Устройство для контроля перемещения рабочего органа машины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 310781 (21) 3322064/18-24 (5g) М Ктт 3 с присоединением заявки М

t 07 С 3/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

f 53) УДК 681.178 (088.8) Опубликовано 300 83,Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30т01,83 (72) Авторы изобретения

Е.И. Мейбаум, Л.Л. Прядкин, В.С. Ткачев и В. : . ченко ! в .«Ц)фаей 7

"- -т".

- . -:.-с.;,к,. .е;?. л. т

Киевский институт автоматики им. ХХУ съез а КПСС и ту (7! ) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

РАБОЧЕГО ОРГАНА МАМИНЫ

Изобретение относится к техническим средствам информационных систем и может быть использовано в автоматизированных системах для измерения перемещения и счета предметов, движущихся в прямом и обратном направлениях.

Изнестно устройство для счета импульсов с учетом направления вращения (если на выходах датчиков образуются сдвинутые по фазе последовательности импульсов), содержащее два датчика импульсов, два элемента И, два формирователя импульсов, два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента задержки, элемент ИЛИ, индикатор отказа и блок счета импульсов (1) .

Недостатком указанного устройства является его низкая надежность, так как при отказе одного из датчикон нарушается нормальное функционирование устройства в целом, потому что на выходе одного из элементов И импульсы возникают постоянно независимо от направления вращения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля перемещения рабочего органа машины, содержащее первый датчик, ньжод которого соединен с входами первого и нторого формирователей импульсов; выход последнего из которых подключен к первому входу первого элемента И, второй датчик, выход которого соединен с входами третьего и четвертого формирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу второго элемента И, перный триггер ,управления, первый выход которого". соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, четнертый, пятый, шестой и седьмой элементы Й, выходы трех последних из которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам первого элемента ИЛИ и блока индикации отказов, выход первого формирователя импульсов соединен с первым входом четвертого элемента И, третий датчик, выход которого подключен к входам пятого и шестого формирователей импульсов, второй триггер управ ления, первый выход которого соединен с первыми входами восьмого, девятого и десятого элементов И, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам второго элемента ИЛИ и к четвертому, пятому и шестому вхо993300

10 дам блока индикации отказов, выход шестого формирователя импульсов соединен с первым входом двенадцатОго элемента И, третий элемент ИЛИ, выход которого через седьмой формирователь импульсов подключен к первьм .,входам триггеров управления, выход )етвертого формирователя импульсов соединен с первым входом одиннадцато. го элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к входам блока счетчиков (21.

Недостатком известного устройства является его ненадежность из-за низкого качества диагностики неисправ15 ности отказавшего датчика, так как в устройстве обнаруживается только факт внезапного отказа конкретного датчика (первого, второго или третьего) и не определяется вид отказа, а именно неизвестно произошел ли отказ вида единица (ложная выдача сигнала) или отказ вида ноль (ложная невыдача сигнала) . Незнание вида отказа увеличивает время обнаружения неисправности, а следовательно, время ремонта и восстановления отказавшего датчика. При ограниченном восстановлении (отсутствии запасных исправных датчиков) это обстоятельство увеличивает вероятность отказа одного из З0 двух неотказавших датчиков, а следо-. вательно, и устройства в целом, что в ряде случаев, например, в системах измерения пути перемещения для безупорного останова заготовки перед ме- 35 тодическими нагревательными печами влечет за собой поломку и простои оборудования.

Цель изобретения — повышение надежности устройства за счет определе-40 ния вида отказа отказавшего датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля перемещения рабочего органа машины, содержащее первый датчик, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу первого элемента И, второй датчик, выход которого соединен с входами третьего и четвертого формирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу второго элемента И, первый триггер управления, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, четвертый, пятый, шестой и седьмой эле.менты Й, выходы трех последних из которых подключены соответственно к

)первому,второму и третьему входам пер-0 вого элемента ИЛИ и блока.ин (икации отказов, выход первого формирователя импульсов соединен с первьм входом четвертого элемента И, третий датчик, .выход которого подключен к входам пя- 5 того и шестого формирователей импульсов, второй триггер управления, первый выход которого соединен с первыми входами восьмого, девятого и десятого элементов И, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам второго элемента ИЛИ и к четвертому, пятому и шестому входам блока индикации отказов, выход шестого формирователя импульсов соединен с первьм входом двенадцатого элемента

