 3; на первые входы шестого 57 и третьего 43 элемен« то тов И, триггера 40 и второго элемен- те та 49 задержки блока 4, а также на 15 хо управляющий вход АЦП 2.

Счетчик 36 производит счет тактов, сы поступающих с выхода генератора 34 в и при их количестве, равном m

20 (Х2 Х 21-1) АТ Т

На выходе счетчика 36 формируется положительное значение сигнала 69, свидетельствующее об окончании цикла. Этот сигнал поступает

25 на второй вход первого элемента ИЛИ

35 и вызывает формирование положительного импульса (сигнала 20), приводящего предлагаемое устройство в исходное состояние.

Счетчик 38 производит счет тактов, поступа ощих на его вход с генератора 34 через пятый ключевой элемент 37. После поступления на вход счетчика 38 N импульсов íà его выходе формируется положительчое значение сигнала 68 (фиг. 14). Этот сигнал поступает через второй элемент ИЛИ 39 (сигнал 70) на управляющий вход пятого ключевого элемента 4

37. По этому сигналу запрещается прохождение через пятый ключевой элемент 37 тактовых импульсов с генератора 34.

Так как в начале работы (после установки в исходное состояние) на выходе триггера 40 нулевое значение сигнала 71 и соответственно положительное значение сигнала 72 на. выходе первого 42 инвертора, то при поступлении на второй 41 и третий

43 элементы И с выхода пятого ключевого элемента 37 первого импульса (сигнал 21) этот импульс приводит к появлению соответствующего импульса на 55 выходе только третьего элемента И

43. В тоже время первый импульс, поступая на вход триггера 40 приодит к изменению полярности сигалов 71 и, соответственно, 72. результате этого при приходе с выода пятого ключевого элемента 37 торого импульса, соответствующий мпульс появляется на выходе только стой элемента И 57. Далее повтоется.

Таким образом, триггер 40 совмено с первым инвертором 42, шестым и третьим 43 элементами И предавляют собой распределитель таквых импульсов. В этой распределиле через шестой элемент И 57 продят на управляющий вход первого гистра 44 только нечетные импуль(сигнал 73), управляя записью этот регистр только нечетных отсчетов значений параметра с выхода

АЦП 2: через третий элемент И 43— на управляющий вход второго регистра 45 только четные импульсы (сигнал 74).

Сигналы с выходов регистров 44 и 45 поступают на входы первого сумматора 46. Причем выход первого ,регистра 44 поступает на инвертированный вход сумматора 56. С выходного регистра последнего снимается разность значений сигналов, содержащихся во втором 45 и первом 44 регистрах без учета знака. Таким образом, выходной сигнал сумматора

56 пропорционален величине (Х .-Х ) .

21

Сигнал с выхода сумматора 56 поступает на первый вход второго сумматора 48, на инвертированный вход которого с третьего элемента

47 памяти поступает также сигнал, пропорциональный заданной постоянной величине Е . После сложения этих сигналов с выхода второго сумматора

48 снимается сигнал, пропорциональный

Если (Х вЂ” Х2; 1 ) — Е) ñÎ, то на выходе второго сумматора 48 формируется сигнал, разрешающий прохождение сигнала 75 с блока 49 сдвига через четвертый элемент И 50 и формирование на выходе этого элемента выходного сигнала блока 4 сигнала 23, который разрешает прохождение кода (сигнала 22) с выхода

АЦП 2 через второй ключевой элемент 5 (сигнал 24) и суммирование этого кода в сумматоре 6.

00 14

Х сР И мнн.

Х..

1, 13 11969

При этом элемент 49 обеспечивает сдвиг поступающих на его вход тактовых импульсов сигнала 21 на один такт, что необходимо для обеспечения правильного функционирования блока 4, которое возможно только после получения второго отсчета. Одновременно сигнал 23 поступает на счетчик 7, который производит подсчет. количества слагаемых, поступающих на вход сумматора 6.

