Устройство для управления распределенным объектом

(54) УСТРОЙС РЕЛЕЛЕННЬК О (57) Изобрет тизированным Р 4 ста нологически вает повыше ельство СССР 19/18 ф 1980. ьство СССР 19/18, 984 объекта упраонирования вройства в по ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетУ 890363, кл, С 05 ВАвторское свидетелУ 1182487, кл, С 05 В 151) 4 С 05 В 23/02 19 ВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАСПЬЕКТОМние относится к автома системам управления теки процессами, обеспечиный контроль за работой вления и проверку функциех,схемных элементов уст. - дготовительный период без,1363144 входа ректор С. Черни х Заказ 6361 63 одпис ИИПИ Государственного комитета о делам изобретений и открытий 3035, Москва, К, Раушская н д. 5 оектная, 4 Производс но-полиграфическое пре е город,актор А. Лежнина тавитель И.А.Кравчук13631срабатывания его исполнительных механизмов. Цель изобретения - расширение функционального контроля за состоянием объекта управления с сохранением объема тестовых проверок. Это достигнуто за счет подключения информационно-регистрирующей аппаратуры (блока 5 счетчиков числа срабатываний исполнительных механизмов, информационного табло 16, регистратора 17 и контрольного блока 18) к сигнальным элементам 7 рабочих органов 6-1 6-и и к соответствующим клеммам исполнительных механизмов 5-15 п через имитаторы 10-110 п срабатывания объекта и элементы ИЛИ 9-1,9 п, Команды управления вырабатываются программным блоком 1 и тран 44слируются на входы блоков 3-1 3-п управления и далее на исполнительные механизмы 5-1,,5-и через дешифратор 2. Выбор режима работы осуществляется переключателем 12 блока 11 выбора режима, входы которого соединены с блоком 4 источников питания. Кроме того, предложенное построение контрольного блока повышает надежность автоматического контроля за состоянием объекта управления, поскольку положение его рабочих органов в процессе выполнения технологических операций опрашивается многократно и имеется возможность своевременного обнаружения их несанкционированного срабатывания по каким-либо причинам, 2 з,п.ф-лы, 5 ил.1Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами (АУСТП).Цель изобретения - расширение,. функционального контроля за состоя. нием объекта управления с сохранением объема тестовых проверок за счет подключения информационной айпаратуры к выходам рабочих органов исполнительных механизмов через имитаторы срабатывания объекта.На фиг.1 приведена. функциональная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - принципиальные электрические схемы имитаторов срабатывания объекта, блока счетчиков и информационного табло с их внешними структурными связями; на фиг.З, 4 и 5 - структурные схемы регистратора, контрольного блока и квантователя входных сигналов соответственно.Устройство содержит (фиг.1) программный блок 1, дешифратор 2, блоки 3-1,;.;,3-и управления, блок 4 источ. ников питания, исполнительные механизмы 5-15-п, рабочие органы 6-16-п исполнительных механизмов (ИМ), каждый из которых снабжен сигнальным элементом 7, элементы 8-18-п развязки, элементы ИЛИ 29-19-п, имитаторы 10-110-.псрабатывания объекта, блок 11 выборарежима работы, включающий, например,переключатель 12 и реле 13 времени с5 входным коммутирующим элементом 14,блок 15 счетчиков числа срабатываний рабочих органов 6-16-п ИИ,информационное табло 16, регистратор17 и контрольный блок 18.Программный блок 1 содержит гене-.ратор 19 импульсов, элемент И 20,триггер 21, первый 22-1 и второй 22-2счетчики, регистры 23 временных уставок, регистры 24 адресных кодов,1 Гэлемент 25 совпадения, элемент 26 задержки, ключи 27 и коммутирующий элемент 28.В состав каждого из блоков 3 управления входят, например, триггер29 управления (фиг.2) и элемент И 30Имитаторы 1 О срабатывания объектапредназначены для передачи в схемуустройства сигналов обратной связидискретной формы, формируемых, например, концевыми выключателями рабочихорганов 6-1, ,6-л объекта управления, сигнализаторами давления. Онидолжны обеспечивать гальваническуюразвязку входов используемой информационно-регистрирующей аппаратуры(блоков 15 - 18 )и поэтому могут бытьпостроены на оптронных или релейноконтактных элементах. На фиг.2 показана схема имитаторов на электромагнитных реле 3.Основу блока 15 составляют электромеханические счетчики 32-132-, обмотки которых подключены квходам блока через конденсаторы 33и к минусовой шине питания через диодные развязки 34, Кроме того, в состав этого блока включены две группырезисторов 35 и 36, соединяющие конденсаторы 33 с шиной П ,Информационное табло 16 представляет собой мнемосхему объекта управления, на которой его рабочие органы6-1, ;,6-п в общем составе технологического оборудования выделены светодиодами 37-1,,37-и. В цепь питания светодиодов включены нагрузочныерезисторы 38-138-п.