И, третий элемент ИЛИ, выход которого через седьмой формирователь импульсов подключен к первым входам триггеров управления, выход четвертого формирователя импульсов соединен с первым входом одиннадцатого элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к входам блока счетчиков, введены восьмой формирователь импуль сов, че тырнад ца тый, пятнадцатый, шес т надцатый и семнадцатый элементы И и четвертый и пятый элементы ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров управления, выходы датчиков подключены к входам третьего элемента ИЛИ и четырнадцатого элемен-.

:та И,выход которого соединен с входом восьмого формирователя импульсов, третьим входом четвертого элемента И и с первыми входами пятнадцатого, шестнадцатого и семнадцатого элементов И, выход третьего формирователя импульсов подключен к второму входу шестнадцатого элемента И, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам пятнадцатого и семнадцатого элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно пя-. того и первого формирователей импульсов, второй вход четвертого элемента

И подключен к первому выходу первого триггера управления, второй выход которого соединен с первыми входами пятого, шестого и седьмого элементов

И, второй выход второго триггера управления подключен к вторьм входам одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И, выход первого датчика соединен с третьими входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход второго датчика подключен к третьим входам пятого и тринадцатого элементов И, выход третьего датчика соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементов И, выход восьмого формирователя импульсов подключен к третьим входам первого второго, восьмого и девятого элементов И, выход седьмого формирователя импульсов соединен с третьими входами третьего и десятого элементов И, выход четвертого формирователя импульсов подключен к вторым входам де993300

При отказе вида " ноль датчика 1 возникает одиночный импульс управления, который открывает по первому входу элемент И 12, и на первый вход блока 36 поступает одиночный импульс счета. С приходом импульса формирователя 10 триггер 34 возвращается s исходное состояние, которое сохраняется до восстановления отказавшего датчика 1, благодаря чему в дальнейшем импульсами счета являются импульсы, выделенные элементом И 18, открытым по первому входу единицей второго выхода триггера 34 до мзмента восстановления Отказавшего датчика 1.

Укаэанные импульсы счета являются результатом совпадении импульсов Задний фронт, формируемых Формирователем .7, и сигналов датчика 3. Параллельно эти сигналы счета поступают на вход блока 37, индицируя отказ ви, ца ноль датчика 1. вятого и десятого элементов И, к первому входу третьего эяемента И и к третьему входу седьмого элемента И, выход второго формирователя импульсов соединен с вторым входом пятого элемента И и с третьим входом шестого 5 элемента И, выход шестого формирователя импульсов подключен к первому входу тринадцатого элемента И и к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с четвертым 30 входом второго элемента ИЛИ,пятый вход которого подключен к выходу десятого элемента И,выход девятого элемента И соединен с шестым входом второго элемента ИЛИ и с седьмым входом бЛока f5 индикации отказов, восьмой вход которого подключен к выходу четвертого .элемента И, выход второго элемента И соединен с девятым входом блока индикации отказов и с четвертым входом 2О первого элемента ИЛИ, пятый и шестой входы которого подключены к выходам соответственно первого и третьего элементов И.

На чертеже изображена блок-схема устройства для контроля перемещения рабочего органа машины.

Устройство содержит первый, второй и третий датчики 1-3, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой,седь- 30 мой и восьмой формирователя 4-11 им- пульсов, первый, второй, третий, чет-. вертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый элементы И 12-28, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ 29-33, первый и второй трйггеры 34 и 35 управления, блок 36 счетчиков, блок 37 индикации отказов.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала двигателя на выходах датчиков 1-3 образуются последовательности импульсов, передние {за-45 дние) фронты которых сдвинуты по Фазе относительно друг друга. Первый, третий, пятый формирователи 4,6 и 8 и второй, четвертый, шестой, седьмой, восьмой формирователи 5,7 и 9-11 Фор- 59 миируют минимальной длительности импульсы соответственно Передний" . фронт и Задний Фронт .

Прямое направление вращения. При исправных датчиках -1-3 на выходах дат-55 чика 3, Формирователя 8 и элемента И

25 одновременно возникают импульсы.