В случае отсутствия помех в тракте передачи информации или их число меньше допустимого значения и„ (фиг. 13), после накопления счетчиком 7 Б значений и соответственно мн н. после суммирования сумматорои 6 (N — 1) слагаемых значение сигнала мнн, на выходе сумматора 6 пропорционально величине 20

При этом на выходе счетчика 7 25 формируется сигнал 25, который, поступая на второй вход БУ 3 и проходя через второй элемент ИЛИ 39, фориирует сигнал 70, поступающий на управляющий вход пятого ключе- ЗО вого элемента 37, запрещая дальнейшее прохождение через него тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 34 и таким образом на первом выходе БУ 3 прекращается формирование импульсов сигнала 21. Сигнал 25 одновременно поступает на управляющий вход третьего ключевого элемента 8 разрешая прохождение сигнала, пропорционального Х с выхода сумматора 6. Сигнал 26 с выхоlQ да третьего ключевого элемента 8 поступает на входи третьего 53 и четвертого 54 сумматоров, входящих в состав блока 10, а также на входы

45 четвертого ключевого элемента 11 и первого элемента 13 памяти. Причем иа четвертый сумматор 54 сигнал

26 поступает через инвертированный вход.

На вторые входы третьего 53 и четвертого 54 сумматоров поступают сигналы, пропорциональные соответственно значениям величин Х и Хмп„., с четвертого 51 и пятого 52 элементов памяти соответственно. 55

В результате сложения на выходах третьего 53 и четвертого 54 сум» маторов формируются сигналы, пропор-. циональные (Хс -Х „ ) и (Х -Х соответственно

В случае, если (X, -Х „ ) p и (Хмакс Х е ) О, на выходе пятого

55 элемейта И формируется сигнал 27, являющийся выходом блока 10 и свидетельствующий об отсутствии нарушений в измерительном тракте (фиг.2).

Сигнал 27 поступает на первый вход первого элемента И 9 и на управляющий вход четвертого ключевого элемента 11, разрешая прохождение измеренного значения Х (сигнал

26) через четвертый ключевой элемент

11 (сигнал 29).

На вход первого сумматора 46 (первый вход блока 12 контроля регулятора) и на сигнальный вход первого ключевого элемента 14.

На второй инвертированный вход первого сумматора 46 (третий вход блока 12 контроля регулятора) из первого элемента 13 памяти поступает значение этого же параметра, полученное в предыдущем цикле. Таким образои на выходе блока 46 формируется сигнал, пропорциональный (Х,p -Хс „ „) ° rpe к порядковый номер цикла обращения к датчику с момента начала работы устройства.

Сформированный на выходе блока 46 сигнал сравнивается на втором элементе И 41 с сигналом с, поступающим с выхода второго элемента 17 памяти на четвертый вход блока 12 и характеризующим состояние, в которое переведен регулятор в предыдущем цикле.

При этом тенденция изменения параметра должна соответствовать состоянию, в которое переведен регуля. тор в предыдущем цикле, т.е. если (Хсрн -X

I температуры Х „ Х z < при включении на предыдущем шаге нагревателя) или aL< „(0 и (Хера Хсрк-1 )(0 То на выходе второго элемента И 41 и соответственно третьего элемента ИЛИ

58 формируется сигнал 30, являющийся выходным сигналом блока 12 контроля регулятора и свидетельСтвующий о нормальной работе регулятора (фиг.2), Так как в начале работы .величины

Х и с(,, хранящиеся соответственсро но в первом 13 и втором 17 элементах памяти, могут быть произвольными, то при первом цикле контроль работы регулятора не производится, а сигнал

Таким образом, в этом случае по сигналу 68, прошедшему через второй элемент ИЛИ 39, запрещено прохождение тактовых импульсов через пятый ключевой элемент 37 на остальные блоки предлагаемого устройства.

В результате этого в рассматриваемом цикле необходимость формирования управляющего сигнала на регулятор не выявлена и, соответственно, управляющий сигнал также не свормирован

1 а в конце цикла при появлении сигнала 20 на втором выходе блока 19 индикации пятым элементом И 64 по сигналу 25, поступающему на первый вход блока 19 индикации со счетчика

7 и прошедшим через второй инвертор

61 сформирован сигнал 76 (фиг.3 и

14) на включение индикатора, сигнализирующего оператору о наличии помех в тракте передачи информации.

В случае неработоспособности датчика условие (2) не соблюдается, т.е. знаки разностей (Х -Х „„) и (Х „ -Х ) не совпадают. В результате этого пятым элементом И 55, являющимся выходным элементом блока

10, не формируется сигнал 27, разрешающий работу блоков 12 и 16

30 (фиг. 4 и 5). В результате этого, как и в предыдущем случае, в рассматриваемом цикле не производится выявление отклонений регулируемого. параметра от заданного допуска, не формируется управляющий сигнал на регулятор и не производится проверка работоспособности регулятора.

