Многоконтактный переключатель (варианты) и способ управления активацией устройства управления процессом

Изобретение относится к многоконтактному переключателю. Многоконтактный переключатель содержит двухпозиционный переключатель, имеющий общий контакт, первый переключающий контакт, и второй переключающий контакт, при этом общий контакт соединен с источником опорного напряжения; первую переключающую цепь, соединенную с первым переключающим контактом, первая переключающая цепь формирует выходной сигнал “разомкнуто”, когда общий контакт надежно соединен с первым или вторым переключающим контактом; и вторую переключающую цепь, соединенную со вторым переключающим контактом, вторая переключающая цепь вызывает формирование первой переключающей цепью выходного сигнала “замкнуто” для устройства управления процессом, когда общий контакт надежно соединен с другим первым или вторым переключающим контактом, по меньшей мере один из сигналов “разомкнуто” или "замкнуто" соответствует опорному сигналу. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение в целом относится к процессу управления переключателями и, в частности, к многополюсным переключателям.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В системах управления процессами, запорные устройства и другие устройства для управления процессами имеют сервоприводы, которые могут управляться датчиками уровня жидкости, датчиками давления, реле потока, и/или другими переключателями для изменяемых процессов. В некоторых примерах переключатели имеют два состояния (например, включено/выключено, разомкнуто/замкнуто и т.д.) и калибруются таким образом, чтобы переключатель переключался в другое состояние, в зависимости от того, является ли связанное с ним состояние датчика истинным или ложным. Например, датчик уровня жидкости может быть откалиброван таким образом, что переключатель меняет свое состояние, когда уровень жидкости в цистерне или контейнере превышает (или становится ниже) порогового уровня.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Типовой многоконтактный переключатель, описанный в настоящей заявке, содержит: двухпозиционный переключатель, состоящий из общего контакта, первого контакта, и второго контакта, общий контакт соединен с опорным сигналом; первая переключающая цепь подключена к первому контакту, сигнал на выходе первой переключающей цепи соответствует состоянию «разомкнуто» и подается в устройство управления процессом, когда общий контакт соединен с первым или со вторым контактом; и вторая переключающая цепь, подключенная ко второму контакту, вторая переключающая цепь приводит к появлению на выходе первой переключающей цепи сигнала, соответствующего разомкнутому состоянию, и подается в устройство управления процессом, когда общий контакт, соединен с другим выводом первого или второго переключаемого контакта при том, что по меньшей мере один из сигналов, соответствующих разомкнутому или замкнутому состоянию, соответствует опорному сигналу.

[0004] Другой пример многоконтактного переключателя, описанного в настоящей заявке, содержит двухпозиционный переключатель, который состоит из общего контакта, первого контакта, и второго контакта, на общий контакт подается опорный сигнал; первая переключающая цепь подключена к первому контакту, сигнал на выходе первой переключающей цепи соответствует разомкнутому состоянию и подается в устройство управления процессом, когда общий контакт, практически, является замкнутым с первым или вторым контактом; и вторая переключающая цепь, подключенная ко второму контакту, сигнал на выходе второй переключающей цепи соответствует состоянию «замкнуто», и подается в устройство управления процессом в то время, когда общий контакт соединен с другим первым или вторым контактом при том, что по меньшей мере один из сигналов, соответствующих состоянию «разомкнуто» или «замкнуто», соответствует опорному сигналу.

[0005] Описанный типовой способ включает: получение первого выходного сигнала переключателя, первый выходной сигнал имеет первое из двух значение, что приводит в действие устройство управления процессом, основываясь на первом выходном сигнале; получение второго выходного сигнала от переключателя, второй выходной сигнал имеет второе из двух значений; определение соответствия второго выходного сигнала состоянию дребезга контактов переключателя, если принятый второй выходной сигнал не соответствует состоянию дребезга контактов переключателя, устройство управления процессом переходит в активное состояние, основываясь на втором выходном сигнале, и когда принятый входной сигнал соответствует состоянию дребезга контактов переключателя, препятствует переходу устройства управления процессом в активное состояние.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] Фиг. 1 представляет собой схему типовой системы управления процессом, содержащей многоконтактный переключатель для управления запорным устройством.

[0007] Фиг. 2 представляет собой схему другой типовой системы управления процессом, содержащей многоконтактный переключатель для управления запорным устройством.

[0008] Фиг. 3 представляет собой упрощенную схему типового многоконтактного переключателя для управления устройством управления процессом.

[0009] Фиг. 4 представляет собой упрощенную схему другого типового многоконтактного переключателя для управления устройством управления процессом.

[0010] Фиг. 5 представляет собой упрощенную схему еще одного типового многоконтактного переключателя для управления устройством управления процессом.

[0011] Фиг. 6 представляет собой упрощенную схему типового многоконтактного переключателя, который содержит триггерную схему устранения ошибок, для управления устройством управления процессом.

[0012] Фиг. 7 представляет собой блок-схему типового процесса, который может использоваться для реализации типовых контроллеров, показанных на Фиг. 3-5 для управления устройством управления процессом, основываясь на входном сигнале многоконтактного переключателя.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] В момент переключения из одного состояния в другое в переключателях может возникать дребезг контактов (например, быстрое механическое и электрическое замыкание и размыкание). Таким образом, дребезг контактов может влиять на электрические компоненты, подключенные к коммутирующему устройству, подвергая их быстрым изменениям, которые могут служить причиной ухудшения точности срабатывания и/или привести к быстрому выходу из строя устройства управления процессом и/или связанных с ним компонентов. Например, многоконтактные переключатели, описанные в настоящей заявке, имеют пониженную чувствительность к электромеханическому дребезгу контактов, при этом не снижается порог чувствительности, в отличие от других известных решений.