На,выходе элемента И 26 выделяется импульс управления триггером 34, который через элемент ИЛИ 32 переводит этот триггер в другое состояние (в единицу по первому выходу и в ноль по второму инверсному выхо» ду), благодаря чему открываются элементы И 12-14 и закрываются элементы 65

И 16-18. На выходе датчика 1 и элемента И 25 импульсы исчезают одновременно, что приводит к формированию импульсов Задний фронт формирователями 10 и ll, в результате элементом

И 12 выделяется импульс счета, кото- рый через элемент ИЛИ 29 поступает на первый вход блока 36 счетчиков, регистрируя факт прямого направления вращения. Триггер 34 в исходное состояние переходит по сигналу Задний фронт, формируемому формирователем

10.

При отказе вида единица датчика 1 элемент И 13, открытый по первому входу единицей первого выхода триггера 34, выделяет импульс счета,,который поступает на первый вход блока 36, регистрируя факт прямого направления вращения, и параллельно на вход блока 37, регистрируя факт отка за вида единица датчика 1, при данном виде отказа сигнал Задний фронт формирователем 10 не формируется вообще и триггер 34 сохраняет другое состояние до восстановления отказавшего датчика 1.

При отказе вида единица датчика 2 аналогично случаю исправных датчиков 1-3 элементом И 12 выделяется импульс счета, регистрирующий факт прямого направления вращения. Из-за отсутствия импульса на выходе формирователя 10 триггер 34 сохраняет другое состояние до восстановления отказавшего датчика.

При отказе вида единица датчика 3 сигнал управления триггером 34 выделяется элементом И 27, который через элемент ИЛИ 32 переводит триггер

34 в другое состояние, что позволяет элементу И 12 выделить импульс счета, поступающий на первый вход блока

36.

993300

При отказе нида коль датчика

2 возникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 13, и на первый вход блока 36 поступает одиночный импульс счета, С приходом импульса формирователя 10 триггер 34 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до восстановления отказавшего датчика 2, благодаря чему в дальнейшем импульсами счета являются импульсы, выделенные элементом И 17, открыться по пер-L ному входу единицей второго выхода триггера 34 до момента восстановления отказавшего датчика 2. Указанные импульсы счета являются результа- l5 том совпадения импульсон Задний фронт, формируемых формирователем

5, и сигналов 6 датчика 3. Параллельно эти импульсы счета поступают на вход блока 37„ индицирун отказ вида 29 ноль датчика 2.

При отказе вида ноль датчика

3 нозникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 13, и на перный нход блока 36 пос тупает одиночный импульс счета . C появлением импульса формирователя 10 триггер 34 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до вос. становления отказаншего датчика 3, 3() благодаря чему н дальнейшем импульсами счета являются имкул, выделен-. ные элемектом И 16, î — êðûòûì по первому входу единицей второго выхода триггера 34 до момента восстановления отказавшего датчика 3. Указанные импульсы счета являются результатом совпадения импульсов Зад-. ний фронт, формируемых формирователем 5, и сигналов датчика 2. Параллельно эти сигналы поступают на вход блока 37, индицируя отказ вида ноль датчика 3. .Обратное капранление вращения. При исправных датчиках 1-3 аналогкчньм образом формируются импульсы счета, выделенные элементом И 19, открытом по первому нходу единицей перного выхода триггера 35, который из исходного состояния переводится в другое состояние импульсом управления, выделяемым на выходе элемента

И 28.

При отказе нида единица датчика 1 сигнал управления триггером 35 выделяется элементом И 27, который через элемент ИЛИ 33 переводит триггер 35 н другое состояние, что позволяет элементу И 19 выделить импульс счета, поступающий на второй вход блока 36. При данном виде отказа фор- 6О мирователем 10 импульс не формируется вообще и триггер 35 сохраняет другое состояние до восстановления отказавшего датчика 1. При этом отказ вида единица, случившийся, напри- 65 мер, во нремя обратного направления нращения, выявляется блоком 37 при выделении элементом И 13 сигнала совпадения но время прямого направления нращения.

