Многоканальное устройство для контроля параметров

 

ОПИСАНИЕ 911539

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву № 744616 (51)М. Кл.

G 06 F 15/46 (22) Заявлено 05.09. 78 (21) 2661667/18-24 с прнсоелинением заявки №

1воудвротоаввый квинтет

СССР (23) Приоритет (53) УДК 681 ° 325 (088.8) во долек взобретеинк к открытия

Опублнковано07.03.82. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07.03.82 (72) Авторы изобретения

В.А.Карачевцев, А.П.Самойленко и M.Ä.Скубилин

Таганрогский радиотехнический институт и Геленджикское отделение Научно-исследовательского института морской геофизики (7I ) Заявители

/ (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КО РОЛЯ

ПАРАИЕТPOB

Изобретение относится к вычислительной технике, дискретной автоматике и может быть использовано для автоматического контроля технологических процессов с большим числом контролируемых параметров.

По основному авт. св, ¹ 744616 известно многоканальное устройство для контроля параметров, содержащее формирователи по числу контролируемых параметров, включающие заданное число цепей, настроенных на различные пороги срабатывания ниже и выше зон допусков. Сигнальный вход каждого формирователя сигналов является входом устройства, каждый формирователь содержит заданное, по числу порогов срабатывания, коли.чество цепей, включаницих по два пороговых элемента, входы которых объединены и образуют вход формирователя и по одному трехвходовому элементу ИЛИ, входы которых соединены с выходами пороговых элементов цепи данного порога срабатывания, а выходы образуют выходы формирователя сигналов. Третий вход каждого элемента ИЛИ является контрольным входом как формирователя так и устройства. Регистры сдвига по числу контролируемых параметров, управляемый генератор тактовых импульсов, первые элементы И, адаптивный коммутатор, включающий триггеры, элемент ИЛИ, первую, вторую и третью группы элементов.И, а также две матрицы ключей, кодер адреса, блок установок, блок сопоставления, логический блок, аналого-цифровой преобразователь, первые и второй элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ. Прямые динамические входы регистров сдвига подключены к выходам формирователей. Первые входы первых элементов И соединены с вы- . ходом генератора тактовых импульсов, а выходы первых элементов И соединены с шинами сдвига соответ3 91 ствующих регистров сдвига. Единич1 ные входы триггеров коммутатора об", разуют первую группу входов коммутатора и соединены с динамическими выходами переполнения регистров сдвига, элемент ИЛИ коммутатора входами соединен с единичными выходами его триггеров, выход элемента ИЛИ образует первый выход коммутатора, первая группа элементов

И коммутатора соединена последовательно, их вторые входы соединены с нулевыми выходами триггеров коммутатора, а первый вход первого элемента И этой группы соединен с выходом элемента ИЛИ коммутатора, первые ходы элементов И второй группы коммутатора соединены с единичными выходами его триггеров, а вторые входыс первыми входами элементов И первой группы данной цепи, выходы элементов И второй группы образуют первую группу выходов коммутатора, соединенную со входами установки в ноль соответствующих одноименных регистров сдвига, третья группа элементов

И коммутатора первыми входами соединена с выходами элементов И второй группы данной цепи, вторыми входами — со входом управлениякоммутатора, а выходами — с нулевыми входами11триггеров одноименной цепи. Первая матрица ключей первыми входами соединена с выходами элементов И второй. группы, вторые ее входы образуют вторую группу входов коммутатора и соединены со входами устройства. Вторая матрица ключей первыми входами сое" динена.с выходами элементов И второй группы, вторые ее входы образуют третью группу входов коммутатора, а выходы матриц ключей образуют вторую группу выходов коммутатора. Ко" дер адреса параметра входами соединен с первой группой выходов коммутатора. Блок установок выходами соединен с третьей группой входов коммутатора. Блок сопоставления входами соединен со второй группой выходов коммутатора. Логический блок первым входом соединен с выходом кодера адреса, вторым входом - с первым выходом блока сопоставления, а первым выходом - со входом управления коммутатора. Аналого-цифровой преоб разователь информационным входом соединен со вторым выходом блока сопоставления, выходом — с третьим входом логического блока. Первые эле1539 4