Регистратор 17 дискретных сигналовсодержит квантователь 39 входных сигналов, регистр 40, элементы 41-141-1 с совпадения, ключи 42-142-о, группу регистров 43-1,; ,43-п,первый 44-1 и второй 44-2 счетчики,формирователь 45 кода времени, включающий, например, счетчик 46 текущего времени и генератор 47 импульсов,счетчик 48 кадров, генератор 49 импульсов, элемент И 50, элемент 51 памяти, первую 52-152-1 с и вторую53-153-1 с группы элементов И,коммутатор 54, элементы 55-155-3задержки, блок 56 памяти, модуль 57вывода данных на печать и коммутирующий элемент 58Контрольный блок 18 содержит(фиг.4) квантователь 59 входных сигналов, элементы 60-160-1 с совпадения, ключи 61-161-п, блок 62регистров, первый 63-1 и второй 63-2опросные счетчики, счетчик 64 выборарегистров блока 62, счетчик 65 кадров, группу элементов И 66-1,,66-1 с, элементы И 67 и 68, генератор69 импульсов, триггер 70, блок 71 памяти, индикатор 72, элемент ИЛИ 73,элементы задержки 74-174-3 икоммутирующий элемент 75.Квантователи 39 и 59, схемы которых используются в регистраторе 17. иконтрольном блоке 18 для организациипоследовательно сменяющихся группвходных сигналов, поочередно подключаемых к их схемем совпадения, построены, например, на элементах И76-176-о.. 1363144 4Устройство работает следующим образом.В блок 1 вводят программУ Управления объектом, предусматривающую включение и выключение исполнительных механизмов 5-15-п в той последовательности, которая необходима дляобеспечения заданных режимов техноло 10 гического процесса. Программа записывается в регистры 23 и 24 в виде последовательностей двух кодов, содержащих информацию о времени следованиякоманд и адресов их поступления с15 признаками ВКЛЮЧЕНО или ВЫКЛЮЧЕНО:,состояние которого необходимо изменить, а признак исполнения обозначается содержанием старшего разряда командного слова ). После формированияопределенного числа управляющих команд организуется контроль за их исполнением, для этого в память регист 25 ров 62 блока 18 заносится состояниерабочих органов 6-1 .б-п, котороеони должны принимать в контролируемыемоменты времени.Перед включением устройства в ра 30 боту проверяют правильность функционирования программного блока и исправность всех других схемных элементов (дешифратора, блоков управления,регистратора, контрольного блока ит.д.). Проверку. осуществляют без срабатывания исполнительных механизмов,Для этого переключатель 12 блока 11устанавливают в положение КОНТРОЛЬ,в котором снимается напряжение с ми-.40 нусовых шин питания исполнительныхмеханизмов 5-15.-п и блока 15счетчиков, а также с общей питающейшины сигнализаторов 7 рабочих органов 6-1б-п. Затем включают в ра 45 боту блок 1 и регистратор 17 поочередным замыканием коммутирующих элементов 28 и 58. В блоке 1 триггер 21устанавливается в единичное состояние, вседствие чего открывается элемент И 20 и импульсы напряжения с выхода генератора 19 начинают поступатьна вход счетчика 22-1, последовательно увеличивая его содержимое. Элемент25 сравнивает коды, поступающие наего входы с выходов. счетчика 22-1 ирегистров 23 и при их совпадении формирует импульсы напряжения, которыетранслируются в два адреса: на входэлемента 26 задержки и на вход управ 13631441 О 15 20 ления ключей 27. Последние открываются, и очередная кодовая команда считывается на выходе блока 1. Г выходовэтого блока команда поступает в дешифратор 2, где она преобразуется вимпульсный сигнал, возбуждаемый наодном из его выходов. После прохождения очередной команды по заднемуфронту импульсов, формируемых элементом 25 ) срабатывает элемент 26 задержки и содержимое счетчика 22-2увеличивается на единицу. Вследствиеэтого из регистров 23 и 24 выбираются следующая установка времени и адресный код команды, который долженбыть считан на этой уставке.Если формируемые команды предназначены, например, для последовательного включения исполнительных механизмов 5-1-, 5-25-1., то ймульс"ные сигналы, поочередно возбуждаемыена первом, третьем и т.д, выходах дешифратора 2, поступают на первые входы триггеров 29 блоков 3-1,3-23-1.иуСтанавливают их в единичное состояние. При этом открываются элементыИ этих блоков, и напряжение с шиныпитания +Б (фиг.2) через обмотки исполнительных механизмов 5-1, 5-25-1 и элементы ИЛИ 9-1, 9-29-1.