Устройство для контроля и управления

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в качестве устройства для контроля и управления в локальных АСУ ТП. Целью изобретения является повышение достоверности контроля и расширения области применения. Цель изобретения достигается за счет обеспечения воз можности количественной оценки отклонения импульсной последователь ности от заданной величины, формирования управляющих воздействий соответствии с результатами контроля, а так же контроля правильности реак- .ции объекта на управляющие воздействия . Устройство содержит блок синхронизации , блок пуска, блок формирования воздействий, блок контро-. ля реакций, четыре RS -триггера, восемь элементов И и два элемента ИЛИ. 3 з .п. ф-лы, 6 ил. сл ю ел СП 0 ;О si

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А3

„,SU„„1255997

an 4 С 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтогском свидеткпьствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3893793/24-24 (22) 30.04.85 (46) 07.09.86. Бюл. У 33 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и производства (72) А.И. Павлов, А.П. Решетников, С.В. Суярко, Г.Н. Тимонькин, С.Н. Ткаченко и В.С.. Харченко (53) 621.396 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1042018, кл. G 06 F 9/22, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 1070556, кл. С 06 F 11/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в качестве устройства для контроля и управления в локальных АСУ ТП. Целью изобретения является повьппение достоверности контроля и расширения области применения. Цель изобретения достигается за счет обеспечения воэможности количественной оценки отклонения импульсной последователь" ности от заданной величины, формирования управляющих воздействий в гоответствии с результатами контроля, а так же контроля правильности реак.ции объекта на управляющие воздействия. Устройство содержит блок синхронизации, блок пуска, блок формирования воздействий, блок контро-. ля реакций, четыре R S -триггера, восемь элементов И и два элемента ИЛИ. 3 э .п. ф-лы, 6 ил.

1? 5997

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве устройства для контроля и управления в локальных системах АСУ ТП.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля и расширение области применения устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 схема блока синхронизации," на фиг.3— схема блока пуска, на фиг,4 - схема блока формирования воздействий, на фиг.5 — схема блока контроля реакций; на фиг.6 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит блок

1 синхронизации, блок 2 пуска,блок

3 формирования воздействий, блок 4 контроля реакций, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 RS— триггеры, первый 9, второй 10,тре-. тий 11, четвертый 12, пятый 13, шестой 14, седьмой 15 и восьмой 16

1 элементы И, первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ. Устройство содержит также вход 19 контроля устройства, информационный вход 20, первый и — второй импульсные входы 21 и 22 управляющий выход 23 устройства, информационный выход 24, входы — выходы блоков 25-32 устройства, Блок синхронизации (фиг.2) со держит генератор 33 импульсов, счетчик 34 импульсов, первый 35 и 36 второй Т -триггеры, первый 37 и второй 38 элементы И.

Блок пуска (фиг.3) содержит первый 39, второй 40 и третий 41 RS— триггеры, генератор 42 единицы, элемент ИЛИ 43,кнопку пуска 44,кнопку останова 45, первый 46 и второй

47.элементы индикации.

Блок формирования воздействий (фиг,4) содержит счетчик 48 импульсов, Т -триггер 49, два элемента И 50,, 50,, элемент И-НЕ 51, элемент ИЛИ 52, прямой выход триггера 53.

Блок контроля реакций (фиг,5) содержит счетчик 54 импульсов, коммутатор 55, элемент ИЛИ 56, элемент ИЛИ-HE 57, первый 58 и второй

59 одновибраторы.

Суть дисциплины функционирования предлагаемого устройства состоит в следующем: по результатам контроля импульсов, поступающих от ofúåêòà, 40

4S

Блок 4 контроля реакций обеспечивает подсчет числа импульсов, поступающих от объекта контроля после выдачи управляющего воздействия и контроль соответствиМ их полярности сформированному управлякщему воэдействию.

Устройство для контроля и управления работает в двух основных режимах: режиме контроля (определения величины ) и вьдачи управляющего воздеиствия; режиме анализа реакции объекта контроля.

