Устройство для измерения параметров динамического процесса и управления с самоконтролем

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых управляющих комплексах в качестве подсистем контроля и управления. Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства и точности измерения. Сущность: устройство дополнительно содержит второй блок измерения параметра, блок формирования знака параметра, второй блок анализа состояния, элемент И, второй и третий сумматоры, вторую схему сравнения, дешифратор, коммутатор и второй и третий сумматоры по модулю два. Каждый блок измерения параметра содержит счетчик, схему сравнения, датчик параметра в виде генератора контролируемой частоты, элемент И, комбинационный сумматор, первый и второй коммутаторы. Блок синхронизации содержит первый и второй счетчики, генератор опорной частоты, с первого по третий элементы И и элемент ИЛИ - НЕ. Блок формирования знака параметра содержит схему сравнения, первый и второй коммутаторы и первую и вторую группу элементов И. Блок сравнения содержит схему сравнения, элемент ИЛИ, первый и второй сумматоры по модулю два. Каждый блок анализа состояния содержит счетчик сбоев, первый и второй элементы И. Блок приращений содержит регистр, сумматор, первый и второй элементы И. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСЯИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСЯИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1495751

А1

3Ж063И8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЯОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fXHT СССР (2)) 4136629/24-24 (22) 20.10.86 (46) 23.07.89. Бнл. 1Ф 27 (72) В. П. Улитенко, Г. Н. Тимонькин, С. Н. Ткаченко, В. С. Харченко, E. В. Пугач и P. И. Могутин (53) 621.327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 633019, кл. С 06 F 11/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР !

l - 700788, кл. G 06 F 11/22, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М !233112, кл. G 05 В 23/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

)) - 1423985, кл. G 06 F 15/46, 1986. (51)4 С 05 В 23/02, С 06 F 15/46

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКОГО IIPOIIFCCA И УПРАВ— ,))ЕНИЯ С САМОКОНТРОЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых управляюцих комплексах в качестве подсистем контроля и управления. Цель изобретения — повышение надежности функционирования устройства и точности измерения. Устройство содержит блоки 1 и 2 измерения параметра, блок

3 синхронизации, блок 4 формирования знака параметра, блок 5 сравнения, 1495751 блоки 6 и 7 анализа состояния, блок

8.индикации, пульт 9 управления, узел

10 пуска-останова, блок 11 прйращений, сумматоры 12-14, схемы 15 и 16 сравнения, денифратор 17, регистры контроля 18 и знака 19, триггеры 20 и 21 управляющих воздействий, коммутатор 22, сумматоры 23-25 по модули два, элемент ЗАПРЕТ 26, элементы 10

И 27. Сущность изобретения состоит в повыйении надежности функционирования и точности измерения за счет организации измерения параметра и обработки результатов двумя идентичными каналами, откличаемыми при отказах, а также учета возможного увеличения параметра за дна ч более циклов измерения, обеспечения нбзможности прекращения выдачи управляющих воздействий на контролируемый объект в случае отказа системы и усреднения значений, измеряемых первым и вторым блоками измерения регистра. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится K автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых управля- 20 ищих комплексах в качестве подсистемы контроля и управления, например, температурным режимом, скоростью нра†щения и т. д.

О

Цель изобретения — повышение на- 25 дежностя устройства и точности измерения параметра.

На фиг. 1 приведена функциональная схема ус тройс тв а для измерения параметра динамического процесса и 30 управления им с самоконтролем; на фиг. 2 — 1 1 — примеры выполнения функциональных схем. блока измерения параметра, блока синхронизации и временной диаграммы его работы, блока формирования знака параметра, блока ч сравнения, блока анализа состояния, блока индикации, пульта управления, схемы пуска-останова, блока прираще— ний и сумматора соответственно. 40

Устройство (фиг. 1) содержит пер- вый 1 и второй 2 блоки измерения параметра, блок 3 синхронизации, блок

4 формирования знака параметра, блок

5 сравнения, первый 6 и второй 7 бло-45 ки анализа состояния, блок 8 индикации, пульт 9 управления, узел 10 пуска-останова, блок 11 приращений, третий 12, первый 13 и второй 14 сумматоры, первую 15 и вторую 16 схемы сравнения, дешифратор 17, регистры контроля 18 и знака 19, первый 20 и второй 21 тригг ры управляющих воздействий, коммутатор 22, третий 23, первый 24 .1 второй 25 сумматоры по модули дна, элемент ЗАПРЕТ 26 и элемент И 27, первый 28 и второй 29 выходы устройства, первый 30, второй 31 и третий 32 выходы первого блока

1 змерения параметра, первый 33, второй 34 и третий 35 выходы второго блока 2 измерения параметра, первый

36, второй 37 и третий 38 выходы блока 3 синхронизации, первый 39 и нто— рой 40 выходы блока 4 формирования знака параметра, первый 41 и второй

42 выходы блока 5 сравнения, выходы

43 и 44 соответственно первого 6 и второго 7 блоков анализа состояния, первый 45, второй 46, третий 47, четвертый 48 и пятый 49 информационные, первый 50 и второй 51 управляющие выходы пульта 9 управления, выход 52 узла 10 пуска-останона, выход 53 блока 11 приращений, выходы 54 — 56 со- ответственно сумматоров !2 — 14, выходы 57 и 58 соответственно первой

15 и второй 16 схем сравнения, первый

59, второй 60, третий 61 и четвертый

62 выходы дешифратора 17, выход 63 регистров 18 контроля, первый 64 и второй 65 выходы регистра 19 знака, выход 66 сумматора 22, выходы 67

69 соответственно третьего 23, первого 24 и второго 25 сумматоров по моо дули два, выход 70 элемента ЗАПРЕТ

26 и выход 71 элемента И 27.

