Способ предотвращения самопроизвольных движений управляемых механизмов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматизации и механизации и может быть использовано в системах управления технологическим оборудованием с применением электронных средств управления. Цель изобретения - повышение надежности работы технологического оборудования за счет предотвращения аварийных ситуаций и поломок механизмов, связанных с самопроизвольными движениями механизмов как при включении источников питания так и при выходе из строя любого из источников питания или устройств контроля. Сущность способа заключается в первоначальном контроле источника питания датчиков. При положительном исходе контроля производится одновременный контроль источника питания механизмов. Способ реализуется устройством, содержащим источники питания датчиков, блок анализа состояния датчиков , нормализаторы, элемент ИЛИ. ключ, реле контроля с замыкающим контактом, элемент запуска, датчики состояния механизмов и исполнительные механизмы. Принцип действия устройства заключается в замыкании элемента запуска, в результате чего источник питания датчиков подключается к второму нормализатору. При исправности этого источника ключ 6 замыкается и обеспечивает срабатывание реле контроля, замыкающий контакт которого подключает источник питания датчиков к входу первого нормализатора, в результате чего формируются сигналы, включающие исполнительные механизмы. При отказе какого-либо источника питания нормализаторы формируют сигналы отключения исполнительных механизмов. 2 с. и 2 з. п. ф-лы 5 ил (Л С О го ел ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 К 3/286

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708057/24 (22) 23.06.89 (46) 30.12.91. Бюл. Nã 48 (71) Тольяттинское отделение Института электронных управляющих машин (72) С. Г. Комиссаров (53) 62.50(088.8) (56) Марголин tll. Н, и др. Функциональные узлы схем автоматического управления. М.: .Знергоиздат, 1983. с. 127, 128, рис. 95.

Белогородский С. Л. Автоматизация управления посадкой самолета. М.: Транспорт, 1972, с. 298, 299, рис. 4. 52.

Авторское свидетельство СССР

hL 873390, кл. Н 03 К 3/286. 1978. (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ САМОПРОИЗВОЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ УПРАВЛЯЕМЫХ МЕХАНИЗМОВ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматизации и механизации и может быть использовано в системах управления технологическим оборудованием с применением электронных средств управления. Цель изобретения — повышение надежности работы технологического оборудования за счет предотвращения аварийных ситуаций и поломок механизмов, связанных с самопроИзобретение относится к автоматизации и механизации и может быть использовано в системах управления технологическим оборудованием с применением эпекпронных средств управления.

ÄÄ5UÄÄ 1702522 А1 извольными движениями механизмов как при включении источников питания, так и при выходе из строя любого из источников питания или устройств контроля. Сущность способа заключается в первоначальном контроле источника питания датчиков. При положительном исходе контроля производится одновременный контроль источника питания механизмов, Способ реализуется устройством, содержащим источники питания датчиков, блок анализа состояния датчиков, нормализаторы, элемент ИЛИ, ключ, реле контроля с замыкающим контактом, элемент запуска. датчики состояния механизмов и исполнительные механизмы.

Принцип действия устройства заключается в замыкании элемента запуска, в результате чего источник питания датчиков подключается к второму нормализатору. При исправности этого источника ключ 6 замыкается и обеспечивает срабатывание реле контроля, замыкающий контакт которого подключает источник питания датчиков к входу первого нормализатора, в результате чего формируются сигналы, включающие исполнительные механизмы. При отказе какого-либо источника питания нормалиэаторы формируют сигналы отключения исполнительных механизмов, 2 с. и 2 з. и. ф-лы, 5 ил.

Под термином "управляемые механизмы" понимаются рабочие органы (механизмы) объект управления, изменяющие свое состояние или положение в процессе управления.

1 702522

25 с«0

40

5Î

Г!од термином "исполнительные механизмы" понимаются электрические аппараты или устройства непосредственно срабатывающие под воздействием управляющего сигнала и через и зсредство которых приводятся в движение механизмы объекта управления, Под термином "возбужденное состояние" нормализатора понимается реакция нормализатора на воздействие напряжением, в результате которой в нем происходит изменение величины выходнсг0 сигнала, Под термином "невозбужденное сосTG»a e" нормализатора понимается состояние нормализатора беэ воздействия нэ него напряжением или с воздействием напряжением недостаточным для изменения величины его выходного сигнала, Цель изобретения — повышение надежност работы управляемого обьекта.