Зт режимы циклически реализуются в устройстве один за другим, В исходном состоянии все элементы памяти находятся в нулевом состоянии (цепи установки исходного состояния не показаны), При нажатии кнопки 44 срабатывает триггер 39 и единичным сигналом с выхода 28 блока 2 пуска устанавливается в единичное состояние триггер 5 и запускается генератор 33 блока 1 синхронизации, который выдает последовательности импульсов на выходах 25-27 (фиг.6). определяется величина отклонения их фронтов во времени 1„ от импульсов заданной последовательности 1 в соответствии с величи3 о ной и знаком формируются управляющие сигналы на объект контроля; анализируются реакции объекта на сформированный управляющий сигнал и определяется способность объекта к кор10 рекции своего состояния по результатам анализа реакций формируются сигналы на продолжение процесса контроля и управления или его останов.

Назначение основных блоков устt5 ройства заключается в следующем.

Блок 1 синхронизации предназначен для формирования импульсных последовательностей, синхронизирующих работу устройства.

20 Блок 2 пуска служит для управления пуском и остановом устройства и индикации причины отказа объекта.

Блок 3 формирования воздействий служит для подсчета и хранения кода, пропорционального величине i для хранения информации о знаке и вьдачи в соответствии с этим управляющего сигнала на объект кон-! троля, для вьдачи кода Т сигнали30 зации о том, что >,„

1255!

О о!

25

35

Сиг1!ал на выходе 25 может либо опережать, либо отставать по фазе от сигнала, поступающего на вход 19 уСтройства от объекта контроля и уп равления.

Рассмотрим случай, когда i > О<т.е. сигнал с выхода 25 блока 1 син хронизации опережает сигнал от объекта контроля и управления, поступающий на вход 19 (фиг.6).

После прихода единичного сигнала на вход 19 срабатывает триггер 6, который готовит элемент И 10 к пода че импульсов на суммирующий вход бл ка 3. Вслед за окончанием сигнала на выходе 25 блока 1 синхронизации устанавливается в единичное состояние триггер 5, открывается элемент И 10 и импульсы с выхода 26 блока 1 начинают поступать в блок 3 формирования воздействий.

Когда сигнал на выходе 25 блока

1 синхронизации становится равным единице, появляется единичный сигнал на выходе элемента И 9, по которому из блока 3 формирования воздействий (выход 29) информация о величине !. записывается в блок 4 контроля реакций.

Первым импульсом с выхода 27 блока 1 синхронизации, проходящим через элемент И 15, на выход 23 устройства выдается комбинация 10, по которой запускаются исполнительные устройства объекта управления и обнуляется счетчик 48.

При нормальной работе исполнительных устройств и объекта процесс

; в нем протекает таким образом,чтобы величина Т уменьшилась. Об этом .свидетельствуют тактовые импульсы, поступающие на вход 22 устройства.

По первому из этих импульсов . триггер 8 устанавливается в нулевое состояние и устройство продолжает функционировать в режиме анализа реакции объекта контроля. После того, как счетчик 54 блока 4 контроля реакций обнуляется, появляется импульс на выходе 31 этого блока.

Если при этом присутствует сигнал на входе 20 (этот сигнал может формироваться либо на выходе 31 аналогичного блока, либо поступать от датчика, установленного на объек- 55 те контроля), то импульс с выхода элемента И 16 выдается на выход 24 (отключает соответствующее исполни997 4 тельное устройство) и устанавливает в единичное состояние триггер 8, . проходя через элемент ИЛИ 17. Таким образом, триггер 8 готовит к очередному срабатыванию элемент И 9.

В результате действия исполнительных устройств рассогласование

7 уменьшается и на очередном цикле код, записываемый в блок 3 формирования воздействий, становится меньше и, таким образом, работа устройства продолжается в направлении полной компенсации величиныТ., Под действием внешних возмущающих факторов величина может изменяться. Рассмотрим случай, когда ! (0 (фиг. 6) .Отличие работы устройства в этой ситуации состоит в том,что по сигналу на входе 19 срабатывает триггер 7 и импульсы через элемент И 11 подаются на вычитающий вход блока 3 формирования воздейст-. вий. Триггер 49 при этом устанавли-. вается в "0".

После начала действия сигнала на выходе 25 срабатывает элемент И 9.

Код из блока 3 формирования воздействий переписывается в блок 4 контроля реакций, Затем происходит выдача кода 01 на выход 23 устройства и обнуление счетчика 48.