При этом по сигналу 27, поступающему на третий вход блока 19 и прохо40 дящему через третий инвертор 62 на вход шестого элемента И 65 блока

19 при поступлении в конце данного цикла на второй вход шестого элемента И 65 сигнала 20 сформирован

45 сигнал 77 (фиг. 4 и 5) на включение индикатора, сигнализирующего оператору о неработоспособности датчика.

В случае, если тенденция измене-„ ния измеряемого параметра не жответ50 ствует положению, в которое переведен регулятор в предыдущем цикле, сигнал 30 на выходе третьего 58 элемента ИЛИ, являющийся выходным элементом блока 12 и разрешающий ра" боту первого ключевого элемента 14 и соответственно блока 16, не формируется. Поэтому выявление отклонения измеренного значения от заданно55

C 1 1 96900 16

30 на выходе третьего элемента ИЛИ

58 формируется непосредственно по сигналу запуска, поступающему на второй вход блока 12.

При нормальной работе регулято- . ра по сигналу 30, поступающему на управляющий вход первого ключевого элемента 14 сигнал 29, нропорциональ ный значению Х, поступает на вход шестого сумматора 59, входящего в состав блока 16. При этом сигнал, пропорциональный допустимому значе-. в нию параметра Х,.поступает на второй вход шестого сумматора 59 с шестого элемента 60 памяти.

B случае, если (Х -Х,„ ) О, то на выходе блока 59 формируется сигнал 33, являющийся выходным сигналом блока 16 выявления отклонений и включающий регулятор 18 (фиг. 2) . Этот сигнал поступает одновременно для запоминания и использования при следуюшем цикле на вход второго элемента 17 памяти, который производит запись по сигналу 31, поступающему на управляющий вход второго элемента 17 памяти. Сигнал 3 1 формируется первым элементом 15 задержки по сигналу

30 с выхода третьего элемента ИЛИ 58 (выхода блока 12), задержанному на величину t4, необходимую для срабатывания первого ключевого элемента 14 и блока 16 выявления отклонений.

В конце цикла, т.е. когда счетчик

36 БУ 3 накопит m отсчетов, по сиг- . налу 69 (фиг.13) с его выхода на выходе первого элемента ИЛИ 35 возникает сигнал 20.

По этому сигналу на выходе первого элемента И 9 формируется сигнал

28 (фиг.2), разрешающий запоминание в первом элементе 13 памяти значения X pq (сигнал 26), поступающего с выхода третьего ключевого элементов 8. Одновременно по сигналу 20 производится установка блоков в исходное состояние для повторного цикла.

В случае, когда количество помех на линиях передачи информации больше заданного числа по,,на выходе счетчика 38 тактов раньше сформируется сигнал 68, свидетельствующий об окончании набора заданного количества опросов И, чем сигнал

25 на выходе счетчика 7 (фиг. 14).

Третий 47, четвертый 51, пятый

52 и шестой 60 элементы памяти постоянно хранят записанную в них информацию (в том числе и при выключении питания) и могут быть выполнены, например, на базе микросхемы типа К155 РТ4.

Первый 13 и второй 17 элементы памяти представляют собой регистры, хранящие поступающую на их вход информацию и записываемую по разрешающему сигналу 28 и 3 1 соответственно. Каждый из элементов памяти хранит последнюю поступившую информацию, обнуляется только по выключению питания и может быть выполнен, например, на базе микросхемы типа К 155 ИР1. Причем, если для реализации второго элемента 17 памяти достаточно одной микросхемы, так как запоминается только один бит, характеризующий состояние, в которое был переведен регулятор, то количество микросхем, необходимых для реализации первого элемента 13 памяти определяется максимальной разрядностью передаваемого кода, так как каждая микросхема представляет собой четырехраэрядный регистр.

Аналогично выполняются первый

44 и второй 45 регистры за исключением того, что их обнуление производится вначале каждого цикла по сигналу 20.

Сумматор работает следующим образом.

Вначале работы по сигналу 20, поступающему на первый вход сумматора 6, происходит обнуление промежуточного 81 и выходного 80 регистров.

При этом,так как второй ключевой элемент 5 закрыт, то на втором входе сумматора 6 и:, соответственно, входах суммирующего 79 элемента, промежуточного регистра 81 и схемы 82 запись в регистры 80 и 81. При поступлении на второй вход сумматора

6 информации элементом 82 сравнения гистр 81 и регистр 80 (после прохождения через суммирующий элемент 79) .