На фиг. 1 приведена схема управления объектом. на фиг. 2...5 изображены временные диаграммы работы устройства, где 33, 35, 38, 42, 36, 39, 41 — временные диаграммы напряжений соответственно: 33 — на выходе источника питения средств. управления, 35 — на выходе источника г5итэния механизмов. 38 — на выходе источника питания датчиков, 42 — на входевторого нормапизатора, 36 — на входе реле контроля, 39- на входе первото нормали. затора, 41 — временная диаграмма напряжений сигнала установки в исходное состояние схем блока анализа состояния датчиков на выходе первого нормализатора, 11 и ц — время действия сформироеанного сигнала установки в исходное состояние блока анализа состо, яния- датчйков, ф — время возбужденного состояния второго нормэлизатара, ta — время возбужденного состояния первого нормализаторв, bt — время неисправного состояния источника питания (на фиг, 2...4) или реле контроля (на фиг, 5), УстройствО дйя предотвращения самопроизвольных движений управляемых механизмов содержит (фиг. 1) источник 1 питания средств управления„блок 2 анализа состояния датчиков, первый нормэлизэтор З.-второй нориэлизатор 4, элемент ИЛИ

5, ключ 6, группу реле 7, группу электромагнитов 8„источник 9 питания механизмов, источник 10 питания датчиков, реле i i контроля с эамыкакнцим конта.ктом 12, элемент

13 запуска, дэтчйки 14 состояния механизмов, группа элементов 15 памяти, точка соединения первых входов "сброс" которых является входом "сброс" блока 2 анализа состояния датчиков, группа ключей 16, выходы которых являются выходами коммутации силового напряжения блока 2 анализа состояния датчиков, а точка соединения входов этих ключей является информационным входом блока 2 анализа состояния датчиков, группа нормализаторов 17, первые входы которых являются информационными входами блока 2 анализа состояния датчиков, а точка соединения вторых входов является общей шиной блока 2 анализа состояния датчиков, каналы 18 — 20 управления, привод 21 гидронасоса 22, привод 23 шпинделя 24, гидрораспределитель 25, гидроцилиндр 26 подачи инструмента, выключатели 27-32, Устройство содержит дополнителbHый коммутационный элемент 54.

Блок 55 средств контроля содержит нормализаторы 3, 4, элемент ИЛИ 5, ключ 6, Группа 56 реле коммутации силового напряжения содержит группу реле 7 и группу электромагнитов 8, При этом, источник 1 питания средств управления соединен шинами 33, 34 с шинами питания блока 2 анализа состояния датчиков. Информационный вход блока 2 анализа состояния датчиков соединен с информационным входом ключа 6 и выходом

35 источника 9 питания механизмов. Выходы коммутации силового напряжения блока

2 анализа состояния датчиков соединены соответственно с первыми входами группы реле 7 коммутации силового напряжения, Выход ключа 6 соединен с вторым входом

36 реле 11 контроля, Вторые входы группы репе 7 коммутации силового напряжения соединены с первым входом реле 11 контроля и общей шиной 37 источника 9 питания механизмов, Информационные входы блока 2 анализа состояния датчиков соединены соответственно с выходами датчиков 14, Входы питания датчиков 14 соединены с выходом 38 источника 10 питания датчиков и с входом элемента 13 запуска. Первый вывод замыкающего контакта 12 соединен с выходом 38 источника 10 питания датчиков. Первый вход 39 5«epeoro нормализатора

3 соединен со вторым выводом замыкающего KGHTGKT8 12 реле 1 1 KGHTpoA5«, ВТороА

BxGp первого M второго нормализаторов 3, 4 соединены с общей шиной 40 источника питания датчиков и общей шиной блока 2 анализа состояния датчиков. Выход 41 первого нормализатора 3 соединен с первым входом элемента 5 ИЛИ и входом сброса блока 2 анализа состояния датчиков. Первый вход

42 второго нормэлиэатора 4 соединен с выходом элемента 13 запуска, а выход второго нормализэтора 4 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 5. Выход элемента ИЛИ 5 соединен с управляющим входом ключа 6.

Выходы элементов 15 памяти соединены со1702522 ответственно с управляющими входами ключей 16. Выходы группы нормализаторов 17 связаны с входами каналов 18-20 управления. Автоматические выключатели

28...32 включены соответственно между шинами 43 — 45 питания и источником 10 питания датчиков, источником 1 питания . средств управления, источником 9 питания механизмов, приводом 21 гидронасоса 22, приводом 23 шпинделя 24, Гидроцилиндр 26 связан гидравлически через гидрораспределитель 25 с гидронасосом 22. Выходы 46-49 каналов 18 — 20 управления соединены соответственно со входами 8 элементов 15 памяти, Выходы

50 — 53 каналов 18 — 20 управления соединены соответственно с дополнительными входами R элементов 15 памяти. Между замыкающим контактом 12 устройства контроля и выходом 38 источника 10 питания датчиков подключен размыкающий контакт допол н ител ьного ком мута цион ного элемента 54.