[0014] Некоторые типовые многоконтактные переключатели, описанные в настоящей заявке, содержат: двухпозиционный переключатель, имеющий общий контакт, первый контакт, и второй контакт, на общий контакт подается опорный сигнал; первая переключающая цепь соединена с первым контактом, первая переключающая цепь формирует выходной сигнал «разомкнуто» и подает этот сигнал на устройство управления процессом (например, сервопривод), в то время как общий контакт соединен (например, постоянно и/или дребезжащий контакт) с первым или вторым контактом, и вторую переключающую цепь, соединенную со вторым контактом, вторая переключающая цепь влияет на первую переключающую цепь таким образом, что первая переключающая цепь формирует выходной сигнал «замкнуто» и подает этот сигнал на устройство управления процессом в то время, когда общий контакт является соединенным с первым или вторым контактом, при этом по меньшей мере один из сигналов «разомкнуто» или «замкнуто» соответствует опорному сигналу.

[0015] Другие типовые многоконтактные переключатели, описанные в настоящей заявке, содержат: двухпозиционный переключатель, имеющий общий контакт, первый контакт, и второй контакт, на общий контакт подается опорный сигнал, первая переключающая цепь соединена с первым контактом, первая переключающая цепь подает на устройство управления процессом сигнал «разомкнуто», в то время как общий контакт соединен с первым или вторым контактом, и вторая переключающая цепь соединена со вторым контактом, вторая переключающая цепь подает на устройство управления процессом сигнал «замкнуто», если общий контакт соединен с другим первым контактом или вторым контактом, при этом по меньшей мере один из сигналов «разомкнуто» или «замкнуто» соответствует опорному сигналу.

[0016] Описанные в настоящей заявке типовые способы включают: получение первого выходного сигнала переключателя, первый выходной сигнал имеет первое из двух значений, что приводит в действие устройство управления процессом, в зависимости от первого выходного сигнала; получение второго выходного сигнала от переключателя, второй выходной сигнал имеет второе из двух значений; определение соответствия второго выходного сигнала состоянию дребезга контактов переключателя, если принятый второй выходной сигнал не соответствует состоянию дребезга контактов переключателя, устройство управления процессом переходит в активное состояние, в зависимости от второго выходного сигнала, и препятствует переходу устройства управления процессом в активное состояние, если принятый входной сигнал соответствует состоянию дребезга контактов переключателя.

[0017] Фиг. 1 представляет собой схему типовой системы управления процессом 100, которая содержит многоконтактный переключатель 102 для управления устройством управления процессом, представленным в этом примере запорным устройством. Типовая система управления процессом 100 на Фиг. 1 следит за уровнем жидкости 104 в резервуаре, контейнере, или баке с жидкостью 106 с помощью датчика, например датчика уровня жидкости 108. Типовое многоконтактный переключатель 102 механически соединен с датчиком уровня жидкости 108, чтобы определять является ли измеренный при помощи определения положения датчика уровня жидкости 108 уровень жидкости 110, выше (или ниже) порогового уровня 112. Как только уровень жидкости 110 повышается или понижается, соответственно поднимается или опускается датчик уровня жидкости 108. Выходной сигнал типового многоконтактного переключателя 102 может иметь два возможных значения (например, разомкнуто/замкнуто, включено/выключено и т.д.), которые подаются на микроконтроллер 114. Таким образом, значение выходного сигнала многоконтактного переключателя 102 зависит от того каким является уровень жидкости 110 (например, с помощью определения положения датчика уровня жидкости 108), выше (или ниже) порогового уровня 112.

[0018] Для формирования выходного сигнала, типовой многоконтактный переключатель 102, показанный на Фиг. 1 содержит двухпозиционный переключатель 116, первую переключающую цепь 118, и вторую переключающую цепь 120. Типовой двухпозиционный переключатель 116 в любой момент времени подключает общий контакт к первой переключающей цепи 118, или ко второй переключающей цепи 120. В зависимости от того, какая типовая переключающая цепь 118, 120 подключена к общему контакту с помощью двухпозиционного переключателя (например, уровень жидкости 110 выше (или ниже) порогового уровня 112), на выходе типового многоконтактного переключателя 102 (например, первой переключающей цепи 118 или второй переключающей цепи 120) будет одна из двух возможных величин.

[0019] Типовой микроконтроллер 114, показанный на Фиг. 1, подает сигналы для включения сервопривода 122 для открытия или закрытия запорного устройства 124, в зависимости выходного сигнала типового многоконтактного переключателя 102. В примере, представленном Фиг. 1, типовой микроконтроллер 114 приводит в действие сервопривод 122 для открытия или закрытия запорного устройства 124, если уровень жидкости 110 выше порогового уровня 112. Открытие типового запорного устройства 124 приводит к вытеканию жидкости 104 бака 106 через отводной канал 126, тем самым понижая уровень жидкости 110. С другой стороны, типовой микроконтроллер 114 приводит в действие сервопривод 122, тем самым закрывая запорное устройство 124, если уровень жидкости 110 становится ниже порогового уровня 112. Закрывание типового запорного устройства 124 прекращает вытекание жидкости 104 из бака 106.