I0 IS

2S

S0

55 менты ИЛИ входами соединены с прямыми статическими выходами, кроме выхода переполнения, регистров сдвига, а выходами — со вторыми входами первых элементов И данной цепи. Второй элемент ИЛИ входами соединен с выходами первых элементов ИЛИ. Второй элемент И первым входом соединен со вторым выходом логического блока, вторым входом — с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом - co входом управления генератора импульсов.

Элемент ИЛИ-НЕ входами соединен с прямыми динамическими выходами переполнения регистров сдвига, а выходом— с третьим входом второго элемента И.

Элемент НЕ входом соединен с первым выходом коммутатора, а выходом - с четвертым входом второго элемента И.

Устройство посредством аналогоцифрового преобразователя производит преобразование аналоговой величины параметра в дискретную за время составляющее где b.)(— - шаг квантования по величине сигнала, ЙЬ вЂ” время для одного шага квантования 111.

Недостатком устройства является то, что с уменьшением шага квантования, при постоянном периоде тактового генератора АЦП, увеличиваетея точность, но увеличивается время кван" тования, что ведет к инерционности и снижению достоверности результатов контроля.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства контроля.

Для достижения поставленной цели в устройство адаптивного автоматического контроля введены блок кодирования порогового отклонения, И групп из Ф элементов И (где И1— число формирователей сигнала, И число групп формирователя сигнала) и И элементов ИЛИ, при этом первые входы каждого из элементов И 1 -ой группы подключены к соответствующим 1-ым выходам каждого из формирователей сигнала, вторые входы каждого из элементов И 1-ой группы соединены с адресными выходами адаптивного коммутатора и со входом установки в ноль N-ro регистра сдвига, выходы элементов И каждой группы соединены со входами со" ответствующего элемента ИЛИ, а вы11539 6 рядные регистры 2 сдвига, прямые динамические входы которых подключены

P 8X ° ходы всех элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами блока кодирования порогового отклонения, выходы которого подключены ко входам управления аналого-цифрового преобразователя, сигнальный вход каждого формирователя сигнала является сигнальным входом устройства.

Каждый формирбватель сигнала содержит И групп пороговых элементов, трехвходовые элементы ИЛИ, двухвходовые элементы ИЛИ и элементы ЗАПРЕТ, причем входы всех пороговых элементов каждой группы объединены и являются сигнальным входом форми" рователя сигнала, выходы пороговых элементов И-ой группы соединены с первыми двумя входами трехвходовоro элемента ИЛИ, а выходы пороговых элементов остальных групп подключены к первым входам элементов ЗАПРЕТ соответствующей группы, вторые входы которых кроме элементов ЗАПРЕТ {и-1) -ой групы, соединены с выходами соответствующих двухвходовых элементов ИЛИ, выходы которых соединены с выходами пороговых элементов двух следующих по порядку групп, а вторые входы элементов ЗАПРЕТ (n-1)-ой группы соединены с соответствующими выходами пороговых элементов И-ой группы, выходы элементов ЗАIIРЕТ соответствующей группы подключены к первым двум входам трех входового элемента ИЛИ соответствующей группы, третий вход каждого из которых соединен с управляющим входом соответствующей группы формирователя сигналов, выходы элементов ИЛИ являются выходами формирователя сигналов.

Функциональная схема предлагаемого устройства адаптивного автоматического контроля показана на фигуНа фиг. 1 приведена структурная схема устройства адаптивного автоматического контроля, на фиг. 2— структурная схема формирователя 1 сиг налов, на фиг. 3 — структурная схема адаптивного коммутатора 5.