Осуществляют способ следующим образом. После включения средств управления производят суммарный контроль наличия напряжений источника питания датчиков, источника питания управляемых механизмов в следующей последовательности: вначале подключают источник питания датчиков к первому нормализатору и проверяют наличие уровня напряжения источника питания датчиков путем возбуджения этого нормализатора напряжением источника питания датчиков и преобразования этого напряжения в уровень напряжения, равным единичному уровню сигнала блока анализа состояния датчиков, по которому судят о наличии напряжения этого источника, а затем, при положительном результате проверки, воздействуют на ключ, подключая этим ключем к шине источника питания механизмов реле контроля и проверяют наличие уровня напряжения этого источника. а затем, при . получении положительного результата проверки, возбуждают второй нормализатор напряжением источника питания датчиков и также преобразовывают это напряжение в уровень логического сигнала, но которому судят о наличии напряжения на шинах источника питания датчиков и источника питания механизмов, после чего в соответствии с этим уровнем логического сигнала дополнительно воздействуют на ключ, осуществляя таким образом переход на постоянный контроль наличия напряжения источника питания датчиков и источника питания механизмов. При этом при невозбужденном состоянии второго нормализа5

55 тора отключают управляемые механизмы от источника питания механизмов и источников силового напряжения, устанавливают элементы оперативной памяти блока анализа состояния датчиков в исходное состояние и прекращают воздействие на ключ, а при возбужденном состоянии второго нормализатора — производят подключение управляемых механизмов к источнику питания механизмов и источнику силового напряжения, прекращают установку элементов оперативной памяти блока анализа состояния датчиков в исходное состояние и осуществляют воздействие на ключ.

Устройство для предотвращения самопроизвольных движений управляемых механизмов, реализующее способ, работает следующим образом.

Схема приводится в рабочее состояние включением источников 1, 9, 10 питания в любой последовательности. как проиллюстрировано на фиг. 2...5. Затем, при воздействии на элемент 13 запуска, напряжение с выхода 38 источника 10 питания датчиков, например, 24B+10$, подключается на вход

42 второго нормализатора 4, который возбуждается и преобразовывает это напряжение в уровень логической единицы, принятой для средств управления. Сигнал логической единицы с выхода этого нормализатора воздействует через элемент ИЛИ

5 на ключ 6, который коммутирует вход 36 реле 11 контроля к шине 35 источника 9 питания механизмов. Посредством реле 11 контроля определяется наличие напряжения, при котором оно срабатывает и замыкающим контактом 12 коммутирует к шине

38 источника 10 питания датчиков вход 39 первого нормализатора 3, в котором определяется наличие напряжения источника 10 питания датчиков и производится преобразование этого напряжения в уровень логической единицы при условии наличия напряжения на входе этого нормализатора и в уровень логического нуля при условии отсутствия напряжения на его входе. Сигнал логической единицы с выхода 41 первого нормализатора 3 также воздействует через элемент ИЛИ 5 на вход ключа 6, в результате чего в устройстве устанавливается режим автоматического контроля. Сигнал логической единицы с выхода 41 первого нормализатора 3 также поступает на вход "сброс" блока 2 анализа состояния датчиков и далее на входы R элементов 15 памяти, однако на дальнейшее функционирование этих элементов не оказывает влияния. Если на входе 39 первого нормализатора 3 напряжение источника 10 питания датчиков отсутствует, например, по

1702522

20

55 причине неисправности в источнике 9, или в реле 11 контроля; или в источнике 10 питания датчиков, то на выходе 41 перво о нормализатора 3 появляется сигнал логического нуля, принятого для данных средств управления, который воздействием на входы R элементов 15 памяти устанавливает эти элементы в исходное состояние, отключая таким образом ключи:16.и соответственно rpywy реле .7 и: группу электромагнитов

8, что приводит к остановке вращения приводов 21, 23 и мгновенной остановке гидроцилиндра 26, Так: как осуществление контроля источника питания механизмов и источника питания датчиков, а значит и возбуждение первого кормализатора 3 проиэводится с запаздыванием относительно момента включения источника 1 питания средств управления (а именно после воздействия на элемент 13 запуска и срабатывания реле 11 контроля), то сразу же с включением источника 1 питания íà sblxo;

:де 41 первого нормализатора 3 появляется сигнал нулевого уровня, устанавливаюгций схемы блока 2 анализа состояния датчиков в исходное состояние, а затем после появления на входе 39 нормализатора 3 напряжения этот сигнал"йнвертируется в единичный уровень., С этого момента возможно. управление исполнительными механизмами 7, 8:путем воздейст вия на S входы и дополнительные R входы элементов 15 памяти сигналами:управления с выходов 46.„53, сформированными путем логических преобразований, соответствующих.конкретным состояниям объекта, сигналов датчиков 14 посредством,логических элементов каналов управления 18 — 20 блока

2 анализа состояния датчиков. При этом сигналы с выходов 46-,49. нулевого. уровня для S входов соответствуюuynx элементов

15 памяти являются командами для установки этих элементов в единичное состоя" ние. включающее связанный с ним соответствующий ключ 16 и .йсполнительный механизм 7 (8). Сигналы с выходов 5053 нулевого уровня для дополнительных R входов соответствующих элементов 15 памяти являются командами для установки ("реверса") этих элементов в исходное состояние, отключающее связанный с ним соответствующий ключ 16 и исполнительный механизм 7 (8).