[0020] Фиг. 2 представляет собой схему другой типовой системы управления процессом 200, которая включает многоконтактный переключатель 202 для управления запорным устройством. Подобно типовому многоконтактному переключателю 102 на Фиг. 1, типовой многоконтактный переключатель 202 состоит из двухпозиционного переключателя 116, соединенного в любой момент времени с первой переключающей цепью 204 или второй переключающей цепью 206. Кроме того, на выходе типового многоконтактного переключателя будет первый выходной сигнал от первой переключающей цепи 204, который передается на микроконтроллер 208. Однако, в отличие от типового многоконтактного переключателя 102, на выходе типового многоконтактного переключателя 202 на Фиг. 2 также будет присутствовать второй выходной сигнал от второй переключающей цепи 206. На выходе первой переключающей цепи 204 и второй переключающей цепи 206 будут первый и второй выходные сигналы, в зависимости от положения типового двухпозиционного переключателя 116, который электромеханически соединен с первой переключающей цепью 204 или второй переключающей цепью 206.

[0021] Типовой микроконтроллер 208 на Фиг. 2 получает первый и второй выходные сигналы от многоконтактного переключателя 202 и определяет, какой из сигналов соответствует первому состоянию (например, включено, открыто и т.д.), или второму состоянию (например, выключено, закрыто и т.д.) или недопустимому состоянию (например, состоянию ошибки). Например, если первый выходной сигнал является сигналом высокого логического уровня и второй выходной сигнал является сигналом низкого логического уровня, микроконтроллер 208 может определить, что многоконтактный переключатель 202 находится в первом положении. Напротив, если первый выходной сигнал является сигналом низкого логического уровня и второй выходной сигнал является сигналом высокого логического уровня, микроконтроллер 208 может определить, что многоконтактный переключатель 202 находится во втором положении. Если первый и второй выходные сигналы имеют одинаковое логическое состояние (например, высокое или низкое), типовой микроконтроллер 208 может определить, что возникло недопустимое состояние (например, двухпозиционный переключатель 116 не имеет контакта ни с одной из переключаемых цепей 204, 206, имеет место проблема с цепями и т.д.).

[0022] Фиг. 3 представляет собой упрощенную схему типового многоконтактного переключателя 300 для управления устройством управления процессом (например, запорным устройством 124). Типовой многоконтактный переключатель 300 может быть использован для реализации многоконтактного переключателя 102 на Рис. 1. Как представлено на Фиг. 3, типовой многоконтактный переключатель 300 содержит двухпозиционный переключатель 302, первую переключающую цепь 304, и вторую переключающую цепь 306. Первая переключающая цепь 304 соединена с первым контактом 308 двухпозиционного переключателя 302, и формирует первый или второй выходные сигналы, которые подаются на микроконтроллер (например, микроконтроллер 114 на Фиг. 1), в зависимости от положения типового двухпозиционного переключателя 302. Типовая вторая переключающая цепь 306 соединена со вторым контактом 310 типового двухпозиционного переключателя 302, и влияет на первую переключающую цепь 304 таким образом, что на ее выходе формируются первый или второй сигнал, в зависимости от положения типового двухпозиционного переключателя 302.

[0023] Типовой двухпозиционный переключатель 302 на Фиг. 3 содержит первый и второй контакты 308, 310 и общий контакт 312. Общий контакт 312 переключается между контактами 308, 310. Типовой общий контакт 312, как правило, в любой момент времени электромеханически соединен с первым или вторым контактами 308, 310, за исключением использования в типовом двухпозиционном переключателе 302 «разрыва до включения» при переключении между контактами 308, 310. Типовой общий контакт 312 электрически соединен с опорным напряжением (например, заземлением). Типовой опорный сигнал на Фиг. 3 соответствует одному из выходных сигналов, например, низкому, выключено, или сигналу логического нуля. Наоборот, высокий, включено, или сигнал логической единицы является опорным напряжением 314.

[0024] Типовая первая переключающая цепь 304 содержит логический элемент И-НЕ с двумя входами 316 и нагрузочный повышающий резистор 318. Первый контакт логического элемента И-НЕ 316 соединен с первым контактом 308 двухпозиционного переключателя 302 и на него подается высокий опорное напряжение 314 через нагрузочный повышающий резистор 318. Подобным образом, вторая типовая переключающая цепь 306 содержит логический элемент И-НЕ 320 и нагрузочный повышающий резистор 322. Первый контакт логического элемента И-НЕ 320 соединен со вторым контактом 310 двухпозиционного переключателя 302 и на него подается высокое опорное напряжение 314 через нагрузочный повышающий резистор 322. Выходной уровень логического элемента И-НЕ 320 является входным уровнем для второго вывода логического элемента И-НЕ 316. Выходной уровень 316 является входным уровнем для второго вывода логического элемента И-НЕ 320 и используется в качестве выходного уровня типового многоконтактного переключателя 300.

[0025] Типовые первая и вторая переключаемые цепи 304, 306 совместно следят за тем, чтобы выходной сигнал многоконтактного переключателя 300 на Фиг. 3, который затем подается на микроконтроллер 114 не менял своего состояния пока общий контакт 312 не будет переключен с одного из контактов 308, 310 на другой из контактов 308, 310. Например, первая и вторая переключаемые цепи 304, 306 сохраняют состояние выходного сигнала, если имеет место дребезг контактов (например, при быстром замыкании и размыкании) общего контакта 312 и одного из контактов 308, 310.