Блок 1 (2) измерения параметра (фиг. 2, 3) содержит счетчик 72, схему 73 сравнения, комбинационныи сумматор 74, первый 75 и второй 76 ком— мутаторы, датчик параметра, выполненный" н ниде генерагора 77 контролируемой частоты, элемент И 78. Блок 3 синхронизации (фиг. 3) содержит пер— вый 79 и второй 80 счетчики, генератор 81 опорной частоты, первый 82, второй 83 и третий 84 элементы И и элемент ИЛИ вЂ  85.

Блок 4 формирования знака параметра (фиг. 4) содержит схему Яб сраннеf.=f., +(с, Калы.

Сумматор 74»» коммутаторы 75 и 76 служат для определения измеряемого параметра (разности !! — N ). Если знак измеряемого параметра положительный (N ) N >, то на вход В сумматора 74 поступает прямой код числа импульсов, сформированных генератором за время, a нHа его вход А инверсный кОД числа К < импульсОВ формируемых при нулевом значении измеряемого параметра. !Io окончании

5 149575 ния, первый 87 и второй 88 коммутаторы, первую 89 и вторую 90 группы эле»»ентов Pi, Блок 5 сравнения (фиг. 5) содержит схему 91 сравнения, первый

92 и второй 93 сумматоры по модулю два и элемент ИЛИ 94. Блок 6 (7) анализа состояния (фиг. 6) содержит счетчик 95 сбоев„ первый 96 и второй 97 элементы И. Блок 8 индикации(фиг. 7) содержит группу элементов 98 ° 1-98.п индикации, первый 99, второй 100, третий 101, четвертый 102, пятый 103, шестой 104 и седьмой 105 элементы индикации. Вход 63 значения измеряемого параметра, первый 64 и второй 65 входы знака, первый 43 и второй 44 входы отказа соответственно блоков 1 и 2 измерения параметра, вход 70 отказа системы, первый 28 и второй 29 20 входы управляюцих воздействий через элементы 98.1 — 98.n,99 — 105 индикации соответственно соединены с нулевым полюсом источника питания.

Пульт 9 управления (фиг. 8) содер- 25 жит генератор 106 "единицы", выход которого через первую 107.1-107.К, вторую 108.1-108.1„ третью 109.1

109.M и четвертую 110.1-110.1! группы выключателей соединен соответственно 3р с первым 45, вторым 46, третьим 47, четвертым 48 и пятым 49 информационными выходами пульта 9 управления, а через первую 111 и вторую 112 кнопки — с первым 50 и вторым 51 управля35 юцими входами пульта 9 управления соответственно. .Узел 10 пуска-останова (Фиг. 9) содержит триггер !13 и элемент ИЛИ

114. Блок 11 прирашений (Фиг. 10) со- 4р держит рег ис тр 1 1 5, сумм ато р 1 16, первый 117 и второй 118 элементы И.

Сумматор 12 (13, 14) (Фиг. 11) содержит схему 119 сравнения, первый

120 и второй 121 коммутаторы, комби- 4 национный сумматор 122, первый 123 и второй 124 элементы ИЛИ,, Блок 1 (2) измерения параметра . предназначен для определения кода измеряемого параметра и знака параметра. Пример выполнения блока 1 (2) приведен на фиг. 2. Рассмотрим назначение элементов блока 1 (2) измерения параметра.

Генератор 77 Формирует последовательность импульсов, частота которой, определяется значением измеряемого параметра. Например, при контроле ! температуры в качестве генератора 77

1 6 может быть применен кварцевый термочастотный преобразователь, »»»«е»о»»»»»»» частоту 5, 64 !!Гц и крутизну преобразования g = 2000 Гц/ С. Частота, формируе»»ая генератором 77, определяется значением измеряемого параметра и линейно зависит от его значения. Например, для указанного прибора где f — частота импульсов при

- о

0 С;

dY — крутизна прео 6 разов ания; значение измеряемого параметра (температура) .

Генератор 77 имеет управляюший вход и формирует последовательность импульсов при наличии на этом входе единичного сигнала.

Счетчик 72 предназначен для подс счета импульсов, сформированных генератором 77 за интервал времени »»

Обнуляется счетчик по единичному сигналу, поступившему на его R — вход.

Схема 73 сравнения служит для определения знака измеряемого параметра.

Для этого на ее вход А поступает код числа импульсов 1!О, формируемых генератором 77 за время ». при нулевом значении измеряемого параметра, Т»оступаи»»ий на вход 46 (47) блока (2), а на вход  — код числа ж»пульсов N, сформированных генератором 77 при теку»»ем значении из»»ер» емого параметра, поступаю»»»»й с выхода счетчика 72. Если N > i, то на гыходе (А (B) схемы 73 сравнения будет chop миров ан единичн»»й сигнал, что со Отв ветствует положительному знаку измеряемого параметра. Если 1! с М<>, то знак измеряемого параметра О рицатель ный и единичный сигнал будет сформирован на выходе (А) В) схемы 73. Если

N = N то знак параметра нулевой и на обоих выходах схемы нулевые сиг1495751

N я + 0(ела, (2) 20

25 (3) рез элемент И 84.