Если в процессе эксплуатации возникает какая-либо неисправность в любом из источников питания, в том числе при обрыве проводов или при неисправности самого реле контроля, то напряжение на входе

39 нормализатора 3 пропадает и сигнал установки в исходное состояние с выхода

41 нормализатора 3 отключает ключ 6 и устанавливает и удерживает элементы 15 памяти блока 2 анализа состояния датчиков в исходном состоянии (при этом, исполнительные механизмы 7 и 8 отключаются, вследствиие чего прекращается работа гидронасоса 22, вращение шпинделя 24 и движение гидроцилиндрэ 26) до тех пор, пока не будет устранена неисправность и схема не будет приведена в состояние постоянного контроля источников питания воздействием на элемент 13 запуска, что проиллюстрировано на фиг. 2„.5.

При необходимости аварийного дистанционного отключения исполнительных механизмов без отключения источников

1, 9, 10 питания, воздействуют на дополнительный коммутационный элемент 54, прерывая при этом осуществление постоянного контроля источников питания-. При этом установка элементов 15 памяти е исходное состояние, отключение исполнительных механизмов 7, 8 и приведение схемы в рабочее состояние производится

25 так же как описано выше

Формула изобретения

1. Способ предотвращения самопроизвольных движений управляемых механизмов, заключающийся в том, что при включении средств управления производят отключение управляемых механизмов от источника силового напряжения и источника питания управляемых механизмов, о т. л и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения надежности, осуществляют суммарный контроль наличия напряжений источников питания датчиков состояния механизмов, источников питания управляемых механизмов и источников питания средств управления и в случае положительного результате производят подключение управляемых механизмов к источнику силового напряжения и источнику питания управляемых механизмов.

45 2, Способ по и, 1, о т л и ч э ю шийся тем, что суммарный контроль наличия напряжений источников питания осуществляют последовательно-суммирующим логическим преобразованием результатов контроля наличия напряжений источников питания, начиная с проверки наличия напряжения источника питания средств управления.

3. Устройство для предотвращения самопроизвольных движений управляемых механизмов; содержащее источник питания датчиков состояния механизмов, источник питания механизмов, реле контроля с замыкающим контактом. ключ. элемент запуска, группу реле коммутации

1702522

24 р15 Я

„15 Я

20 4g

f7 силового напряжения управляемых механизмов, датчики состояния механизмов и блок анализа состояния датчиков, информационный вход которого соединен с выходом источника питания механизмов, а выходы коммутации силового напряжения соединены с входами реле коммутации силового напряжения управляемых механизмов группы, вторые входы которых соединены с общей шиной источника питания механизмов и первым выводом реле контроля, управляющий вход элемента запуска является входом устройства, группа информационных входов блока анализа состояния датчиков соединена с выходами датчиков состояния механизмов, входы питания датчиков состояния механизмов соединены с выходом питания источника питания датчиков состояния механизмов, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы управляемых механизмов в него введены первый и второй нормализаторы, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого нормализатора и входом сброса блока анализа состояния датчиков, второй вход и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с выходом второго нормализатора и управляющим входом ключа, информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом ис5 точника питания механизмов и вторым выводом реле контроля, первый и второй выводы замыкающего контакта которого соединены соответственно с выходом источника питания датчиков состояния ме10 ханизмов и первым входом первого нормализатора. вход и выход элемента запуска соединены соответственно с выходом источника питания датчиков состояния механизмов и первым входом

15 второго нормализатора, второй вход которого соединен со вторым входом первого нормализатора, общей шиной источника питания датчиков состояния механизмов и общей шиной блока анализа состояния

20 датчиков, 4, Устройство по и, 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в него введен дополнительный коммутационный элемент, размыкающий контакт которого подключен между замыка25 ющим контактом устройства контроля и первой шиной источника питания датчиков состояния механизмов.

1702522

i о

42 о

1702522 3n ñê)

36 о

41

41

Составитель С.Комиссаров

Редактор E.3óáèåòîâà Техред М.Моргентал . Корректор T,ÏàäèA

Заказ 4551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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