[0026] Пример работы многоконтактного переключателя 300, показанного на Фиг. 3, описывается ниже. В описываемом примере работы общий контакт 312 и подаваемое на него опорное напряжение (например, земля) будут относиться к сигналу низкого логического уровня, и высокое опорное напряжение 314 (например, напряжение питания) будет относиться к сигналу высокого логического уровня. Сигналы низкого и высокого логических уровней используются в качестве логических состояний. Во время работы, общий контакт 312 в любой момент времени может быть соединен со вторым контактом 310. В результате, на первый контакт логического элемента И-НЕ 320 подается сигнал низкого логического уровня, таким образом, это служит причиной появления на выходе логического элемента И-НЕ 320 логического сигнала высокого уровня, который подается на второй входной контакт логического элемента И-НЕ 316. На первом выводе логического элемента И-НЕ 316 появляется сигнал высокого логического уровня, благодаря нагрузочному повышающему резистору 318. Из-за того, что на обоих входных выводах логического элемента И-НЕ 316 присутствует сигнал высокого логического уровня, сигналом на выходе логического элемента И-НЕ (и выходным сигналом многоконтактного переключателя 300) является сигнал низкого логического уровня, который подается на микроконтроллер 114.

[0027] В следующий за первым период времени типовой двухпозиционный переключатель 302 может переключить общий контакт 312 для подключения первого контакта 308. На первый контакт 308 и, следовательно, первый контакт логического элемента И-НЕ 316 подается сигнал низкого логического уровня, что приводит к тому, что на выходе логического элемента 316 появляется сигнал высокого уровня. Сигнал высокого уровня на выходе логического элемента И-НЕ 316 является входным сигналом для первого вывода логического элемента И-НЕ 320. На втором выводе логического элемента И-НЕ 320 появляется сигнал высокого логического уровня, благодаря нагрузочному повышающему резистору 322. Из-за того что на входных выводах логического элемента И-НЕ 320 присутствует сигнал высокого логического уровня, на выходе логического элемента И-НЕ 320 будет сигнал низкого логического уровня. Этот сигнал низкого логического уровня является входным для второго вывода логического элемента И-НЕ 316.

[0028] В следующий за вторым период времени в типовом двухпозиционном переключателе 302 появляется дребезг контактов и быстрое электромеханическое замыкание и размыкание первого контакта 308. Наряду с этим первый контакт 308 временно размыкается с общим контактом 312 (например, сигнал низкого логического уровня), на первом выводе логического элемента И-НЕ 316 может появиться сигнал высокого логического уровня, благодаря нагрузочному повышающему резистору 318. Однако, логическое состояние на выходе типового логического элемента И-НЕ 316 не меняется на сигнал низкого логического уровня из-за того, что на входе второго вывода логического элемента И-НЕ 316 сохраняется сигнал низкого логического уровня. Подобным образом, если в двухпозиционном переключателе 302 появляется описанный выше дребезг контактов со вторым контактом 310, то логический уровень на выходе типового логического элемента 320 не меняется из-за того, что на входе первого контакта 320 сохраняется сигнал низкого логического уровня, независимо от дребезга контактов. Следовательно, снижается чувствительность типового многоконтактного переключателя 300 на Фиг. 3 или же он становится невосприимчивым к дребезгу контактов, при этом нет необходимости во временной задержке и/или других цепях, снижающих чувствительность многоконтактного переключателя 300.

[0029] Наряду с тем, что типовой многоконтактный переключатель 300 содержит логические элементы И-НЕ, нагрузочные повышающие резисторы, сигналы высокого и низкого логических уровней, для достижения подобных функциональных возможностей могут использоваться любые другие типы логических элементов, логические уровни сигнала, и/или повышающие и/или понижающие нагрузочные резисторы.

[0030] Фиг. 4 представляет собой упрощенную схему другого типового многоконтактного переключателя 400 для управления устройством управления процессом. Типовой многоконтактный переключатель 400 может использоваться для реализации многоконтактного переключателя 102 на Фиг. 1. Как показано на Фиг. 4, типовой многоконтактный переключатель 400 содержит типовой двухпозиционный переключатель 302, показанный на Фиг. 3, первую переключающую цепь 402, и вторую переключающую цепь 404. Как описано выше, типовой двухпозиционный переключатель 302 содержит первый и второй контакты 308, 310, и общий контакт 312, электрически соединенный с опорным напряжением (например, сигнал низкого уровня).

[0031] Типовая первая переключающая цепь 402 на Фиг. 4 содержит инвертор или логический элемент НЕ 406 и нагрузочный повышающий резистор 408. Подобным образом, типовая переключающая цепь 404 содержит логический элемент НЕ 410 и нагрузочный повышающий резистор 412. Выходной уровень типовой переключающей цепи 402 (например, выходной уровень логического элемента НЕ 406) является входным уровнем для микроконтроллера (например, типового микроконтроллера 114 на Фиг. 1). Первый контакт 308 двухпозиционного переключателя 302 соединен с входным выводом логического элемента НЕ 406. Выходное напряжение логического элемента 406 повышается до опорного напряжения питания 414 (например, сигнал высокого логического уровня), посредством нагрузочного повышающего резистора 408. Второй контакт 310 двухпозиционного переключателя 302 соединен с входным выводом типового логического элемента НЕ 410, который также соединен с выходом логического элемента НЕ 406. Выходное напряжение типового логического элемента НЕ 410 также повышается до опорного напряжения питания 414, посредством нагрузочного повышающего резистора 412 и подается на входной контакт логического элемента НЕ 406.