Устройство адаптивного автоматического контроля содержит формирователи 1 сигнала величины отклонения контролируемого параметра по числу контролируемых параметров сигнала, сигнальные входы которых образуют входы устройства контроля, Ytl-раз10

55 поразрядно к выходам формирователей

1 сигнала. Генератор 3 импульсов выполнен управляемым, т.е. при нали.чии единичного потенциала на его управляющем входе, на его выходе, соединенном через вторые элементы И 4 с шинами сдвига регистров 2, появляются тактовые импульсы. Входы устройства соединены также с первой группой входов адаптивного коммутатора 5, первая группа выходов которого соединена со входами шифратора

6 адреса параметра. Шифратор 6 адре- са предназначен для кодирования адреса обслуживающего контролируемого параметра. К следующей группе входов коммутатора 5 подсоединены выходы блока 7 формирования установок который служит для выдачи блоку 8 сравнения эталонных напряжений . Вторая группа выходов коммутатора 5 подключена ко входам блока 8, логический блок 9, анализирующий информцию о контролируемых параметрах, распознаицих состояние объекта контроля, первым входом соединен с выходом дешифратора 6, вторым входом — с первым выходом блока 8 сравнения, а первым выходом — со входом управления коммутатора 5. Аналого-цифровой преобразователь 10 информационным входом соединен со вторым выходом блока

8, а выходом — с третьим входом логического блока 9. Элементы ИЛИ 11 входами соединены с прямыми стати-. ческими выходами, кроме выходов переполнения, регистров 2 сдвига, а выходами — со вторыми входами элементов И 4 данного канала. Элемент

ИЛИ 12 входами соединен с выходами элементов ЖИ 11. Элемент И 13 пер вым входом соединен со вторым выходом логического блока 9, вторым входом — с выходом элемента HIIH 12, а выходом — со входом управления генератора 3 импульсов. Элемент HJIH-НЕ 14 входами соединен с прямыми динамическими выходами переполнения регистров 2 сдвига, а выходом — с третьим входом элемента И 13. Элемент

НЕ 15 входом соединен с первым выходом коммутатора 5, а выходом — с . четвертым входом элемента И 13. Элементы И 16 первыми входами соединены с выходами формирователей 1, а вторыми входами — со входами установки .в ноль соответствующих регист7 91 ров 2. Элементы ИЛИ 17 входами соеI динены с выходами элементов И 16 одноименных выходов формирователей

l. Блок 18 кодирования порога отклонения входами соединен с выходами элементов ИЛИ 17, а выходами— со входами управления аналого-цифрового преобразователя 10. Пороговые элементы 19 входами объединены в пределах одного формирователя и образуют его вход, являющийся входом устройства. Трехвходовый элемент ИЛИ 20 цепи наивысшего порога срабатывания двумя входами соединен с выходами обоих пороговых элементов 19 цепи данного порога срабатывания. В цепях с порогом срабатывания отличных от наивысшего установлены элементы ЗАПРЕТ 21, первые входы которых соединены с выходами одноименных пороговых элементов 19 цепи данного порога срабатывания, вторые входы — с выходами одноименных пороговых элементов

19 цепи предыдущего, по степени убывания, порога срабатывания, а выходы — со входами трехвходовых элементов ИЛИ 20, третьи входы которых являются контрольными входами фор мирователей 1. Двухвходовые элементы ИЛИ 22 входами соединены со входами одноименных элементов ЗАПРЕТ 21 цепи данного порога срабатывания, а выходами — со вторыми входами одноименных элементов ЗАПРЕТ 21 следующей по степени убывания порога срабатывания цепи формирователя ° Триггеры 23 коммутатора 5 единичными входами образуют первую группу входов коммутатора 5 и соединены с выходами переполнения регистров 2 сдвига. Элемент ИЛИ 24 входами соединен с единичными выходами триггеров

23, выход элемента ИЛИ 24 образует первый выход коммутатора 5. Первая группа последовательно соединенных элементов И 25 вторыми входами соединена с нулевыми выходами триггеров