При включении устройства на вход откуда е = N — N

Из этого выражения следует, что если интервал измерения кратен 1/ р 30 то и разность между числом импульсов,,сформированных генератором 77 за этот интервал, и числом Ng будет кратна истинному значению измеряемого параметра. Число N задается пультом 9 и поступает на вход 46 блока 1.

Г

Генератор 77 запускается при поступлении единичного сигнала на его управляющий вход. При поступлении импульса с выхода 36 блока 3 синхро- 40 низации счетчик 72 устанавливается в ноль. После чего на входе 37 блока 1 (2) появляетая нулевой сигнал, и импульсы с въ хода генератора 77 начинают поступать на счетный вход счетчика 45

72. Через интервал времени 8 нулевой

t сигнал на входе 37 пропадает и появится единичный — в счетчике 72 зафиксируется код числа N импульсов, сформированных генератором 77 при те-.50 кущем значении измеряемого параметра.

Схема 73 определ т знак параметра, и на соответствующем ее выходе поя" вится едини;ный сигнал. В соответствии со значением знака параметра че-55

pcs коммутаторы 75 н 76 пройдут коды

N и И, (проинвертированные ипи нет) на входы В и А сумматора 74, а на его P-вход с входа 37 блока 1 (2) интервала времени Г на P-вход единичного переноса сумматора 74 поступает единичный сигнал и на его выходе формируется разность (N — N ), т. е. измеренное значение контролируемого параметра, элемент И 78 служит для управления счетчиком 72.

Рассмотрим работу блока I (2) измерения параметра. 10

Принцип измерения параметра, реализуемый блоком 1, состоит в следующем. Так как частота импульсов, формируемых генератором 77, определяется выражением (1), то за время 7 генера-15 тор 77 сформирует где N = Е.С1 N о = f cÃ

Если интервал Г выбрать равным 7=

1 — где

Ф равная о(, то получим.

/3 — безразмерная величина, с

N = N +g

l (2), будет сформирован код измеренного. параметра Е = N — N

Блок 3 синхронизаци Р предназначен для формирования сигналов, обеспечивающих функционирование устройства.

Пример выполнения блока 3 приведен на фиг; За, а временная диаграмма его работы на фиг. 3 б, Перед началом работы счетчики 79 и 80 (фиг. 3 а) находятся в нулевои состоянии (цепи установки исходного состояния условно не показаны), на выходе элемента ИЛИ 85, являющегося выходом 37 блока 3, присутствует единичный сигнал, который открывает элемент И 82. На Д-вход счетчика 79 с с выхода 49 пульта 9 управления задается число импульсов, которое будет сформировано генератором 81 за время . Счетчик 80 двухразрядный. Нулевой сигнал с его выхода второго разряда поступает на выход 38 блока и разрешает прохождение сигналов чегенератора 81 импульсов с выхода 52 пульта 9 поступит единичный сигнал и генератор 81 начнет формировать последовательность импульса стабильной частоты.

Первый импульс с выхода генератора

81 пройдет на выход 36 блока, С-вход счетчика 79 и счетный вход счетчика

80. По его заднему фронту в счетчик

79 запишется код числа импульсов, которое будет сформировано генератором

81 за время л, а счет ук 80 увеличит свое состояние на единицу. На выходе элемента ИЛИ 85 появится нулевой сигнал, который запретит прохождение импульсов через элемент И 82 и разрешит прохождение через элемент И 83. По заднему фронту каждого последующего импульса, сформированного генератором

81; счетчик 79 будет уменьшать свое состояние на единицу. Через время счетчик 79 обнулится и на выходе элемента ИЛИ 85 появится единица. Следующий импульс, сформированный генератором 81, пройдет на выход 36 блока, ь

С-вход счетчика 79 и счетный вход счетчика 80. По заднему фронту этого импульса в счетчик 79 запишется код числа импульсов, которое будет сформировано генератором 81 за время а счетчик 80 увеличит свое состояние

1495751 еше на единицу и на его выходе (выход второго разряда) появится единичный сигнал, который поступит на выход

38 блока, а т акже з апретит прохожде—

5 ние импульсов через элемент И 84. Поэтому единичный сигнал на выходе 38 блока, 3 будет присутствовать в течение всей работы системы. Дальнейшая работа блока аналогична описанной.

На фиг. Зб представлена временная диаграмма работы блока 3, поясняюцяя его работу.

Блок 4 формирования знака параметра (фиг. 4) предназначен для формиро- 15 вания парафазного кода знака измеряемого параметра на основании анализа кодов знака параметра, сформированных блоками 1 и 2, и сигналов сбоя блоков 1 и 2 измерения параметра с выхо- 20 дов первой 6 и второй 7 схем сравнения. Схема 86 сравнения производит сравнение кодов параметра, измеренных блоками 1 и 2 измерения параметров, и выдает единичный сигнал на выходе (А ) В), если код параметра, измеренного блоком 1, больше кода параметра, измеренного блоком 2. Если -код параметра, измеренного блоком 1, меньше кода параметра, измеренного блоком 2, 30 то единичный сигнал выдается на выход (А (В) схемы 86 сравнения. Если коды равны, то на обоих выходах будут присутствовать нулевые сигналы.