[0032] Пример работы многоконтактного переключателя 400 на Фиг. 4 описывается ниже. В описываемом примере общий контакт 312 и подаваемое на него опорное напряжение (например, земля) будет относиться к сигналу низкого логического уровня, и высокое опорное напряжение 414 (например, напряжение питания) будет относиться к сигналу высокого логического уровня. Сигналы низкого и высокого логических уровней соответствуют логическим состояниям. Во время работы общий контакт 312 в любой момент времени соединен со вторым контактом 310. Таким образом, выход многоконтактного переключателя 400 напрямую соединен с сигналом низкого уровня. Кроме того, входным уровнем типового логического элемента НЕ 410 является сигнал низкого логического уровня, что служит причиной появления на выходе логического элемента НЕ 410 сигнала высокого логического уровня. Сигнал высокого логического уровня на выходе логического элемента 410 является входным для логического элемента НЕ 406, в результате чего выходной сигнал низкого логического уровня логического элемента НЕ 406 соответствует соединению с общим контактом 312.

[0033] В следующий за первым период времени общий контакт 312 отключается от второго контакта 310 и подключается к первому контакту 308. В это время на входе типового логического элемента НЕ 406 присутствует сигнал низкого логического уровня, приводящий к тому, что на выходе логического элемента НЕ 406 появляется сигнал высокого логического уровня, который является выходным уровнем для многоконтактного переключателя 400, и подается на типовой микроконтроллер 114. Уровень на выходе логического элемента НЕ 406 также является входным уровнем типового логического элемента НЕ 410, и приводит к тому, что на выходе логического элемента 410 будет сигнал низкого логического уровня. Сигнал низкого логического уровня напрямую подается на первый контакт 308 и становится подключенным к общему контакту 312.

[0034] В следующий за вторым период времени в типовом двухпозиционном переключателе 302 имеет место дребезг контактов и быстрое электромеханическое замыкание и размыкание первого контакта 308. Несмотря на то, что первый контакт 308 временно отключается от общего контакта 312 (например, сигнал низкого логического уровня), входной контакт логического элемента НЕ 406 отключается от общего контакта 312. Однако, низкий логический уровень на выходе типового логического элемента НЕ 410 поддерживает низкий логический уровень на входе логического элемента НЕ 406, что приводит к тому, что логический элемент НЕ 410 сохраняет на выходе высокий логический уровень, а также на входе типового микроконтроллера 114. Подобным образом, если в двухпозиционном переключателе 302 имеет место дребезг контактов со вторым контактом 308 в первый период времени, описанный выше, выходной уровень типового логического элемента НЕ 406 не меняется из-за того, что на входном выводе логического элемента НЕ 410 из-за выходного сигнала логического элемента НЕ 406 сохраняется сигнал низкого логического уровня, независимо от дребезга контактов. Следовательно, снижается чувствительность типового многоконтактного переключателя 400 на Фиг. 4 или же он становится невосприимчивым к дребезгу контактов, при этом нет необходимости во временной задержке и/или других цепях, снижающих чувствительность многоконтактного переключателя 400.

[0035] Наряду с тем, что типовой многоконтактный переключатель 400 содержит логические элементы НЕ, нагрузочные повышающие резисторы, сигналы высокого и низкого логических уровней, для достижения подобных функциональных возможностей могут использоваться любые другие типы логических элементов, логические уровни сигнала, и/или повышающие и/или понижающие нагрузочные резисторы.

[0036] Фиг. 5 представляет собой упрощенную схему другого типового многоконтактного переключателя 500 для управления устройством управления процессом. Типовой многоконтактный переключатель 500 может использоваться для реализации многоконтактного переключателя 202 на Фиг. 2. Как показано на Фиг. 5, типовой многоконтактный переключатель 500 содержит типовой двухпозиционный переключатель 302, показанный на Фиг. 3, первую переключающую цепь 502, и вторую переключающую цепь 504. Первая переключающая цепь 502 соединена с первым контактом 308 двухпозиционного переключателя 302, и, в зависимости от положения типового двухпозиционного переключателя 302, формирует на выходе первый или второй сигнал, который затем подается на микроконтроллер (например, микроконтроллер 114 на Фиг. 1). Вторая типовая переключающая цепь 504 соединена со вторым контактом 310 типового двухпозиционного переключателя 302, и, в зависимости от положения типового двухпозиционного переключателя 302, формирует на выходе второй сигнал, который затем подается на микроконтроллер 114.

[0037] Первая типовая переключающая цепь 502 содержит нагрузочный повышающий резистор 506 для повышения уровня на первом контакте 308 и служит для того, чтобы на выходе переключающей цепи 502 создавался высокий опорный сигнал 508. Подобным образом, вторая переключающая цепь 504 содержит нагрузочный повышающий резистор 510 для повышения уровня на втором контакте 310 и служит для того, чтобы на выходе переключающей цепи 504 создавался высокий опорный сигнал 508. В процессе работы, типовой двухпозиционный переключатель 302 соединяет общий контакт 312 с первым или вторым контактами 308, 310. Когда первый контакт 308 соединен с общим контактом 312, первая переключающая цепь 502 имеет на выходе сигнал низкого логического уровня, который затем подается на микроконтроллер 114, и вторая переключающая цепь 504 имеет на выходе сигнал высокого логического уровня, который затем подается на микроконтроллер 114. Наоборот, когда второй контакт 310 соединен с общим контактом 312, первая переключающая цепь 502 имеет на выходе сигнал высокого логического уровня, который затем подается на микроконтроллер 114, и вторая переключающая цепь 504 имеет на выходе сигнал низкого логического уровня, который затем подается на микроконтроллер 114.