При нормальном функционировании объекта его датчики формируют импульсы на входе 22 устройства, по которым устанавливается в "0" триггер 8 и осуществляется уменьшение содержимого счетчика 54 блока 4 контроля реакций. После обнуления счетчика 54 сигналом с выхода 31 блока

4 контроля реакций, проходящим через элемент И 16, отключаются исполнительные устройства, и триггер

8 вновь устанавливается в единичное состояние, Далее устройство работает аналогично.

В ходе функционирования устройства осуществляется контроль величины 7. и правильности реакции объекта на сформированное управляющее воздействие, Блок 4 контроля реакций обеспечивает подсчет числа импульсов, поступающих от объекта контроля после выдачи управляющего воздействия и контроль соответствия их полярности сформированному управляющему воздействию. Этот блок работает следующим образом (фиг.5 и 6). После поступления единичного сигнала на вход синхронизации в счетчик 54 по импульсу, сформированному одновибратором 58, заносится код о величине, поступающий на входы информационных разрядов входа 29. На управляющий вход коммутатора 55 подается разряд знака с выхода 53 триггера 49, Затем по входу 21 (22) через элемент ИЛИ 56 на вычитающий вход счетчика 54 поступают импульсные сигналы от объекта.

После установки счетчика 54 в "О" срабатывает элемент.ИЛИ-HE 57 и одновибратор 59 выдает импульс на выход 31 счетчика 4 контроля. Коммутатор 55 осуществляет контроль им" пульсов, поступающих от объекта.

Он реализует функцию

Ч = 5ign1 f VSi (Д 1 V j где sag — знак, 1, если > О; причем s1g пГ

О, если сО;

55997

25 ь можности количественной оценки отклонения последовательности импульсов, поступающих от объекта контроля и управления, от заданной величины, осуществления возможности формирования управляющих воздействий на объект в соответствии с результатами контроля, органиэации контроля правильности реакции объекта на формируемые управляющие воздействия.

При использовании предлагаемое устройство позволяет получить положительный эффект, состоящий в уменьшении вероятности неправильной классификации состояния объекта и повышении разрешающей способности контроля в расширении области применения благодаря обеспечению возможности формирования управляющих воздействий в соответствии с результатами контроля, что позволяет использовать изобретение в качестве контроллера систем АСУ ТП, работающих в реальном масштабе времени, Формула изобретения сигналы на. входе 21 (22), соответствующие отработке объектом управляющего воздействия <0 (Г >О), Следовательно, если устройство определило, что б > О (Т < О), а на вход 21 (22) поступают импульсы, которые свидетельствуют о том, что рассогласование увеличивается, т.е. растет, то формируется сигнал отказа. Он формир.ется также при одновременном поступлении сигналов по входам ?1 и 22.

Если в процессе работы объекта оказалось, что)с! > (,„1, то происходит переполнение счетчика 48 и сигналом с выхода 30 устанавливается в нулевое состояние триггер 30.

При этом также срабатывает триггер

40 и элемент 46 индикации, Если при анализе реакции объекта на управляющее воздействие обращается в единицу функция (1), то появляется импульс на выходе 32 блока

4, которым обнуляется триггер 39, устанавливается в единичное состояние триггер 41 и срабатывает элемент 47 индикации, Таким образом, применение устройства позволяет повысить достоверность контроля и расширить область применения путем обеспечения воз30

55 1. Устройство для контроля и управления, содержащее два элемента ИЛИ, блок синхронизации, соединенный входом с выходом блока пуска, первый элемент И,подключенный первым входом к единичному входу первого RS -триггера, связанного прямым выходом со вторым входом первого элемента И, второй и третий

RS-триггеры, подключенные прямыми выходами к первым входам соответственно второго и третьего элементов И,, а также блок формирования воздействий, соединенный первым информационным выходом с управляющим выходом устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения области применения, в него введены четвертый R S -триггер, блок контроля реакций, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И„ последний из которых подключен первым входом к информационному входу устройства, вторым входом — к первому выходу блока контроля реакций, а выходом — к первому входу первого элемента ИЛИ и к информационному выходу устройства, вход контроля которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, с нулевым входом второго и с нулевым

