Устройство для контроля объектов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния объекта. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем выявления и контроля предотказовых состояний объекта. Устройство содержит элементы И 1, 26

ИЛИ 25, схемы сравнения 17, 18, 24, коммутатор 2, нормализатор 3, АЦП 4, блоки 5, 13, 16, 32 памяти, задатчики 6, 10, 20, 23, 36 параметров , блоки 7, 37 умножения, накапливающий сумматор 8, ключи 9, 12, 15, 19, 22, 33, 35, 39, блоки 11, 14, 38 алгебраического суммирования, блок 21 вычитания, счетчик 27, дешифратор 28, блок индикации, генератор 30 тактовых импульсов, делитель частоты 31 и триггер 34. Устройство обеспечивает автоматический контроль и визуализацию предотказового состояния объекта. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (II) (51)5 G 06 F 15/46

Щс1 Щс) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4415965/24-24 (22) 03,05.88 (46) 23.02.90. Вюл. У 7 (72) В. А, Куликов, Н. 11. Тарасов и А. А. Филимонов (53) 621.396 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1272341, кл, G 06 F 15/46.

Авторское свидетельство СССР

У 1399773, кл. С 06 F 15/46, 1987. .(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОВЬВКТОВ ,(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния объекта. Бель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем вы421 А1

2 явления и контроля предотказовых состояний объекта. Устройство содержит элементы И I 26, ИЛИ 25, схемы сравнения 17, 18, 24, коммутатор 2, нормализатор 3, AIIII 4, блоки 5, 13, 16, 32 памяти, задатчики 6, О, 20, 23, 36 параметров, блоки 7, 37 умножения, накапливающий сумматор 8, ключи 9, 12, 15, 19, 22, 33, 35, 39, блоки 11, 14, 38 алгебраического суммирования, блок 21 вычитания, счетчик 27, деппФратор 28, блок 29 индикации, генератор 30 тактовых импульсов, делитель частоты 31 н триггер 34. Устройство обеспечивает автоматический контроль и визуализацию предотказового состояа ния объекта. 2 ил.

3 (1 545231

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния объекта и прогно5 зирования момента вывода его на профилак тику.

Бель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем выявления и контроля предотка- .10 зовых состояний объекта и увеличение лимита времени, отводимого для профилактических работ на объекте °

На фиг.1 представлена схема устройства, на фиг .2 — диаграмма синхро- I5 низации работы блоков. устройства.

Устройство содержит первый элемент

И I, коммутатор 2, нормализатор 3, аналого-цифровой преобразователь (АБП) 4, первый блок S памяти, задат- 20 чик 6 коэффициентов экстраполяции, первый блок 7 умножения, накапливающий сумматор 8, первый ключ 9, задатчик 10 доверительных интервалов, первый блок 11 алгебраического суммиро- 25 вания, второй ключ 12 второй блок 13 памяти, второй блок 14 алгебраического суммирования, третий ключ 15, третий блок 16 памяти, первую 17 и вторую 18 схемы сравнения, четвертый . ключ .19, задатчик 20 номинальных значений, параметров, блок 21 вычитания, пятый ключ 22, задатчик 23 допусков, третью схему 24 сравнения, элемент

ИЛИ 25, второй элемент И 26, счетчик

27, дешифратор 28, блок 29 индикации, генератор 30 тактовых импульсов, делитель 31 частоты, четвертый блок 32 памяти, шестой ключ 33, триггер 34, седьмой ключ 35, задатчик 36 числа щ периодов экстраполяции, второй блок 37 умножения, третий блок 38 алгебраического суммирования, восьмой ключ 39.

Устройство работает следующим образом. 45

Пусть устройство обслуживает объектов, по каждому из которых контролируется m параметров. Работа устройства осуществляется в реальном масштабе времени, циклически с перно- 50 дом опроса объектов То. В свою очередь, каждый из периодов То состоит из периодов опроса параметров Tq>, j = 1,m. Таким образом, каждый j параметр 1-го объекта, 1 = 1, L, контролируется с периодом То, что следует считать единичным измерением, а контроль множества объектов и параметров реализуется с использованием принципа временного разделения. Управляющие сигналы с выхода делителя

31 частоты включают сигналы Л -А, определяющие номер объекта, сигнальi .

С вЂ” С, определяющие номер параметра, сигналы С, -С, определяющие взаимодействие и функ ционирование отдельных блоков устройства.