[0038] Типовой микроконтроллер 114 определяет состояние многоконтактного переключателя 500, в зависимости от комбинации выходных сигналов первой и второй переключающих цепей 502, 504. Например, если выходной сигнал первой переключающей цепи 502 является сигналом высокого логического уровня и выходной сигнал второй переключающей цепи 504 является сигналом низкого логического уровня, микроконтроллер 114 определяет, что многоконтактный переключатель 114 находится в первом состоянии. Наоборот, если выходной сигнал первой переключающей цепи 502 является сигналом низкого логического уровня и выходной сигнал второй переключающей цепи 504 является сигналом высокого логического уровня, микроконтроллер 114 определяет, что многоконтактный переключатель 114 находится во втором положении. В примере, показанном на Фиг. 5, микроконтроллер 114 обнаруживает ошибку в случае, если оба выходных сигнала многоконтактного переключателя 500 являются сигналами низкого логического уровня, потому, что такое состояние может соответствовать неисправности переключателя 500. Если микроконтроллер 114 обнаруживает, что оба выходных сигнала многоконтактного переключателя 500 являются сигналами высокого логического уровня, микропроцессор определяет, что типовой многоконтактный переключатель 500 может находиться в состоянии дребезга контактов и/или какой-нибудь другой ошибки. В ответ на то, что определенные выходные сигналы являются сигналами высокого логического уровня, микроконтроллер 114 несколько раз измеряет выходные уровни многоконтактного переключателя 500 для того, чтобы определить изменился ли любой из выходных сигналов на низкий логический уровень и/или определить, что прекратился дребезг контактов на любом из выходов. Например, если микроконтроллер 114 при достижении порогового числа последовательных выборок выходного сигнала обнаруживает, что выходным сигналом второй типовой переключающей цепи 504 является сигнал низкого логического уровня, тогда как выходной сигнал первой переключающей цепи остается высоким, то многоконтактный переключатель 500 меняет свое состояние на первое. В некоторых примерах, микроконтроллер 114 может определить, что имеет место состояние ошибки, если заканчивается определенный период времени (или возникает другое состояние), не дожидаясь достижения многоконтактным переключателем 500 первого или второго состояния.

[0039] Наряду с тем, мноконтактный переключатель 500 содержит нагрузочные повышающие резисторы и сигналы высокого и низкого логического уровня, для реализации подобных или эквивалентных функций могут быть использованы любые другие типы сигналов логических уровней, логика, и/или повышающие или понижающие нагрузочные резисторы. Дополнительно к тому, что многоконтактные переключатели 300, 400 на Фиг. 3 и 4, показаны как имеющие один сигнал на выходе к микроконтроллеру 114, каждый из типовых переключателей 300,400 может иметь второй сигнал (например, от соответствующей переключающей цепи 306, 404) на выходе к микроконтроллеру 114. В таких примерах микроконтроллер 114 может реализовывать способы определения состояния и/или обнаружения ошибок, например описанные в связи с Фиг. 5, типовые методы определения состояния и обнаружения ошибок.

[0040] Фиг. 6 представляет собой упрощенную схему другого типового многоконтактного переключателя 600 для управления устройством управления процессом. Типовой многоконтактный переключатель 600 на Фиг. 6 содержит двухпозиционный переключатель 602, первую и вторую переключающие цепи 604, 606, и триггерную схему устранения ошибок 608. Типовой двухпозиционный переключатель 602 на Фиг. 6 может быть реализован при помощи типового двухпозиционного переключателя 302 на Фиг. 3-5. Типовые первая и вторая переключающие цепи 604, 606 могут быть реализованы с использованием типовых первой и второй переключающих цепей 304, 306 на Фиг. 3, типовых первой и второй переключающих цепей 402, 404 на Фиг. 4, типовых первой и второй переключающих цепей 502, 504 на Фиг. 5, и/или любых других эквивалентных, подобных, и/или с различной конфигурацией переключающих цепей. Соответственно, типовые первая и вторая переключающие цепи 604, 606 могут быть как взаимосвязанными, так и не взаимосвязанными, как показано на Фиг. 6 штриховой линией, соединяющей переключающие цепи 604, 606.

[0041] Типовая триггерная схема устранения ошибок 608 активирует обнаружение ошибок микропроцессором 114 с использованием первой и второй переключающих цепей 604, 606, в случае появления состояния внешней ошибки. Для срабатывания обнаружения ошибок, триггерная схема устранения ошибок 608 может вызвать формирование на выходах обоих переключающих цепей 604, 606 сигналов низкого или высокого логического уровня. Состояние внешней ошибки включает ошибки, которые не были вызваны внутренней неисправностью многоконтактного переключателя 600 и/или микроконтроллера 114. Типовое состояние внешней ошибки может включать пропадание напряжения от внешнего источника питания многоконтактного переключателя 600 и/или микроконтроллера 114. В таком примере, триггерная схема обнаружения ошибок 608, такая как контроллер бесперебойного источника питания (ИБП), управляет первой и второй переключающими цепями 604, 606, чтобы подавать сигналы низкого логического уровня на микроконтроллер (например, при обнаружении пропадания напряжения источника питания и использовать для питания энергию, накопленную в ИБП). В примере, ИБП обеспечивает питание многоконтактного переключателя 600, микроконтроллера 114, и/или устройства управления процессом, управляемого микроконтроллером 114, для изменения состояния устройства управления процессом на состояние по умолчанию, заданное заранее или безопасное состояние. Типовым безопасным состоянием может быть управление сервоприводом 122 для закрывания запорного устройства 124 на Фиг. 1. Типовой микроконтроллер 114 может использовать типовые способы определения состояния и обнаружения ошибок, описанные выше в связи с Фиг. 5 для определения состояния и/или обнаружения ошибки(ок) в типовом многоконтактном переключателе 600, включая ошибку(и), обнаруженные типовой схемой для обнаружения ошибок 608 с использованием первой и второй переключающих цепей 604, 606.