Принцип работы блока 4 формирования знака параметра заключается в том, что на выходы коммутаторов 87 и

88 пройдут сигналы знаков того значения параметра, модуль которого больше.

При сбое одного из блоков 1 или 2 40 измерения параметра он отключается" от схемы 86 сравнения — закрывается соответствуюцая группа элементов И (89 или 90) и на вход схемы 86 сравнения вместо кода с выхода блока иэ- 45 мерения параметра, в работе которого зафиксирован сбой, поступает нулевой код. Следовательно, код параметра, измеренного другим блоком, будет боль ше и на выходы 39 и 40 блока 4 пройдет код соответствуюцего ему знака.

Блок 5 сравнения предназначен для сравнения истинного значения контролируемого параметра (О) с требуемым (С), задаваемым на выходе 45 пульта

9 управления, и формирования сигналов С) D на выходе 41 и C (D на выходе 42. Для сравнения истинного и требуемого значения параметра с учетом знаков на входы блока 5 сравнения р качестве старшего разряда подается знаковый разряд, соответствующий плюсу. Пример реализации блока 5 сравнения приведен на фиг. 6. На входы С и

D схемы 91 сравнения поступают требуемое и измеренное значения контролируемого параметра вместе со знаковыми разрядами, а ня входы элемента

ИЛИ 94 — выходы разрядов, соответствуюшие положительным знакам требуемого и истинного значений параметра соответственно. В результате этого, если хотя бы одно из значений параметра положительно, то на выходе элемента ИГП! присутствует нулевой сигнал и через суммато ры 92 и 93 по модулю два выходные сигналы схемы 91 сравнения без изменения передаются на выходы 41 и 42 блока 5 сравнения °

Если же оба знака отрицательны, то на выходе элемента ИЛИ 94 присутствует единичный сигнал и сумматоры

92 и 93 по модулю двя инвертируют со ответствующие сигналы, выдав аемые схемой 91 сравнения.

Блок 6 (7) анализа состояния (фиг. 6) предназначен для определения отказа блока 1 (2) измерения параметра. При повышении нулевого сигналя на входе 57 (58) блока импульс, поступивший на вход 36, пройдет ня счетный вход счетчика 95 и увеличит его состояние на единицу, т.е. счетчик зафиксирует сбой в работе блока

1 (2). Если в следуюшем цикле измерения на вход 57 продолжает поступать нулевой сигнал, то счетчик 94 продолжает считать и по достижении состояния счетчика, равного заданному коэффициенту пересчета (число следующих подряд сбоев), при котором принимается решение об отказе блока 1 (2), на выход 43 (44) блока 6 (7) поступит сигнал отказа блока 1 (2).

Одновременно выходной сигнал счетчика 94 запретит прохождение импульсов на его счетный и R-входы. Если число следующих подряд сбоев не превысило граничного значения и на вход 57 поступил единичный сигнал, то импульс, поступивший на вход 36, пройдет на

R-вход счетчика 119 и обнулит его.

Блок 8 (фиг. 7) служит для индикации контролируемого параметра (индикаторы 98.1-98.n), знака параметра (индикатор 99 "Плюс" и индикатор 100

Минус" ), отказа блоков измерения

1495751!

2 параметра (индик атор 101 блока 1 и индикатор 102 блока 2), отказа системы (индикатор 103) и характера управляющего воздействия на обьект контроля (индикатор 104 "Нагрев" и индикатор 105 "Охлаждение" ).

Пульт 9 управления (фиг. 8) предназначен для задания кода и контролируемого параметра (выход 45), кода числа импульсов, определяющих работу блоков 1 и 2 измерения параметра (соответственно выходы 46 и 47) кода

> предельного зна!ения разности (приращения) мвкду соседними значениями . 15 контролируемого параметра (выхбд 48) и кода длительности интервала (выход 49), а также для формирования сигналов "Пуск" (выход 50) и "Стоп" (выход 51). Указанные выше коды и 20 сигналы формируются с помощью выключателей 107. 1-107. К, 108. 1 — 108. L, 109.1-109.М, 110.1-110.N и кнопок 111 и 112 соответственно.

Блок 11 (фиг. 10) служит для увеличения предельного приращения измеряемого параметра на цикле измерения, следующем за циклом, в котором был зафиксирован сбой двух блоков 1 и 2 измерения параметра. При нулевом сиг- 30 нале на входе 59 импульс, поступивший с выхода 36 блока 3 синхронизации, пройдет на R-вход регистра 115 и обнулит его, подтвердив нулевое состо яние, на выходе 53 сумматора 16 будет 35 присутствовать единичное предельное приращение измеряемого параметра, задаваемое с выхода 48 пульта 9 управления. При одновременном сбое блоков

1 и 2 на выходе 59 дешифратора 17 ф) э появится единичный сигнал, и следующий импульс, сформированный на выходе 36 блока 3 синхронизации, пройдет на о

С-вход регистра 115 и в него запишется предельное приращение, использованное 45 в предыдущем цикле измерения. Тогда на выходе сумматора 116 появится предельное приращение измеряемого параметра, использованное в предыдущем цикле измерения, увеличенное на вели- 50 чину единичного предельного приращения, задаваемого с выхода 48 пульта

9. Таким образом, учитывается приращение параметра за цикл измерения, в котором произошел сбой сразу двух блоков 1 и 2 измерения параметра.