23, первый вход первого элемента

И 25 этой группы соединен с выходом элемента ИЛИ 24. Вторая группа элементов И 26 первыми входами соединена с единичными выходами триггеров 23, вторыми входами — с первыми входами элементов И 25 данной цепи, выходы элементов И 26 образуют первую группу выходов коммутатора

5 и соединены со входами установки

1539 в ноль соответствующих регистров 2

Элементы И 27 образуют третью группу элементов И, первыми входами они соединены с выходами элементов

И 26 данной цепи, вторыми входами— со входом управления коммутатора 5, а выходами — с нулевыми входами триггеров 23 данной цепи. Первая матрица элементов И 28 первыми входами соединена с выходами элементов

И 26, вторые ее входы образуют вта/ рую группу входов коммутатора 5 и ,соединены со входами устройства. Вторая матрица элементов И 29 первыми входами соединена с выходами эле1О

15 ментов И 26, вторые ее входы образуют третью группу входов коммутатора 5, выходы матриц элементов

И 28 и 29 образуют вторую группу выходов коммутатора 5 °

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда все контролируемые параметры находятся в заданных зонах допуска и, таким образом, контролируемый процесс протекает без отклонений, устройство адаптивного автоматического контроля находится в дежурном рехиме: на выходах формирователей 1 — нулевые потенциалы, регистры 2 сдвига находятся в исходном нулевом состоянии, генератор 3 импульсов — в заторможенном состоянии, поскольку íà его управляющем входе нулевой потенциал, подаваемый с выхода элемента И 13, так как на двух его входах, соответственно соединенных с выходами элементов

ИЛИ-НЕ 14 и ИЛИ 12 нулевые потенциалы.

При отклонении одного или нескольких параметров, являющихся случайными функциями времени, за пределы допусковой зоны срабатывают соответствующие пороговые элементы 19 формирователей !. Пусть в момент 1 одновременно вышли из допусковой зоны контролируемые параметры с порядковыми номерами 11, и g Q N, причем за верхнюю границу вышли параметр достигнув второго уровня, и параметр Е, достигнув самого высокого (уровня) порога срабатывания иуровня, за нижнюю границу поля допуска выше.-. параметр, достигнув четвертого уровня. Выходы параметров за уров-. ни с одинаковыми порядковыми номерами верхней и нижней области отклонений разнозначны. Итак, срабатывают первый и второй пороговые элементы

539

30 адреса и величины отклонения текущего значения С-го параметра от номинального и знак отклонения фиксируют. ся логическим блоком 9. Начиная с момента фиксации кода адреса и знака параметра и до момента фиксации кода величины отклонения этого параметра, индикации, выработки сигнала, принятия .

5 согласно этой информации решения по, управлению объектом контроля, с выхода логического блока 9 подается нулевой потенциал на вход элемента И 13, 9 9l l

19 цепей верхней области с1 формирователя 1, все ц пороговых элементов

19 верхней области 6 формирователя

1 и 1-4-ый пороговые элементы 19 нижней области f формирователя 1. Появившиеся на выходах формирователей 1 сигналы представляют собой так называемые И1-элементные едииичйые кодовые сигналы, положение единичного элемента в которых отображает величину отклонения параметра от допусковой зоны. Т.е. сигналы, отображающие значение отклонений d, f u параметров от нормы, будут (01000 ...00,00010;..00, 00000...01. Такие коды получаются в результате наличия в цепях формирователей элементов ЗАПРЕТ и функционной связи между ними, они будут зафиксированы в d 5 и Е регистрах 2. В результате чего на выходах элементов ИЛИ 11

Д, и C каналов появляются единичные потенциалы, которыми будут подготовлены элементы И 4 ct и

С регистров 2 сдвига. Одновременно интегральным единичным сигналом с выхода элемента ИЛИ 12 посредством элемента И 13 запускается управляемый генератор 3 импульсов. Импульсы с выхода генератора 3 через элементы И 4 поступают на шины сдвига регистров 2 каналов с1 и, а в случае появления отклонения от поля допуска параметров в других каналах в них происходят вышеописанные изменения, т.е. исключается потеря информации.