[0042] Фиг. 7 представляет собой блок-схему типового процесса 700, который может использоваться для реализации типового микроконтроллера 114, показанного на Фиг. 1-6 для управления устройством управления процессом, в зависимости от входного сигнала многоконтактного переключателя.

[0043] Типовой процесс 700 на Фиг. 7 начинается с измерения (например, с помощью микроконтроллера 114 на Фиг. 1-6) сигнала(ов) на выходе многоконтактного переключателя (например, многоконтактных переключателей 102, 202, 300, 400, 500, и/или 600 на Фиг. 1-6) (блок 702). Например, микроконтроллер 114 может принимать один или более выходных сигнал(ов) от соответствующих переключающих цепей 118, 120, 204, 206, 304, 306, 402, 404, 502, 504, 604, 606 на Фиг. 1-6). Типовой микроконтроллер 114 определяет соответствие выходного сигнала(ов) первому состоянию (блок 704). Если сигнал(ы) на выходе соответствует первому состоянию (блок 704), типовой микроконтроллер 114 приводит в действие устройство управления процессом, в зависимости от первого состояния (блок 706). Например, микроконтроллер 706 может воздействовать на сервопривод запорного устройства, чтобы в ответ на первое состояние открыть запорное устройство. После активации устройства управления процессом (блок 706), управление возвращается блоку 702 для измерения уровня сигнала(ов) на выходе многоконтактного переключателя.

[0044] Если выходной сигнал(ы) не соответствует первому состоянию (блок 704), типовой микроконтроллер 114 определяет соответствие выходного сигнала(ов) второму состоянию (блок 708). Если сигнал(ы) на выходе соответствует второму состоянию (блок 708), типовой микроконтроллер 114 приводит в действие устройство управления процессом, в зависимости от второго состояния (блок 710). Например, микроконтроллер 114 может воздействовать на сервопривод запорного устройства так, чтобы в ответ на второе состояние закрыть запорное устройство. После активации устройства управления процессом (блок 710), управление возвращается блоку 702 для измерения уровня сигнала(ов) на выходе многоконтактного переключателя.

[0045] Если сигнал(ы) на выходе не соответствуют второму состоянию (блок 708), типовой микроконтроллер 114 определяет соответствие сигнала(ов) на выходе ошибке (блок 712). Например, выходной сигнал(ы) может соответствовать ошибке, если сигнал(ы) на выходе соответствуют неисправности многоконтактного переключателя. Если сигнал(ы) на выходе соответствуют ошибке (блок 712), типовой микроконтроллер 114 активирует состояние ошибки по умолчанию (например, заданное заранее) устройства управления процессом (блок 714). После активации устройства управления процессом в состояние ошибки по умолчанию (блок 714), типовой процесс 700 на Фиг. 7 заканчивается.

[0046] Если сигнал(ы) на выходе не соответствуют ошибке (блок 712), типовой микроконтроллер 114 определяет, что имеет место дребезг контактов (блок 716). Например, дребезг контактов может быть определен, когда различные сигнал(ы) на выходе соответствуют различным первому и второму состоянию. Если дребезг контактов не обнаружен (блок 716), управление возвращается блоку 702 для измерения уровня сигнала(ов) на выходе многоконтактного переключателя. С другой стороны, если обнаружен дребезг контактов (блок 716), типовой микропроцессор 114 производит измерение сигнала(ов) на выходе (блок 718). Например, микроконтроллер 114 может измерять уровень сигнала(ов) на выходе несколько раз для получения последовательных выборок.

[0047] Типовой микроконтроллер 114 затем определяет, достигло ли нужного значения пороговое число последовательных выборок сигнала(ов) на выходе X (блок 720). Если пороговое число последовательных измерений сигнала(ов) на выходе X достигло нужного значения (блок 720), типовой микроконтроллер 114 определяет, что дребезг контактов закончился и возвращается к блоку 704 для определения состояния сигнала(ов) на выходе. Если не было достигнуто значение порогового числа последовательных выборок сигнала(ов) на выходе (блок 720), типовой микроконтроллер 114 определяет, что лимит времени исчерпан (блок 722). Если лимит времени был исчерпан (блок 722), управление передается блоку 718, чтобы продолжить процесс выборки сигнала(ов) на выходе. С другой стороны, если лимит времени исчерпан (блок 722), типовой микроконтроллер 114 активирует устройство управление процессом в состояние ошибки по умолчанию (блок 714). Затем типовой процесс 700 на Фиг. 7 может завершиться.

[0048] Хотя в настоящей заявке были описаны определенные типовые устройства и способы, юридическая защита этого патента не ограничивается вышеизложенным. С другой стороны, этот патент охватывает все устройства и способы, явно следующие из объема формулы изобретения этого патента.

1. Многоконтактный переключатель, содержащий:

двухпозиционный переключатель, содержащий общий контакт, первый контакт и второй контакт, при этом общий контакт соединен с опорным сигналом;

первую переключающую цепь, соединенную с первым контактом, при этом первая переключающая цепь формирует на выходе сигнал размыкания для устройства управления процессом в случае, когда общий контакт соединен с первым из указанных первого контакта или второго контакта; и

вторую переключающую цепь, соединенную со вторым контактом, при этом вторая переключающая цепь вызывает формирование первой переключающей цепью выходного сигнала, соответствующего сигналу замыкания для устройства управления процессом, в случае, когда общий контакт соединен со вторым из указанных первого контакта или второго контакта, при этом по меньшей мере один из сигналов замыкания или размыкания соответствует опорному сигналу.