7 12559 входом третьего триггера, подключенного инверсным выходом к второму входу четвертого элемента И, а единичным входом — к выходу пятого,элемента И, соединенного вторым входом с инверсным выходом второго тригге5 ра, а инверсным входом — с первым управляющим выходом блока синхронизации, с инверсными входами второго и третьего элементов И, с третьим входом четвертого элемента И, с первым входом седьмого элемента И и с первым входом шестого элемента И, подключенного вторым входом к второму управляющему выходу блока син15 хронизации и к вторым входам второго и третьего элементов И, соединенных выходами соответственно с суммирующим и с вычитающим входами блока формирования воздействий, связанно20

ro установочным входом с выходом седьмого элемента И, вторым инг формационным выходом — с информационным входом блока контроля реакций, а выходом "Переполнение" — с первым

25 входом блока пуска, подключенного

BTopbJM входом к второму выходу блока контроля реакций, а выходом — к второму входу первого элемента ИЛИ, связанного выходом с единичным вхо30 дом четвертого триггера, подключенного выходом к третьему входу первого элемента И, а нулевым входом— к выходу второго элемента ИЛИ, соединенного первым входом с первым импульсным входом устройства и с суммирующим входом блока контроля реакций, а вторым входом — с вторым импульсным входом устройства и с вычитающим входом блока контроля реакций, связанного синхровходом с выходом первого элемента И, причем третий управляющий выход блока синхронизации подключен к второму входу седьмого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с единичным входом второго триггера, а выход шестого элемента И соединен с нулевым

1 входом четвертого триггера.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит счетчик импульсов, два Т -триггера, два элемента И и генератор импульсов, подключенный входом к входу блока, а выходом — к первым входам первого и второго эле- 55 ментов И и счетному входу Т -триггера, связанного прямым и инверсными выходами со вторыми входами соответ97 8 ственно первого и второго элементов И, подключенных соответственно к второму и третьему управляющим выходам блока, соединенного первым управляющим выходом с прямым выходом второго T -триггера, подключенного счетным входом к выходу "Переполнение" счетчика импульсов, связанного суммирующим входом с инверсным выходом первого Т -триггера.

3. Устройство по и. 1, о т л иr ч а ю щ е е с я тем,что блок формирования воздействий содержит Т -триггер,два элемента И, элемент И-НЕ, счетчик импульсов и элемент ИЛИ,связанный первым входом с суммирующим входом блока и с единичным входом

RS-триггера, а вторым входом — с вычитающим входом блока и с нулевым входом Т-триггера, а выходом — с суммирующим входом счетчика импульсов, подключенного нулевым входом к установочному входу блока и к первому входу первого элемента И, вы11 ходом переполнения — к выходу Переполнение" блока, инверсными выходами — ко входам элемента И-НЕ, а прямыми выходами — ко второму информационному выходу блока, соединенного первым информационным выходом с выходами первого и второго элементов И, связанных вторыми входами с выходом элемента И-НЕ, причем первый вход второго элемента И соединен с инверсным выходом Т -триггера, подключенного прямым выходом к третьему входу первого элемента И, к знаковому разряду прямых выходов счетчика импульсов.

4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок контроля реакций содержит счетчик импульсов, элемент ИЛИ-НЕ, два одновибратора, коммутатор и элемент ИЛИ, связанный первым входом с суммирующим входом блока и с первым информационным входом коммутатора, вторым входом — с вычитающим входом блока и со вторым информационным входом коммутатора, подключенного выходом к второму выходу блока, а управляющим входом — к знаковому разряду информационного входа блока, соединенного другими разрядами с информационными. входами счетчика импульсов, связанного синхровходом с выходом первого одновибратора, вычитающим входом — с выходом элемен9 та ИЛИ, а выходом — с входами племента ИЛИ-НЕ, подключенного выходом к входу второго одновибратора, свя1255997 io ванного выходом с первым выходом блока, подключенного синхровходом к входу первого одновибратора.

1255997

1255997

Сз 1а Ч4 4 3 4а 3.В Ъд М

Э е

e o

Р о е

Составитель Л. Ли|панский

Техред М.Ходанич Корректор А. Обручар

Редактор П. Коссей

Заказ 4822/47

1ираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфи"- еское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4