От датчиков параметров, характеризующих текущее техническое состояние объектов, электрические сигналы в аналоговой форме поступают на коммутатор 2, который обеспечивает поочередное подключение электрических сигналов от каждого из объектов. С выхода коммутатора 2 на нормализатор 3 в любой момент времени могут поступать электрические сигналы только от одного из контролируемых объектов, Нормализатор 3 осуществляет представление различных электрических величин, контролируемых параметров объектов в оп ред еленный масштаб нап ряжен ия, Коэффициенты нормализ ации устанавливаются сигналами (A}, (г7 и определяются текушими номерами контролируемого объекта и параметра. Преобразователь

4 преобразует напряжение с выхода нормализатора в цифровой .двоичный код, который поступает на входы схем

17 и 18 сравнения. Для исключения (фильтрации) грубых ошибок измерения и отказов сбойного характера каждый очередной результат измерения Б,по1 Ф ступающий с,А1Д 4, проверяется на принадлежность егО значения к доверительному интервалу +1 01, центр которого равен экстраполированному значению параметра U>> . Эта проверка осуществляется в схемах 17 и 18 с использованием следующих соотношений: если д1 — U 1 БП1 р то результат учитывается, если (U1 U ) ) (2) то результат исключается> где Б и Бп — соответственно левая и правая границы доверительного интервала параметра j которые рассчитываются в блоках 11 и 14 в соответствии с выражениями

Б, = Б„ з — PUj;

= Б1э + 1 Бj °

5 154523!

Значения полуинтервала цИ по каж1 дому из параметров в виде констант хранятся в задатчике 1О, Предварительный расчет значений полуинтерва5 лов производится путем учета трех основных источников ошибок : измерения с дисперсией 6„! а преобразования из

2; аналоговой Формы в цифровую с дис2 персией G „в и экстраполяции с дис2 персией Q ° . Считая, что суммарные

Э) ошибки распределены по нормальному закону с нулевым математическим ожиданием, среднеквадратичное значение суммарных ошибок определяется с помощью выражения мерения для оценки скорости а

- оцененное значение скорости изменения j -го параметра, N — объем выборки результатов измерений.

Значения коэффициентов веса а;„ для линейной модели изменения парлметра при равноточных и равнодискретных измерениях рассчитываются иэ соотношения (6) Хранятся коэффициенты а;Y в блоке 6 °

Очередной результат измерения U;> в двоичном коде с блока 4 поступает на первый вход блока 32 памяти по синхросигналу, По сигналу S2 содержимое блока 32 подается на вход ключа

33, управляемого триггером 34 ° Синхросигналом S, подаваемым на нулевой вход триггера 34, триггер переводится в нулевое состояние. Если грубые ошибки измерения отсутствуют, т.е. выполняется условие (1), то на обоих входах элемента И 1 появляются единичные сигналы, следовательно, единичный сигнал появится и íà его выходе. Этот сигнал подается на вход ключа 19, а также на единичный вход триггера 34. Тригreр будет переведен в единичное состояние, на его прямом выходе появится единичный сигнал, который, будучи приложенным к входу ключа 33, обеспечит передачу содержимого блока 32 в первый блок 5 памяти.

Если результат измерения U подан на вход устройства с грубой ошибкой или в блоках 2-4 произошел сбой, приведший к существенному изменению входной информации о параметре j, то выполняется условие (2) . В этом случае на выходе блока 1 единичный сигнал будет отсутствовать, триггер 34 останется в нулевом состоянии. Так как инверсный выход триггера 34 соединен с входом кляча 35, то последний будет открыт и обеспечит прохождение и запись в блок 5 экстраполированного значения параметра U > (Т ) .

Таким образом, в случае грубой ошибки или сбоя для формирования тел кущеro значения U 1 текущее значение

U; будет исключаться и вместо него будет испочьзоваться значение И (Т ) предыдущего цикла, поступающее с высоотношения

2 и.

А хв.) 12

55 (5) 6 1= 1 1

Дисперсию ошибок преобразования можно вычислить на основе известного где n — цена младшего разряда для 25

J парамет ра j .

Дисперсию ошибок экстраполяции можно рассчитать с помощью соотношения

2 2 2 ((N-.1 ) (2N-1)+бр(Б-1)+бр j э! где р - число периодов измерений, на которое производится экстраполяция;

N — объем выборки результатов измерений, на основе которой производится экстраполяция.