В результате по первому импульсу с генератора 3 на выходе переполнения б регистра 2 появляется импульс, который посредством элементов ИЛИ-НЕ 14 и И 13 останавливается генератор 3, этот импульс фиксируется соответствующим (: триггером 23 коммутатора 5. Таким образом, устройство, установив приоритет среди контролируемых параметров, текущие значения которых находятся вне зоны допуска, начинает обслуживание параметра с наибольшим отклонением, в нашем примере, В параметра. Сигналы, зафиксированные в (3 и E регистрах 2 сдвинуты на один разряд. На В выходе адаптивного коммутатора 5 появляется единичный сигнал, который посредством шифратора 6 адреса параметров представляется кодовым сигналом адреса и фиксируется логическим блоком 9.

Одновременно единичным сигналом соответствующий 8 регистр 2 сдвига переводится в нулевое состояние, а также открываются элементы И 16 8 контролируемого параметра и уп элементный единичный кодовый сигнал (000...01) с выхода 8 формирователя 1 через элементы ИЛИ 17 поступает на вход блока 18 кодирования величины порога отклонения. На выходе блока 18 будет двоичный кодовый сигнал величины от.— клонения 6 контролируемого параметра, который поступает на входы управления аналого-цифрового преобразователя, Срабатывание P.-го триггера

23. приводит к надежному удержанию через цепь элементов ИЛИ 24, НЕ 15 и И 13 генератора 3 импульсов в заторможенном состоянии. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 24, проходя через последовательную цепь элементов И 25 с порядковыми 1,2,3,..., Ю-1 и через элемент И 26 сВ номером, поступает как íà 8-ый вход шифратора

6 адреса параметра, так и -ые управляющие входы матриц элементов И 28 и 29. Сигнал с 8-ого выхода коммутатора 5, соединенного со входом установки в "ноль" С-го регистра 2, пере- водит последний в исходное нулевое состояние. Текущие и номнальные (уставка ) значения контролируемого Я-го параметра поступают через соответствующие открытые элементы И матриц

28 и 29 на входы блока 8 сравнения

35 который выдает логическому блоку 9 знак отклонения. Аналоговый сигнал. отклонения контролируемого Я-го параметра с другого выхода блока 8 посту40 пает на вход аналого-цифрового преобразователя 10. Аналого-цифровой препреобразователь 10 (предполагает-. ся последовательного счета ) начинает квантование не с нулевого уровня, а с уровня пропорционального уровню

45 . срабатывания N-ro порогового элемента 19. Результаты операций кодирования

ll 911539 тем самым генератор 3 удерживается в заторможенном состоянии. IIo окончании этого процесса на первом и втором выходах логического блока 9 по" являются единичные сигналы, тем самым

Я триггер 23 коммутатора 5 устанавливается в исходное нулевое состояние, на выходе элемента HE 15 появляется единичный сигнал, срабатывает элемент И 13, запускается генератор 10

3. Импульсы с выхода генератора 3 поступают на шины сдвига только (в нашем примере) Q u f регистров 2 через открытые элементы И 4 этих регистров, осуществляя операцию сдвига 15 над кодами, записанным в с и регистрах 2. Этот процесс сдвига продол.— жается до момента появления единичного импульса на динамическом выходе

1и-го разряда $ регистра 2, если за 20 это время остальными регистрами 2 не были зафиксированы сигналы отклонений превосходящих по своему амплитудному значению сигналов ранее зафиксированных s d и регистрах 2. 25

Появление единичного сигнала на динамическом выходе 1и-го разряда регистра 2 приводит к останову ге. ератора 3, срабатывания триггера 23 коммутатора 5, кодированию адреса и 30 текущего значения отклонения параметра, приведению регистра 2 в исходное нулевое состояние, выработка скорректированного сигнала принятия решения по управлению объектом контроля согласно имеющейся информации о значениях 6 и параметров, приведению триггера 23 в исходное состояние. Затем устройство приступает к обслуживанию последующего 40 параметра, согласно динамическо" го приоритета (текущего значения параметров относительно зоны допуска и соотношений параметров между собой).