Сумматор 12 предназначен дпя определения среднеарифметических зна чений измеряемого параметра, определяемых блоками 1 и 2 ° Пример реализации сумматора 12 представлен на фиг. 12. Значение параметра, измеренное блоком 1, поступает на E-вход схемы 119 сравнения и вйод коммутатора 120, а значение параметра, измеренное блоком 2, — íà F-вход схемы

119 сравнения и вход коммутатора 121.

Если- знаки значений параметра, измеренные блоками 1 и 2, одинаковы, то с выхода 67 сумматора 23 по модулю два на сумматор 12 поступит единичный сигнал и на входы В и С комбинационного суммато ра 122 поступают прямые коды значения параметра, измеренные блоками 1 и 2, а комбинационный сумматор 122 формирует на своем выходе сумму значений параметра.

Если знаки значений йараметра, измеренные блоками 1 и 2, различны, то на выходе 67 сумматора 23 по модулю два появится нулевой сигнал и на входы В и С комбинационного сумматора

122 поступит прямой код большего значения параметра и обратный код меньшего значения — на выходе комбинационного сумматора 122 появится разность значений параметра (сумма при одном отрицательном слагаемом) .

Деление на два для двоичного кода равносильно сдвигу в сторону младшего разряда . Поэтому, чтобы разделить полученную на выходе сумматора 12 сумму, достаточно при соединении выхода сумматора 12 с третьим информационным входом коммутатора 22 задать следующее соответствие соединяемых разрядов выхода сумматора 12 и входа коммутатора 22 i-1-j i = 1, (К+1);

j = О, К, где i — номер разряда выхода сумматора 12; j — номер разряда входа коммутатора 22; К вЂ” максимально возможная разрядность кода измеряемого параметра. При этом нулевой з разряд выхода сумматора 12 не используется.

Сумматоры 13 и 14 (фиг. 11) предназначены для определения разности между предыдущим значением параметра и текущим значением параметра, измеренным соответственно блоками 1 и 2.

Работают сумматоры 13 и 14 аналогично сумматору 12 с той лишь разницей, что на их управляющие входы 68 и 69 единичный сигнал с выходов соответственно сумматоров 24 и 25 по модулю два поступает в случае, если .знаки предыдущего значения параметра

14

1495751

13 и текущего различны, и нулевой — если одинаковь1.

Схемы 15 и 16 сравнивают предельнув допустимую разность с разностьв

5 предыдущего значения параметра и текуц его, измеренного соответственно блоками 1 и ? ° Схемы 15 и 16 сравнения управляемые — выходные сигналы нл их входах формируются только при 10 наличии единичного сигнала на их управляющих входах, а при нулевом управляющем сигнале на их выходах присутствуют единичные сигналы.

Если разность между предыдущщм 15 значением параметра и текущим не превышает предельно допустимой разности, то на выходах схем 15 и 16 формируются единичные сигналы, л если превышает — нулевые, 20

Дешифратор 17 предназначен для формирования сиги алов, соо тве тс твующих правильно функционирующим блокам

1 и 2. Сигнал на выходе 59 соответствует сбою блоков 1 и 2, на выходе 25

60 — сбою блока 2, на выходе 61 сбою блока 1, на выходе 62 — нормаль— ному функционированию блоков 1 и 2.

Регистр 18 контроля служит для запоминания значения контролируемого 30 параметра. Запись в регистр 18 осу— ществляется по заднему ApoHTó импульса, поступающему íà его С вЂ вх.

Регистр 19 знака предназначен для запоминания парафазного кода знака контролируемого параметра. Единица на выходе 64 регистра 19 соответствует знаку "плюс", а на выходе 65 знаку минус . Запись кода знака в регистр 19 осуществляется по заднему 40 фронту импульса, поступавц1его на его С-вход.

Первый 20 и второй 21 триггеры управляющих воздействий служат дпя запоминания выходных сигналов блока 5 45 сравнения и формирования управляющих сигналов на выходах 28 и 29 устройства соответственно. Единичное состояние триггера 20 соответствует снижению заданного значения контролируемо- 0 го параметра. Выходной сигнал триггера 20 управляет включением исполнительного органа, обеспечивающего увеличение величины контролируемого параметра, например включение обогревателя, при контроле и регулировании температуры.

Единичное состояние триггера 21 соответствует превышению контролируе мого параметра Ilo срлвненив с злдлнным. Выходной сигнал триггера 21 управляет включением исполнительного органа, обеспечивающего снижение конт— ролируемого параметра, например включением холодильной установки.

Запись информации в триггеры 20 и

21 осуществляется по заднему фронту синхроимпульсл, поступавщ его нл

С-входы этих триггеров.

При появлении сигнала отказа системы он обнуляет триггеры 23 «24 и блокирует их в этом состоянии.