Записанная в регистр 80 информация " является выходным сигналом сумматора 6 и поступает на второй вход

17 11969 го допуска и формирование управляющего сигнала на регулятор в данном цикле не производитСя.

При этом по сигналу 30, поступающему на четвертый вход блока 19 и проходящему через четвертый инвертор 63 на вход седьмого элемента И

66 блока 19 при поступлении в конце данного цикла на второй вход седьмого элемента И 66 сигнала 20, сформирован сигнал 78 (фиг. 4 и 6) на включение индикатора, сигнализирующего оператору о неработоснособности регулятора.

Следует отметить конструктивные особенности некоторых узлов.

Первый 14, второй 5, третий 8 и четвертый 11 ключевые элементы представляют собой сборку ключей (типа пятого ключевого элемента 37), имеющих по одному входу и одному выходу и управляемых одним и тем же сигналом: для элементов 14,5,8,11 и

37 — сигналами 30, 23, 25, 27 и 70 соответственно. 25

Причем количество ключей в сборке определяется максимальной разрядностью передаваемой информации, а сами сборки могут быть реализованы, например на микросхемах типа К 155 ЛАЗ обеспечивающих переключение четырех сигналов, (при запрещении прои ев хождения сигнала через ключ Сигнал на его выходе равен нулю).

Первый 46, второй 48, третий 53, четвертый 54 и пятый 56 сумматоры мо5 гут быть реализованы, например, на микросхемах типа К 155 ИИЗ, количество которых определяется максимальной разрядностью передаваемого. кода, так как каждая из них обеспечивает четырехразрядное суммирование, совместно с микросхемами типа К 155 ЛН1, обеспечивающих инвертирование входного сигнала (каждая

45 микросхема инвертирует 6 разрядов). сравнения кодов — нулевые значения

Следовательно, сигналы с первого сигналов. В этом случае и на выходе

44 регистра, третьего 47, четверто- элемента 82 сравнения кодов формиго 51 н шестого 60 элементов памяти, руется нулевой сигнал, запрещающий а также с третьего ключевого элемен50 та 8 на суммирующие микросхемы сумматоров 46, 48, 53 59 и 54 соответственно поступают после инверти- кодов формируется сигнал, раэрешаюрования. В исходное состояние сум- щий запись поступившего кода в рематоры приводятся путем снятия вход55 ного сигнала. Аналогично изложенному могут быть выполнены первый 42, второй 61, третий 62 и четвертый

63 инверторы.

11969.19 суммирующего элемента 79. Однако, так как коды, поступающие на оба входа элемента 82 сравнения, равны, * то запись информации с выхода суммирующего элемента в регистр 80 не производится. При смене кода, поступающего на второй вход сумматора б с выхода второго ключевого элемента 5

1 элемент 82 сравнения кодов вновь формирует сигнал, разрешающий запись 1О в регистры 81 и 80 и, таким образом, на выходе регистра 80 формируется сигнал, пропорциональный сумме всех поступивших входных сигналов. 15

Указанный процесс повторяется до тех пор, пока БУ 3 не сформирует сигнал 20, устанавливающий регистры

80 и 81 в исходное положение.

Необходимо отметить что устрой- 2о ство может быть использовано без принципиальных изменений для управления несколькими регуляторами по информации с нескольких датчиков..В этом случае устройство должно быть р5

00 20 дополнено коммутатором, подключающим датчики к входу АЦП 2, коммутатором, включающим к выходу блока 16 соответствующий регулятор1 блоком one" ративного запоминающего устройства (ОЗУ), в ячейках которого хранится для каждого из каналов управления для правильной работы блоков 4,10, 12 и 16, коммутатором, подключающим элементы памяти 13, 17, 47, 51, 52 и

60 к соответствующим ячейкам ОЗУ, а также блоком управления, перечисленными коммутаторами и ОЗУ и обеспечивающими переключение каналов управления.

Как следует из изложенного, при возникновении помех на линиях связи, а также при нарушении работоспособности измерительного тракта или регулятора в устройстве не

S производится сопоставление значения с соответствующей уставкой H не формируется управляющий сигнал на регулятор, который в этом случае может .оказаться ошибочньм.

Гд

21

И

1 196900

Фиа. 1Г

24

: 26

49иа. 1J

Фиг, 14

Фиу. 6

ВНИИПИ Заказ 1566/49 Тирам 709 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.умгород, ул.Проектная, 4