Значение полуинтервала $U выбиj рается таким, чтобы обеспечить веро» 40 ятность очередного измерения внутри интервала, близкую к единице

Ьи = 36

Экстраполированное значение пара- 45 метра рассчитывается на момент времени, соответствующий моменту поступле-. ния очередного нового результата измерения данного параметра, а также на произвольные интервалы времени рТО где р — целое положительное число, задаваемое при помощи задатчика 36 числа периодов экстраполяции в соответствии с выражениями л Ь и, (рт,) = U; + рт, и;

ЭJ

11,у а а а — а где а — коэффициенты веса х-го из Ч

12i - 6N - 6 а ; i--1, N.

iv T Я(К вЂ” 1) 1545231 хода блока„38 через ключ 9. Значения (p ) в соо НеТс аНН выражениями (5) формируются в блоках

5-8 36-38. Очередной результат измен Э

5 рения U, ) (или 1 (То) в случае груР) бой ошибки измерения) записывается в блок 5 памяти, где хранятся результаты последних N. измерений по каждому из параметров ° В блоке 7 формируются произведения U;J à >, а в сумматоре

А

8 — зйачения U . В блоках 36-38 осу) шествляется непосредственно формировайие значений д (T ) и U3 (рТ„) .

Оператор при помощи задатчика 36 может оперативно изменять число р по каждому из параметров. В блоке 37 формируется произведение рТоU, причем величина рТо поступает из блока

36, а величина U — из блока 8. В 17ло- 20 ке 38 формируется сумма (U, +рТ !!;) . о причем на первый вход этого блока пол ступает произведение рТр0„, а на второй вход — прошедший Аильтрацию очередной результат измерения U с вы- 25

iJ хода ключа 1).

Значения U (рТ„) через ключ 39 поступают на блок 29 индикации для отображения, на основании чего оператор юиеет возможность выделить те из 30 параметров, которые, спустя время . рТо, могут выйти за пределы допусков (значения допусков по каждому из параметров могут быть нанесены в виде масок на индикаторе) и принять соответствующие меры пройилактики.

Рассчитанные экстраполированные л значения Бз (То) выдаются на входы блоков 11 и 14, где производятся вычисления по выражению .(3) . Значение

KU поступает на блоки 11 и 14 из за) датчика 10 доверительных интервалов.

Значения Ut,) и 0в соответственно че) рез ключи 12 и 15 и блоки 13 и 16 памяти выдаются на схемы 17 и 18 сравнения. Если очередной результат измерения удовлетворяет условию (1), то единичный сигнал на выходе блока 1 обеспечит прохождение текущего ре- . зуль тата измерения U; через ключ l 9 на. блок 38, а также на блок 21, в котором в пирровой Аорме рассчитываются величины и знаки отклонений контролируемых параметров от их йоминал"-" !)н 55

U - U! .

)= J Н) ° (7)

Номинальные (эталонные) значен::.,», по каждому из параметров поступают задатчика 20, в котором хранятся L,„ номинальных значений параметров ° Значения отклонений Ь с блока 21 через ключ 22 поступают на схему 24, которая на основе сравнения значений отклонений Д) с пороговыми значениями

Д, = 1, 2,..., позволяет принять решение о текущем техническом состоянии объекта, В схеме 24 сравнения реализуется следуюшая логика принятия решений:

0 Д (Д вЂ” нормальный режим ра) боты;

Д Ь - Ь вЂ” режим "Контроль";

Д2 а Д з- режим "ПроАилактика";

Д Ь вЂ” ремонт объекта. (8) . Пороговые значения отклонений Д,, Д, Д по каждому из контролируемых параметров хранятся в задатчике 23 допусков, Результат оценки состояния объектов по каждому контролируемому параметру в вице уровня сигнала выдается и отображается на табло блока 29 индикации.

Если очередной, результат измерения удовлетворяет условию (2), то на выходе элемента ИЛИ 25 Формируется единичный сигнал, который через элемент 26 в счетчик 27 по,цанному параметру записывает "1".. Если "1" записана дважды в двух смежных периодах измерений, то по данному параметру формируется итоговое сообщение

"Отказ", которое выдается B блок 29 для регистрации.