При отказе вида единица датчика 2 аналогично случаю исправных датчиков 1-3 элементом И 19 выделяется импульс счета, регистрирующий факт обратного направления вращения. Из-за отсутствия импульса формирователя 10 триггер 35 сохраняет другое состояние цо восстановления датчика 2. Сигнал отказа вида единица датчика

2 ныделяется элементом И 15, предварительно открытым по первому входу единицей первого выхода триггера

34, если отказ случился во время прямого направления вращения.

Если отказ нида единица датчика 2 случился во время обратного направления вращекия, .то он выявляется после изменения обратного направления вращения на прямое направление (во время которого постоянно открь|нается элемент И 15) и перехода вновь к обратному направлению вращения. Выявление факта отказа вида единица датчика 2 с некоторым запаздыванием относительно момента отказа ке снижает надежности. ус- ðîéñòâà,,так как в автоматизированных системах для измерения перемещения предметов, движущихся н прямом и обратном направлениях (например, механизмов загрузки и выгрузки методичeñêèõ нагревательных печей прокатных станов), длительность циклон перехода от одного направления вращения нала двигателя к другому направлению нращения исчисляется несколькими минутами, а допустимое время восстанонления отказавшего датчика (с нысокой вероятностью исключающее возможность отказа еще одного датчика) — обычно ке менее одного часа.

При отказе вида единица датчика 3 элемен- И 20, открытый по первому входу единицей перного выхода триггера 35, выделяет импульс, который поступает ка вход блока 36 как импульс счета, регистрируя Факт обратного направления вращения, и параллельно на вход блока 37, индицируя факт отказа вида единица датчика 3, триггер 35 сохраняет другое состояние до восстановления датчика 3.

При отказе вида ноль датчика

1 возникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент

И 21, и на второй вход блока 36 поступает одиночный импульс счета. С появлением импульса формирователя 10 триггер 35 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до восстановления отказаввего датчика 1, благодаря чему в дальнейшем импульсами счета являются импульсь, выпеляе1О

9933ОО

9 мые элементом И 24, открытым по пер- Формула изобретения вому входу единицей второго выхода триггера 35. Указанные импульсы Устройство для контро счета являются результатом совпадения ния рабочего органа маши импульсов Задний фронт, формируе- щее первый датчик, выход мых формирователем 9, и сигналов дат- динен с входами первого чика 2. Параллельно эти сигналы по- мирователей импульсов, в ступают на вход блока 37, индицируя него из которых подключе отказ вида ноль датчика 1. входу первого элемента И

При отказе вида ноль датчика чик, выход которого соед

2 возникает одиночный импульс, кото- 10 ми третьего и четвертого рый открывает по первому входу 3 e- . лей импульсов, Выход пос мент И 20, и на второй вход блока 36 которых подключен к перв поступает одийочный импульс счета. С рого элемента И, первый приходом импульса формирователя 1О .равления, первый выход к триггер 35 возвращается в исходное t5 динен с вторыми входами состояние, которое сохраняется до вос- рого и третьего элементо становления отказавшего датчика 2, тый, пятый, шестой и сед благодаря чему в дальнейшем импульса- ты И, выходы трех послед ми счета являются импульсы, выделен- рых подключены соответст ные элементом И 23, открытым по пер- 20 вому, второму и третьему вому входу единицей второго выхо- вого элемента ИЛИ и блок да триггера 35. Указанные импульсы отказов, выход первого ф счета являются результатом совпадения импульсов соединен с пер импульсов Задний фронт, формируе- четвертого элемента И, т мых формирователем 9, и сигналов дат. — 25 выход которого подключен чика 1. Параллельно эти импульсы сче- того. и шестого формирова та поступают на вход блока 3?, инди- сов, второй триггер упра цируя отказ вида ноль датчика 2. вый выход которого соеди