Коммутатор 22 предназначен для выбора значения контролируемого параметра. На его первый, второй и третий информационные входы соответственно поступает значение параметра, измеренное блоком 1, среднее значение параметра, измеренное блоками 1 и 2, и значение параметра, !измеренное блоком 2. Если в текущем, цикле измере— ний блоки 1 и 2 работают без сбоя (отказа), то на выход коммутатора 25 пройдет среднее значение параметра.

Если в одном из блоков l или 2 про— изошел сбой (отказ), то на выход коммутатора 25 пройдет значение парлметра, измеренное другим блоком.

Сумматоры 23 — 25 по модулю двл служат для формирования сигналов управления соответственно сумматорами

12 — 14.

Элемент ЗАПРЕТ 26 предна".члчен для управления записьв информации в „"егистры 18 и 19 и триггеры 20 и 21.

Элемент К 27 преднлзнлчен для формирования сигнала отказа системы.

Устройство работает следувщ1м образом.

Перед началом работы все эпементь1 памяти устройства приводятся в исходное состояние с пульта 9 управления.

Цепи установки в исходное состояние на фиг. 1 условно не показаны. Кроме того, с пульта 9 задаются, цифровой код, соответствующий требуемому значению контролируемого параметра N 7- (выход 45), код числа N импульсов, определяющих работу блоков 1 и 2 (выходы 46 и 47), код М предельного значения раз нос ти между со седн ими значениями контролируемого параметра (выход 48) и код N и длительности интервала (выход 49) . 3 н аче ния Х

Ит р и N „задаются, исходя из следующих расчетов.

IS

1495751

Так как частота импульсов, формируемых .генератором 78 блоков 1 и 2 (Аиг. 2) определяется выражением (1), то за время i генератор 77 сформирует

N N0 + e t c импульсов, где N = f ß, 5

1 о о" °

Если выбрать с = 1/ot то получим

N N + t, t. N — N . Из этого следует, что код Нп должен быть выбр 10 таким, чтобы время присутствия единичного сигнала на выходе 37 блока 3 синхронизации (фиг. 3) было кратно

1/4. Тогда разность между числом импульсов N, сформированных генерато- 15 рами 77 блоков 1 и 2 за это время, и

Nä, будет кратна истинному значению контролируемого параметра t. Работа устройства начинается по сигналу

"Пуск", формируемому оператором с 20 пульта 9. Этот сигнал поступает на вхбд 50 узла 10, который сформирует единичный сигнал на своем выходе, поступающий на входы блоков 1 и 2 и на вход блока 3. 25

Первый импульс с выхода 36 блока

3 установит в исходное состояние блоки 1 и 2, запишет код единичного приращения, задаваемый на выходе 48. пульта 9 управления в регистр 115 30 блока 11 (фиг. 10), и подтвердит нулевое состояние регистров 18.и 19 и триггеров 20 и 21. Затем на выходе

37 блока 3 появится единичный сигнал, который будет держаться в течение времени ь . По окончании этого сигнала на выходах блоков 1 и 2 будут сАор миров аны значения параметра., измеренные этими блоками, и их знаки, которые поступят на входы блока 4 форми- 40 рования знака параметра, значенйя параметра поступят на входы сумматора

12..Так как на управляюцих входах е схем 15 и .16 нулевые сигналы и на их выходах присутствуют единичные сигна- 45 лы, то на выходе 62 дешифратора 17 едйница, и поэтому на выходе коммутатора 22 будет скоммутирован код среднеарифметического значени параметра, который поступит на вход блока 5 сравнения и D-вход регистра 18. Блок 5 сравнения сАормигует на одном из своих выходов еди.ичный сигнал (в соответствии с о гношением требуемого значения параметра с измеренным).

По второму импульсу, сформированному на выходе 36 блока 3 синхрониза- ° ции, блоки 1 и 2 установятся в исхо цное состояние, в регистры 18 и 19 за16 пишутся соответственно код измеренного параметра, поступающий с выхода коммутатора 22, и код знака параметра, поступающий с выхода блока 4 формирования знака параметра, а в тригч геры 20 и 21 запишутся соответствующие сигналы с выходов блока 5 сравнения, на выходе 38 блока 3 появится единичный сигнал. На выходы 28 и 29 устройства будут выданы управляющие сигналы, а значение измеренного пара-метра, его знак, выданное управляюше. воздействие и состояние системы отобразятся блоком 8 индикации.

Работа устройства в следующих циклах измерения аналогична описанной.

Только на управляющих входах схем 15 и 16 сравнения уже будет присутствовать единичный сигнал н поэтому формирование знака параметра будет осуществляться с учетом того, какой из блоков 1 и 2 функционирует правильно (без сбоя}, также в зависимости от этого будет осуществляться коммутация значений параметра на выход коммутатора 22 (по управляющим сигналам с выходов дешифратора 1.7), а блоки б и 7 будут фиксировать сбои соответственно блоков 1 и 2.

Если одновременно произойдет сбой блоков 1 и 2, то на выходах схем 15 и 16 сравнения появятся нулевые сигналы, на выходе 59 дешифратора 17 появится единичный сигнал, который поступит на блок 11 приращений и закроет элемент ЗАПРЕТ 26, и следующий импульс, сформированный на выходе 36 блока 3, не пройдет на синхровходы регистров 18 и 19 и триггеров 20 и

21 — в них остается прежняя информация. По следующему импульсу, сАормированному на выходе 36 блока 3, на выходе блока 11 появится удвоенное предельное приращение — тем самым в следующем цикле измерений будет учтено возможное возрастание значения параметра над значением, хранимым в регистре 18, на величину, большую предельного приращения. В следующем цикле измерения устройство работает обычно.