поступает на входы реле 31 имитаторов10-1, 10-210-1. Реле 31 срабатывают и своими замыкающимися контактами 31-1 воздействуют на схемы блоков16, 17 и 18,В блоке 16 загораются светодиоды37-1, 37-237-1, сигнализируя опрохождении управляющих команд на исполнительныемеханизмы 5-1, 5-2,5-.Регистратор 17 после замыканиякоммутирующего элемента 58 начинаетработать в режиме циклического опросаинформационных цепей, подключенных квходам 1-р, 2-р,. ,и-р квантователя 39. Схема опроса построена на двухкольцевых счетчиках 44-1 и 44-2, переклЮчаемых импульсами напряжения,которые возбуждаются генератором 49,В начале каждого цикла оба счетчикаобнулены, элементы И 52-153- 1закрыты, а в регистры 43-143- 4,записана информация о состоянии рабочих органов объекта управления, полученная на предыдущем опросе, На выходе 0 счетчика 44-2 сформированэлектрический сигнал, соответствующий"1", который поступает на нулевой . 25 ,"10 35 40 45 50 55 вход квантователя 39 и через коммутатор 54 на вход управления ключами 42-1. В квантователе 39 этот сигнал открывает элементы И 76-76-1 с первой группы, вследствие чего информационные сигналы с его входов 1-р в (р"1 с) транслируются в ре-. гистр 40, фиксируются в нем импульсом напряжения, поступающим на его вход перезаписи с выхода 0 счетчика 44-1 и передаются на первые входы элементов 41-141-1 с совпадения. Другие входы этих элементов с помощью замкнутых ключей 42-1 соединены с выходами регистра 43-1.Затем начинается заполнение первого счетчика 44-1 импульсами напряжения, вырабатываемыми генератором 49. При этом поочередно открываются элементы И 52-1, ,52-1 с первой группы, подключая выходы элементов 41-1 41-1 с совпадения к счетному входу счетчика 48 кадров и через элемент 55-3 задержки к входу записи блока 56 памяти. Если состояние имитаторов 10-110-1 с по отношению к предыдущему опросу не изменилось, то содержимое регистра 40 полностью соответствует коду регистра 43-1 и сигналы на выходах элементов 41-141-1 с совпадения отсутствуют. Напротив, если произошло переключение каких-либо имитаторов, например 10-1, то на выходе первого элемента совпадения формируется электрический сигнал, соответствующий "1", который следующим образом видоизменяет состояние схемы регистратора:содержимое счетчика 48 увеличивается на единицу;к информационным, входам блока 56 памяти коммутируется регистр, в кото. рый через интервал времени, равный настройке элемента 55-3 задержки и достаточный для прохождения переходных процессов в счетчике 48 и блоке 56, записывается код, сформирбванный счетчиками 44-1 и 44-2, обозначающий . порядковый номер опрашиваемого имитатора и код текущего времени, вырабатываемый формирователем 45. Кроме того, в отдельную ячейку этого регистра будет записан сигнал, указывающий на то состэяние опрашиваемого имитатора, которое он принял в данный момент времени ( означает включениеимитатора, а "О" - его выключение),Этот сигнал поступает на вход О/7 13блока 56 с первого выхода регистра 40через открытий элемент И 53-1,Гсли в результате опроса будет зафиксировано переключение другиХ имитаторов, например 10-2, 10-310-ь, то информация об этих событияхбудет обработана аналогичным образоми записана в новые регистры блока 56,вь:бираемые счетчиком 48,При возбуждении импульсного сигнала на выходе ( + 1) счетчика 44-1коммутатор 54 устанавливается в положение, в котором все его входы О,11 п соединяются с входами перезаписи регистров 43-143-ц, нопоскольку под напряжением в данныймомент времени находится только одинвход (нулевой), то содержимое входного регистра 40 будет считано в регист 43-1. После снятия сигнала с выхода (1 + 1) коммутатор возвращаетсяв исходное состояние.По заполнении счетчика 44-1 возбуждается сигнал ка его последнем выходе (1 с + 2), под действием которогопереключается счетчик 44-2 и черезинтервал времени, соответствующийнастройке элемента 55-1 задержки, устанавливается в исходное состояниесчетчик 44-1;После переключения счетчика 44-2появляется электрический сигнал наего первом выходе, который через коммутатор 54 замыкает ключи 42-2 и вквантователе 39 задействует в работуэлементы И 76-(1 с + 1) 76-21 с, подготавливая к опросу вторую группуимитаторов 10-(1 с +1), ,10-21 с, состояние которых предварительно записывается в регистр 40. Опрос произво-.дится в той же последовательности ивсе несравнения элементов 41-141-1 фиксируются в соответствующихрегистрах блока 56 вместе с кодом текущего времени. По окончании опросакодовый вектор состояния имитаторов10-(1 + 1). . .,1 ОЕ переписываетсяв регистр 43 2. Затем с помощью счетчика 44-2 организуется контроль состояния следующей группы имитаторов(по 10-31 с включительно) и т.