Формула изобретения

В случае появления на выходах формирователей 1 одинаковых кодов либо такого распределения моментов появления кодов и их значений, которое приводит к одновременному появлению единичных сигналов на динамических выходах переполнения(И -го разряда) двух и более регистров 2, эти единичные сигналы фиксируются одновременно соответствующими триггерами 23 коммутатора 5. Устройство приступает к последовательному обслуживанию этих параметров согласно уже статического приоритета, т.е. в порядке возрастания порядковых номеров параметров. Как уже указывалось, параметры наделя- . ются соответствующими порядковыми номерами согласно распределению вероятностей выхода контролируемых параметров за зону допуска.

При необходимости циркулярного или выборочного контроля либо. осуществления самоконтроля устройства подают импульсы запуска на контрольные входы формирователей 1, работа устройства при этом аналогична вышеописанному алгоритму.

Результаты автоматического контроля технологического процесса (объекта контроля ) являются исходной информацией для принятия решения по управлению этого процесса. Очевидно, что момент получения достоверных результатов и принятия имеет неоценимое значение, т.е. чем меньше разница во времени между моментами отклонения параметра за поле допуска и принятия решения по его восстановлению, тем более эффективно работает устройство.

Предлагаемое устройство за счет наличия блока 18 величины порога отклонения с элементами И !6, ИЛИ 17 и управления уровнем начала квантования аналого-цифровым преобразователем 1О позволяет сократить временные затраты на операцию кон" троля.

1. Многоканальное устройство для контроля параметров по авт. св.

N> 744б1б, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что; с целью повышения быстродействия, в него введены блок кодирования порогового отклонения, И групп из 1и элеиентов И (где 1ю - число формирователей сигнала, И - число групп формирователя сигнала) и И элементов ИЛИ, при этом первые входы каждого из элементов И 1 -й группы подключены к соответствующим -ым выходам каждого из формирователей сигнала, вторые входы каждого из элементов И 1 -й группы соединены с адресными выходами адаптивного коммутатора и со входом установки в коль

N-го регистра сдвига, выходы элемен911539 тов И каждой группы соединены со входами соответствующего элемента ИЛИ, I / а выходы всех элементов, ИЛИ соединены с соответствующими входами блока кодирования порогового отклонения, выходы которого подключены ко входам управления аналого-цифрового преобразователя, сигнальный вход каждого формирователя сигнала является сигнапьным входом устройства. 1О

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что кажцый формирователь сигнала содержит И групп пороговых элементов, трехвходовые элементы ИЛИ, двухвходовые элементы 15

ИЛИ и элементы ЗАПРЕТ, причем входы всех пороговых элементов каждой группы объединены и являг>тся сигнальным входом формирователя сигнала, выходы пороговых элементов И-й группы сое- 2р динены с первыми двумя входами трехвходового элемента ИЛИ, а выходы нороговых элементов остальных групп под. ключены к первым входам элементов

ЗАПРЕТ соответствуницей группы, вто-!

14 рые входы которых, кроме элементов

ЗАПРЕТ(И--1)-ой группы, соединены с выходами соответствующих двухвходовых элементов ИЛИ, выходы которых соединены с выходами пороговых элементов двух следующих по порядку групп, а вторые входы элементов

ЗАПРЕТ (И-1)-ой группы соединены с соответствуницими выходами пороговых элементов И-ой группы, выходы элементов ЗАПРЕТ соответствующей груп-. пы подключены к первым двум входам трехвходового элемента ИЛИ соответтвующей группы, третий вход кажого из которых соединен с управляющим входом соответствующей группы формирователя сигналов, выходы элементов ИЛИ являются выходами формирователя сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

М 744616, кл. G 06 Г 15/46, 1978 (прототип).

911539

Составитель В. Майоров

Техред А. Бабинец Корректор С,Щомак

Редактор С.Юско

Филиал I1IIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 1130/41 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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