При отказе одного из блоков l и 2

"(решение принимается по определенному числу следующих подряд сбоев} яа выходе соответствующего блока Ь или

В

7 .появится единичный сигнал, который поступит на вход блока 8 индикации отказ отобразится блоком 8.

17

18

1495751

При отказе второго блока I ипи 2 измерения параметра на выходе 71 элемента И 27 появится единичный сигнал, который обнулит триггеры 20 и 21

5 управляющие во з дей с тв ия пер е станут выдаваться на выходы 28 и 29 устройства и, поступив на вход схемы 10 ггуска — останона, произведут останов устройства. Отказ системы будет отоб- lð ражаться блоком 8 индикации.

При нормальной работе устройства в случае необходимости прекратить работу устройства оператор нажатием кнопки формирует на выходе 51 пульта 15

9 управления сигнал останова, который, поступив на вход узла 10 произведет останов устройства.

Формула из обретения2р

1. Устройство для измерения параметров динамического процесса и управления с самоконтролем, содержащее первый блок измерения параметра, блок 25 синхронизации, блок сравнения, пер— вый блок анализа состояния, блок индикации, пульт управления, узел пуска-останова, первый сумматор, первую схему сравнения, регистры контроля и 3Р знака, первый и второй триггеры управляющих воздействий, первый сумматор по модулю два, элемент ЗАПРЕТ и блок приращений, первьй, второй, четвертый.и пятый информационные выходы пульта управления соединены соответ; ственно с первым входом блока сравнения, информационным входом первого блока измерения параметра, информационным входом блока приращения и ин- 4р формационным входом блока синхронизации, первый и второй управляющие выходы пульта управления соединены соответственно с первым и вторым входами узла пуска-останов а, выход которого 45 соединен с первым управляющим входом первого блока измерения параметра и входом запуска блока синхронизации, первый, а также третий выходы блока синхронизации соединены соответственно с вторим управляющим входом первого блока измерения параметра и первым управляющим входом блока приращений, а также с управляющим входом первой схемы сравнения, инверсный выход которой соединен с первым входом первого блока анализа состояния, подключенного вторым входом к первому выходу блока синхронизации, выход кода значения параметра первого блока измерения параметра соединен с первым информационным входом первого сумматора, ныход которого соединен с первым информационным входом первой схемы сравнения, первый и второй выходы блока сравнения соответственно соединены с информационными входами первого и второго триггеров управляющих сигналон, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, выход регнстра контроля соединен с вторым информационным входом первого сумматора и с информационным входом блока Индикации, первый выход регистра знака соединен с первым входом знака блока индикации и первым входом первого сумматора по модули два, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого сумматора, второй выход регистра знака и выход первого блока анализа состояния соедине= ны соответственно с вторым входом знака и с входом отказа первого блока измерения параметра блока индикации, выход блока приращений соединен с вторым информационным входом первой схемы сравнения, выход элемента ЗАП"

PET соединен с синхронходами регист— ров контроля и знака и первого и второго триггеров управляющих ноздействий, выходы которых соединены соответственно с,первым и вторым входами управляющих воздействий блока индикации, о т л и ч а в щ е е с я тем, что, с целью повыления надежности устройства и точности измерения, оно содержит второй блок измерения параметра, блок формирования знака параметра, второй блок анализа состояния, элемент И, второй и третий сумматоры, вторую схему сравнения, дешифратор, коммутатор и второй и третий сумматоры по модулю два, третий информационный выход пульта управления соединен с информационными входами второго блока измерения параметра, выход узла пуска-останова соединен с первым управляющим входом второго блока из-, мерения параметра, первый выход блока синхронизации соединен с вторым управляющим входом второго блока измерения параметра, с вторым входом второго блока анализа состояния и перным вхг— дом элемента ЗАПРЕТ, второй выход, блока синхронизации соединен с третьими управляющими входами первого и второго блоков измерения параметра