д.Таким образом,.в памяти блока 56будут зафиксированы все переключенияимитаторов 10-110-п, осуществляемые программным блоком 1 с привязкойк текущему времени (в том числе указанные вьппе включения имитаторов10-1, 10-2. 10-1).63144 с 10 15 20 25 30 35 40455055 В предлагаемом устройстве реализован принцип группового контроля исполнения управляющих команд, формируемых программным блоком 1, Преимущество его заключается в том, что он позволяет увеличить частоту следования команд на входы блоков управления (команды на выходах блока 1 возбуждаются вне зависимости от времени их реализации рабочими органами исполнительных механизмов )и многократно контролировать состояние объекта управления, например, при изменении режимов его работы перед выполнением технологических операций повьппенной ответственности и т.д.Контрольный блок 18 включается в работу периодически по командам, формируемым командным блоком 1 в заранее выбранные моменты времени. Они записываются в отделъных ячейках регистра 24 и считываются на вход обнуления триггера 21 для останова программы .и через второй вход блока 18, видоизменяя состояние его схемы:счетчик 64 (фиг.4). каждый раз уве. личивает свое содержимое на единицу и подключает к выходам блока 62 регистр, в котором хранится информация о положении рабочих органов объекта управления в данный момент времени;триггер 70 переключается в единичное состояние, открывая элемент И 67, вследствие чего импульсы напряжения с выхода генератора 69 начинают пЬс 1 упать на вход счетчика 63-1;счетчик 63-1 вырабатывает импуль" сные команды, по которым элементы И 66-1 .66-1 поочередно подключают выходы элементов 60-. 160-К совпадения к входу счетчика 65 и через элемент 74-3 задержки к входу записи блока 71 памяти;по заполнении счетчика 63-1 он перезапускается и одновременно с помощью счетчика 63-2 производит подключение к элементам совпадения очередкой группы входных цепей 1-а,..,п-а.Проверка заканчивается формированием сигнала на последнем выходе счетчика 63-2 и выключением схемы опроса. При этом возможны два результата:кодовый вектор имитируемых сигна" лов обратной связи полностью соответствует записанному в регистре блока 62. Тогда сигналы на выходах всех15 20 25 ЗО 35 40 элементов совпадения отсутствуют, счетчик 65 остается в обнуленном состоянии и сигнал окончания цикла проверки через открытый элемент И 68 поступает в блок 1 для автоматического включения остановленной программы:. кодовый вектор имитируемых сигналов обратной связи по каким-либо причинам, например из-эа неисправности схемных элементов устройства, отличается от .записанного в блоке 62. В этом случае на выходе соответствующих элементов сбвпадения появятсяэлектрические сигналы, под действиемкоторых в регистры блока 71 будут записаны коды чисел, сформированные.счетчиками 63-1 и 63-2, обозначающиепорядковые номера опрашиваемых цепей,в которых обнаружены неисправности.Номера этих цепей индицируются натабло 72. Сигнал окончания цикла проверки на выход блока не проходит, так как элемент И 68 закрывается при первом же переключении счетчика 65,Работа устройства будет продолженапосле устранения неисправностей замыканием коммутирующих элементов 75(для обнуления блока 71 и счетчика 65) и 28 программного блока 1.По завершении цикла контрольныхопераций данные, зафиксированные блоком 56 регистратора 17, выводят нацифровую печать ( с помощью модуля 57 ) и получают протокол, подтверждающий исправность программного блока и тракта трансляции управляющих команд или имевшие место отклонения от заданной последовательности срабатыва" ния имитаторов 10-110-п, Затем устройство подготавливают к выполнению технологических операций. Для1этого все его элементы, кроме регистров 23, 24 и 62, приводят в исходное состояние (обнуляют счетчики 22-1,.22-2, триггеры блоков 3-1 З-п, табло 16, регистратор 17) и устанавливают в положение РАБОТА переключатель 12 блока 11. При этом подается рабочее напряжение на общие шины питания исполнительных механизмов 5-15-п,на сигнализаторы 7 и через интервалвремени, соответствующий настройке реле 13, на счетчики 32 блока 15 (эта временная выдержка необходима для того, чтобы не было ложного срабатывания счетчиков, если в момент подачи напряжения какие-либо сигнализаторы 7 находятся в замкнутом состоянии - в этом случае соответствующие конденсаторы 33 заряжаются через резисторы 36).