Формула изобретения

Устройство для к он троля объектов, содержащее коммутатор, нормализатор, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй элементы И, четыре блока памяти, задатчик коэффициентов экстраполяции, первый блок умножения, накапливающий сумматор, семь ключей, задатчик доверительных интервалов, первый и второй блоки алгебраического суммирования, три схемы сравнения, задатчик номинальных значений параметров, блок вычитания, задатчик допусков, элемент ИЛИ, счетчик, дешифратор, блок индикации, генератор тактовых импульсов, делитель частоты и триггер, информационные входы коммутатора явля|отс я информапионнымп входами устройства, выход коммута";

l 5 > 5231 ра соединен с информационным входом нормализатора, выход которого связан с инФормационным входом аналого-пиФрового преобразователя, выход которого подсоединен к первым входам перво>.

5 и второй схем сравнения и к информационному входу четвертого ключа, Bblход первого блока памяти связан с входом первого сомножителя первого блока умножения, вход в то рого с омна— жителя которого подключен к выходу задатчика коэффипиентов экстраполяции, а выход соединен с входом накапливающего сумматора, выход первого ключа соединен с входами первых слагаемых первого ивторого блоков алгебраического суммирования, входы вторых слагаемых которых связаны с выходом задатчика доверительных интер- 2о валов, выход первого блока алгебраического суммирования подключен к информационному входу второго ключа, выход которого связан с информационным входом второго блока памяти, выход которого соединен с вторым входом первой схемы сравнения, выход второго блока алгебраического суммирования подключен к информационному входу третьего клича, выход которого связан 30 с ынФормапионным входом третьего блока памяти, вь.ход которого соединен с вторым входом второй схемы сравнения, первые входы первой и второй схем сравнения связаны соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого подключен к указанному входу четвертого ключа, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, вход 4О вычитаемого которого связан с выходом задатчика номинальных значений параметров, а выход подключен к информационному входу пятого .ключа, выход которого соединен с первым входом " 4 третьей схемы сравнения, второй вход которой связан с выходом задатчика допусков,, а выход подключен к первому входу блока индикации, вторые выходы первой и второй схем сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого связан с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, вы- ход которого связан с информационным входом дешифратора, выход которого соединен с вторым входом блока индикации, выход. аналого-цифрового преобразователя соединен с информаиионным входом четвертого блока памяти, выход которого связан с >п>Формационным входом шестого ключа, выход которого подключен к первому информационному входу первого блока памяти, выход первого ключа соединен с информационным входом седьмого ключа, внход которого связан с инФормапионным входом первого блока памяти, единичный вход триггера подключен к выходу первого элемента И, прямой выход триггера соединен с первым управляющим входом шестого ключа, а инверсный выход — с управляющим входом седьмого кл>ча,выход генератора тактовых импульсов связан с входом делителя частоты, выходы которого соединены соответственно с синхровходами коммутатора, нормализатора, аналого-циФрового преобразователя, блоков памяти с первого

Во четвертьл>, задатчика коэФфициентов экстраполяции, задатчика доверитель-. ных интервалов, задатчика номинальнь х значений параметров, задатчика допусков, дешифратора и блока индикации управляющими входами первого, второго, третьего, пятого и шестого ключей, с вторым входом второго элемента И, с нулевым входом триггера и с управляющими входами коммутатора, нормализатора, первого, второго и третьего блоков памяти, задатчика доверительных интервалов, задатчика номинальных значений параметров, задатчика допусков и блока индикации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем выявления и контроля предотказовых состояний объекта и увеличения лимита времени для проФилактических работ на объекте, в устройство введены задатчик числа периодов экстраполяции, второй блок умножения, третий блок алгебраического суммирования, восьмой ключ, выход накапливающего сумматора соединен с входом первого сомножителя второго блока умножения, вход второго сомножителя которого связан с выходом задатчика числа периодов экстраполяпии, а выход — с входом первого слагаемого третьеro блока алгебраического суммирования, первый выход которого подключен к информационному входу первого ключа, а второй выход — к ин формационному входу восьмото ключа, выход которого соединен с третьим

1545231

Со с тав итель В . Вор онк ов

Редактор Л.Гратилло Техред А.Кравчук Корректор М.Самборская

Заказ 492 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия р м п и ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. р д, у

11

Ужго о л. Гагарина, 10 входом блока индикации, выход четвертого ключа связан с входом второго слагаемого третьего блока алгебраического суммирования, соответствующие выходы делителя частоты соединены с синхровходами задатчика числа периодов экстраполяции и третьего блока алгебраического суммирования, с управляющими входами восьмого ключа и задатчика числа периодов экстраполяции.