1495751

20 третий выход блока синхронизации соединен с управляющим входом второй схемы сравнения, выход кода значения параметра первого блока измерения па5 раметра соединен с первыми информационными входами блока формирования . знака параметра, третьего сумматора и коммутатора, выход. которого соединен с информационным входом регистра конт-10 роля и младшими разрядами второго вхо-. да блока сравнения, старший разряд которого соединен с первым выходом регистра знака, выход кода значения па-. раметра второго блока измерения пара- 15 метра соединен с вторыми инАормационными входами блока формирования знака параметра, третьего сумматора, коммутатора и первым информацион-. ным входом в то рог о сумматора, 20 выход которого соединен с первым информационным входом второй схемы сравнения, выход регистра контроля соединен с вторым информационным входом второго сумматора, выход первой 25 схемы сравнения соединен с первым входом дешифратора и первым управляющим входом блока формирования знака параметра, выход второй схемы сравнения соединен с первым. входом второго 30 блока анализа состояния, вторым входом дешифратора и вторым управляющим входом блока формирования знака параметра, первый и второй выходы знака первого блока измерения параметра соединены соответственно с вторым входом первого сумматора по модулю два, первым входом третьего сумматора по модулю два, третьим информационным входом блока формирования зна- 40 ка параметра и с пятым информационным входом блока Аормирования знака параметра, первый и второй выходы знака второго блока измерения параметра соединены соответственно с первым вхо- 45 дом второго сумматора по модулю два, вторым входом третьего сумматора по модулю два, четвертым информациОнным входом блока формирования знака параметра и с шестым инАормационным входом блока Аормирования знака параметра, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами регистра знака, первый выход которого со- 55 единен с вторым входом второго сумматора по модулю два, первый выход дешифратора соединен с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ и вторым управляющим входом блока приращений, выход которого соединен с вторым информационным входом второй схемы сравнения, второй, третий и четвертый выходы дешифратора соединены соответст— венно с первым, вторым и третьим управляющими входами коммутатора, выхо— ды первого и второго блоков анализа состояния соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход второго блока анализа состояния соединен с входом отказа второго блока измерения параметра блбка индика— ции, выход второго элемента И соединен с третьим входом для пуска-останова, входом отказа системы блока индикации и R-входами первого и второго триггеров управляющих воздейст— вий, прямой выход второго и инверсный выход третьего сумматоров по модулю два соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего сумматоров, i-й разряд выхода третьего сумматора соединен с (i — 1) — м разрядом третьего инАормационного входа коммутатора.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каждый блок измерения параметра содержит счетчик, схему сравнения, датчик пао раметра в виде генератора контролируемой частоты, элемент И, комбинационный сумматор, первый и второй комму= таторы, инАормационный вход блока соединен с первым входом схемы сравнения, первый управляющий вход блока соединен с входом запуска генератора контролируемой частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, R-вход которого соединен с вторым управляющим входом блока, третий управляющий вход блока соединен с вторым входом элемента И и входом единичного переноса комбинационного сумматора, выход которого является выходом кода значения параметра блока, выход счетчика соединен с инАормационным входом первого коммутатора и BTopbtM входом схемы сравнения, первый и второй выходы которой являются соответственно первым и вторым выходами знака блбка, первый выход схемы сравнения соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, выходы которых соединены соответственно с первым и

22

2l

1 4957 51

B TopbIM входами комбинационного сумматора, а информационньпй вход блока соединен с информационным входом второI"o коммутатора.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ще е с я тем, что блок синхронизации содержит первый и второй счетчики, генератор опорной частоты с первого по третий элементы И и эле- 10 мент ИЛИ-НЕ, первый управляющий вход блока соединен с входом генератора, информационный вход блока соединен с информационным входом первого счетчика, выход которого соединен с вхо- 15 дом элемента ИЛИ-HF., выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И и является вторым выходом блока, выход генератора опорной частоты соединен с вторыми входа- 20 ми первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с С-входом первого счетчика, первым входом третьего элемента И и гервым выходом блока и со счетным входом первого счетчика, выход третьего элемента И соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и третьим выходом блока.30

4. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования знака параметра содержит схему сравнения, первый и второй коммутаторы и первую и вторую гРуппы 35 элементоЪ И, первый, второй, третий четвертый, пятый и шестой информационные входы блока соединены соответственно с первым входом первой группы элементов И, первым входом второй 40 . группы элементов И, первым информационным входом первого коммутатора, вторым информационным входом первого коммутатора, первым информационным

ВхОДОм ВТОРОГo KQMMутатОРа BTQPbIM 45 информационным входом второго коммутатора, первый и второй управляющие входы блока соединены соответственно с вторыми входами первой и второй групп элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым .и вторым входами схемы сравнения, первый и второй abIходы которой соедине— ны с управляющими входами соответственно первого и второго коммутаторов, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока.

5. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ще е с я тем, что блок сравнения содержит схему сравнения, элес мент ИЛИ, первьпй и второй сумматоры по модули два, причем первьп и второй входы блока соединены с входами схемы сравнения, первый и второй выходы которой соединены с первыми входами соответственно первого и второго сумматоров по модули два, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока, выходы элемента

ИЛИ соединены со старшими разрядами первого и второго входов блока, а выход соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров по модули два.

6. Устройство по .п. 1, о т л и ч а и щ е е с я тем, что каждый блок анализа состояния содержит счетчик сбоев, первый и второй элементы

И, причем выходы первого элемента И соединены соответственно со счетным и R-входами счетчика, выход которого соединен с выходом блока и с первыми входами первого и второго элементов

К, а первый и второй входы блока соединены соответственно с вторыми и третьими входами первого и второго элементов И.

7. Устройство по и. 1, о т л и— ч аи не е с я тем, что блок приращений содержит регистр, сумматор, первый и второй элементы И, причем информационный, и е рвый и второй управляющие входы блока соединены соответственно с первым входом сумматора, первыми входами первого и второго элементов И, вторыми входами первого и второго элементов И, вью<оды которых соединены соответственно с

С- и R-входами регистра, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом блока и соединен с D âõîäîì регистра.

l 495751

1495751

14957 51

) 49575) ! 49575!

Ае11

Составитель Н. Белинкова

Редактор В. Данко Техред А.Кравчук. Корректор В. Гирняк

Заказ 4264/44 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101