Для выполнения технологических операций кратковременным. замыканием коммутирующих элементов 28 и 58 запускают в работу блок 1 и регистратор 17, Программный блок 1 в заданной последовательности производит включение и выключение исполнительных механизмов 5-15-п, а следовательно,и рабочих органов 6-16-п. Всеизменения в объекте управления фиксируются регистратором 17 (с привязкойк текущему времени) и отображаются натабло 16, а любое иэ срабатываний рабочих оргайов заносится в памятьсчетчиков 32 блока 15. После формирования определенного числа управляющихкоманд их реализация контролируетсяблоком 18. При этом все сигналы наинформационную аппаратуру (блоки 1518) поступают с сигналиэаторов 7 через имитаторы 10-1. 10-и срабатывания объекта,Формула изобретения 1, Устройство для управления распределенным объектом, содержащее блокввода программы, соединенный первыми выходами с входами дешифратора, вторым выходом - с первым входом контрольного блока, выход которого подключен к коммутирующему входу .блока ввода программы, вторые входы контрольного блока соединены с соответствующими первыми выходами имитаторов срабатывания объекта, а также блоки управления, содержащие элемент И, первые входы которых через триггер управления блока управления подключены к соответствующим выходам дешифратора, вторые входыобъединены на первый выход блока источника питания, а выход каждого элемента И соединен с первым входом исполнительного механизма, а также, рабочие органы исполнительных механизмов и блок выбора режима работы, вывходы которого подключены к вторым выходам блока источника питания, а первые и вторые выходы - соответственно к исполнительным механизмам и 55рабочим органам, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью расширения функционального контроля за состоя-; нием объекта управления с сохранением объема тестовых проверок, введены11 136 блок счетчиков числа срабатываний рабочих органон, информационное табло, регистратор и элементы ИЛИ по числу исполнительных механизмов, первые т входы которых соединены с выходами исполнительных механизмов, вторые входы - с выходами рабочих органов исполнительных механизмов, а выходыс входом соответствующих имитаторов срабатывания объекта, вторые, третьи и четвертые выходы которых подключены соответственно к входам блока счетчиков числа срабатывания рабочих органов, информационного табло, регистратора и контрольного блока.2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что контрольный блок содержит группу элементов совпадения,первые входы которой через квантователь входных сигналов соединены с вторыми входами контрольного . блока, группу ключей, одноименные выходы которых объединены с вторыми входами элементов совпадения соответственно, блок регистров, первый и второй опросные счетчики импульсов, счетчик кадров, счет выбора регистра,группу элементов И, первые входы которых соединены с выходами элементов совпадения, блок памяти с индикатором, коммутирующий элемент, соединенный выходом с входами обнуления счетчика кадров и блока памяти, два элемента И, элемент ИЛИ, триггер, генератор импульсов и три элемента задержки, информационные выходы первого опросного счетчика импульсов соединены с первыми входами блока памяти и с вторыми входами группы элементов И, выходы которых соединены со 3144счетным входом счетчика кадров и через первый элемент задержки подключены к входу записи. блока памяти, 5выход переполнения первого опросногосчетчика импульсов соединен со счетным входом второго опросного счетчика импульсов и через второй элементзадержки со своим входом обнуления,информационные выходы второго опросного счетчика импульсов соединены свторыми входами квантователя входныхсигналов, с входами управления ключей и вторыми входами блока памятисоответственно, выход переполненияэтого счетчика через третий элементзадержки, соединен со своим входомобнуления, первым входом триггера ичерез первый элемент И с .выходом контрольного блока, первый вход которого соединен с входом счетчика выборарегистра и вторым входом триггера,выходы счетчикавыбора регистра сое-динены с входами блока регистров, вы" 25 ходы которого соединены с информационными входами ключей соответственно,а выходы счетчика кадров соединены стретьими входами блока памяти и черезэлемент ИЛИ с вторым входом первого Зд элемента И, выход генератора импуль-сов соединен с первым входом второгоэлемента И, второй вход которого со-единен с выходом триггера, а выход -со счетным входом первого опросногосчетчика импульсов. 3. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что входы имитаторов срабатывания объекта соединены со своими выходами через элементы размножения команд.