2. Переключатель по п. 1, отличающийся тем, что первая и вторая переключающие цепи поддерживают состояние, соответствующее сигналу «разомкнуто» или «замкнуто», в случае дребезга контактов двухпозиционного переключателя.

3. Переключатель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что первая и вторая переключающие цепи содержат соответствующие логические элементы для поддержания соответствующих состояний первой и второй переключающих цепей в случае, если двухпозиционный переключатель не переключил общий контакт с первого из указанных первого или второго контактов на второй из указанных первого или второго контактов.

4. Переключатель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что первая переключающая цепь состоит из первого логического элемента И-НЕ и первого нагрузочного повышающего резистора и вторая переключающая цепь состоит из второго логического элемента И-НЕ и второго нагрузочного повышающего резистора.

5. Переключатель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что выходной вывод первого логического элемента И-НЕ соединен с входным выводом второго логического элемента И-НЕ, при этом выходной вывод второго логического элемента И-НЕ соединен с входным выводом первого логического элемента И-НЕ.

6. Переключатель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что первая переключающая цепь состоит из первого логического элемента НЕ и первого нагрузочного повышающего резистора и вторая переключающая цепь состоит из второго логического элемента НЕ и второго нагрузочного повышающего резистора.

7. Переключатель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что выходной вывод первого логического элемента НЕ соединен с входным выводом второго логического элемента НЕ, при этом выходной контакт второго логического элемента НЕ соединен с входным выводом первого логического элемента НЕ.

8. Переключатель по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что первая переключающая цепь поддерживает на выходе сигнал "разомкнуто" до тех пор, пока общий контакт не будет соединен со вторым контактом, при этом имеет на выходе сигнал "замкнуто", в случае когда общий контакт будет соединен со вторым контактом.

9. Многоконтактный переключатель, содержащий:

двухпозиционный переключатель, содержащий общий контакт, первый контакт и второй контакт, при этом общий контакт соединен с опорным сигналом;

первую переключающую цепь, соединенную с первым контактом, первая переключающая цепь, выполненная с возможностью формирования на выходе сигнала "разомкнуто" для устройства управления процессом, в случае, когда общий контакт соединен с первым из указанных первого контакта или второго контакта; и

вторую переключающую цепь, соединенную со вторым контактом, для формирования выходного сигнала "замкнуто" для устройства управления процессом, в случае если общий контакт соединен со вторым из указанных первого контакта или второго контакта, при этом

по меньшей мере сигнал "разомкнуто" и сигнал "замкнуто" соответствует опорному сигналу.

10. Переключатель по п. 9, также содержащий контроллер для активации устройства управления процессом в зависимости от принятого сигнала "разомкнуто" или "замкнуто".

11. Переключатель по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что контроллер выполнен с функцией для определения дребезга контактов переключателя, в зависимости от принятого сигнала "разомкнуто" или "замкнуто".

12. Переключатель по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что контроллер выполнен с функцией предотвращения активации устройства управления процессом, в зависимости от определения наличия дребезга контактов переключателя.

13. Переключатель по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что контроллер выполнен с функцией определения дребезга контактов переключателя путем выборки сигналов "разомкнуто" или "замкнуто" по меньшей мере пороговое число раз, чтобы определить имеют ли выборки одинаковое значение.

14. Переключатель по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что контроллер выполнен с функцией определения дребезга контактов переключателя в том случае, когда по меньшей мере имеются одинаковые значения при пороговом числе последовательных выборок.

15. Переключатель по любому из пп. 9 или 10, также состоящий из триггерной схемы устранения ошибок, вызывающей формирование на выходе первой и второй переключающих цепей выходного сигнала, соответствующего состоянию ошибки, вследствие обнаружения состояния внешней ошибки.

16. Переключатель по любому из пп. 9 или 10, отличающийся тем, что первая переключающая цепь содержит первый нагрузочный повышающий резистор и вторая переключающая цепь содержит второй нагрузочный повышающий резистор.

17. Способ управления активацией устройства управления процессом, включающий:

получение первого выходного сигнала от переключателя, при этом первый выходной сигнал имеет первое из двух возможных значений;

активацию устройства управления процессом, в зависимости от первого выходного сигнала;

получение второго выходного сигнала от переключателя, при этом второй выходной сигнал имеет второе из двух возможных значений;

определение соответствия второго принятого входного сигнала условию дребезга контактов переключателя;

в случае, когда принятый второй выходной сигнал не соответствует условию дребезга контактов переключателя, включение устройства управления процессом, на основании второго выходного сигнала; и

в случае, когда принятый второй выходной сигнал соответствует условию дребезга контактов переключателя,

включение устройства управления процессом не происходит.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что определение соответствия второго выходного сигнала условию дребезга контактов переключателя включает этап определения имеет ли второй выходной сигнал одинаковые значения по меньшей мере при пороговом числе последовательных выборок, при этом второй выходной сигнал не соответствует условию дребезга контактов переключателя в случае, когда по меньшей мере при пороговом числе последовательных выборок имеются равные значения.

19. Способ по любому из пп. 17 или 18, дополнительно включающий обнаружение состояния ошибки путем определения того, что пороговый отрезок времени завершился без определения порогового числа последовательных выборок, имеющих равные значения.

20. Способ по любому из пп. 17 или 18, который дополнительно включает этап обнаружения состояния ошибки в случае, когда первый и второй выходной сигналы имеют значения, не сопоставимые с состояниями активации устройства управления процессом.