При отказе вида ноль датчика ми входами восьмого, дев

3 возникает одиночный импульс, кото- З0 того элементов И, одинна рый открывает по первому входу эле- надцатый и тринадцатый э мент И 19, и на второй вход блока 3б ходы которых подключены поступает. одиночный импульс счета. С но к первому, второму и приходом импульса формирователя 1О дам второго элемента ИЛИ триггер 35 возвращается в исходное тому, пятому и шестому в остояние, которое сохраняется до вос- индикации отказов, выход становления отказавшего датчика 3, мирователя импульсов сое благодаря чему в дальнейшем импульса- вым входом двенадцатого ми счета являются импульсы, выделен- третий элемент ИЛИ, выхо ные элементом И 22, открытым по перво- рез седьмой формировател му входу единицей второго выхода подключен к первым входа триггера 35. Указанные импульсы сче- управления, выход четвер та являются результатом совпадения .вателя импульсов соедине импульсов Задний фронт формируе- входом одиннадцатого эле мых формирователем 7, и сигналов дат- ходы первого и второго чика 1. Параллельно эти сигналы по- 45 подключены к ступают на вход блока 37, индицируя о т л и ч а ю щ е е с я отказ вида ноль датчика 3. целью повышения надежнос

Таким образом в устройстве выявля- ва, в него введены восьм ются отказы вида единица и ноль тель импульсов, четырнад каждого датчика. 0 надцатый, шестнадцатый

Кроме того, анализ формирования сигналов счета показывает, что в моменты отказов датчиков вида единица или ноль не наблюдается лож- 55 ная.регистрация лишнего импульса счета или его потеря, позволяя использовать устройство также для счета предметов, перемещаемых то в одном, то в другом направлении. 60

При использовании изобретения исключены простои оборудования по вине автоматики вследствие повышения на-. дежности устройства. ля перемещены, содержакоторого соеи второго форыход последн к первому второй дат-. инен с входаформирователеднего из ому входу втотриггер употорого соепервого, втов И, четверьмой .элеменних из котовенно к первходам пера индикации ормирователя вым входом ретий датчик, к входам пятелей импульвления, пернен с первыятого и десядцатый, двелементы И, выcoursетствентретьему вхои к четверходам блока шестого фординен с перэлемента И, д которого чеь импульсов м триггеров того формирон с первым мента И, выэлементов ИЛИ а счетчиков, тем, что, с ти устройстой формировацатый, пяти семнадцатый . элементы И и четвертый и пятый элементы ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров управления, выходы датчиков подключены к входам третьего элемента ИЛИ и четырнадцатого элемента И, выход которого соединен с входом восьмого формирователя импульсов, третьим входом четвертого элемента И и с первыми входами пятнадцатого, шестнадцатого и семнадцатого элементов И, выход третьего формирователя импульсов подключен к второму входу шестнадцатого элемента И, выход которого соединен с первьми 5 входами четвертого и пятого элементов

993300

ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам пятнадцатого и семнадцато- го элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно пятого и первого формирователей импульсов, второй вход четвертого элемента И подключен к первому выходу первого триггера управления, второй выход которого соединен с первыми входами пятого, шестого и седьмого элементов И, второй выход второго триггера управления подключен к вторым входам одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И, выход первого датчика соединен с третьими входами одиннадцатого и двенадцатого 15 элементов И, выход второго датчика подключен к третьим входам пятого и тринадцатого элементов И, выход треть-его датчика соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементов И, 2р выход восьмого формирователя импульсов подключен к третьим входам первого, второго, восьмого и девятого элементов И, высод седьмого формирователя импульсов соединен с третьими вхо- 2 дами третьего и десятого элементов И, выход четвертого формирователя импульсов подключен к вторым входам девятого и десятого элементов И, к первому входу третьего элемента И и к третьему входу седьмого элемента И, выход второго формирователя импульсов соединен с вторым входом пятого элемента И и с третьим входом шестого элемента И, выход шестого формирователя . импульсов подключен к первому входу тринадцатого элемента И и к второму входу восьмого элемента И, выход которого соединен с четвертью входом второго элемента ИЛИ, пятый вход которого подключен к выходу десятого элемента И, выход девятого элемента

И соединен с шестым входом второго, элемента ИЛИ и с седьмым входом блока индикации отказов, восьмой вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен с девятым входом блока индикации отказов и с четвертьм входом первого элемента ИЛИ, пятый и шестой входы которого подключены к выходам соответственно первого и третьего элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 832569, кл. 6 06 И 7/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2961244/18-24, кл. G 07 С 3/10, 1980 (прототип).

993300

Тираж 571 ° Подйисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 482/67

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состайитель Е. Мейбаум

Редактор С. Крупенина Техред N. Костик Корректор О. Билак