Устройство для программного управления с самоконтролем

(51) С 05 В 1 В 23/02 АРСТВЕнный номи АМ ИЗОВ ЯТЕНИЙУ 95 (про с(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАМ- ИНОГО УПРАВЛЕНИЯ С САМОКОНТРОЛЕМ, содержащее программный. блок, по числу йснолнительных механизмов блоки управления, каждый из.которых шиной питания подключен. к выходу источника питания, а выходом - к первому входу соответствующего ключа и через соответствующий элемент смещения - к второму входу соответствующего ключа и к входу соот-ветствующего исполнительного механизма, блок контроля, связанный первыми входами с выходами ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, .с целью повышения надежности устройства, в него введены блок сикх" ронизации, дешифратор, группа первых элементов И, второй и третий элемент И, блок еравнения, элемент развязки, при этом каждый блок уп" равления содержит четвертый, пятый и шестой элементы И и триггер, а блок контроля - первые и второй , элементы сравнения, шифратор, седьмые элементы И и сигнальное табло, йодключенное первыми входами к соответствующим первым входам блока контроля и к первым входам соответ 801160369 ствующих первых элементов сравнения, а вторыми входами - к соответствующим вторым входам блокаконтроля и к первому входу соответствующего седьмого элемента И,соединенного выходом с входом шифратора, а вторым входом - с выходом соответствующего первого элемента сравнения, подключенного вторымвходом к выходу второго элементасравнения, связанного первым входом с шиной "Выключено" программного блока и с первым входом третьегоэлемента И, а вторым входом - с шиной "Реализация" программного блока, с первым и с вторым входами соответственно второго и третьего элементов И и через элемент развяз" ки - с выходом блока синхронизации, с синхронизирчощим входом блока сравнения и с первыми входами первых элементов, И, подключенных вторыми входами к первым информационным входам блока. сравнения и к информационным выходам программного блока, а выходами в . к входам дешиф - ратора, соединенного выходами с оответствующими вторыми входами блока контроля, с первыми входами четвертых элементов И и с первыми входами пятых элементов И, подключен. - ных вторыми входами к выходу третьего элемента И, а выходом - к первому входу соответствующего триггера, . связанного вторым входом с выходом соответствующего четвертого элемента И, а прямым выходом в . с первым входом соответствующего шестого элемента И, подключенного вторым входом к шине питания блока управления,1160369 1 Риг, 7 оставитель Н. Горбуноваехред И.Кузьма Корректо Редактор А. Шандор аказ 377344 Тираж 863 ВНИКНИ Государственного комитета го делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб.ПодР сн иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,а выходом - к выходу"соответствующего блока управления, причем второй вход четвертых элементов И соединен с выходом второго элементаИ, а выходы шифратора - с вторыми 1160369информационными входами блока сравнения, подключенного выходом к входу программного блока, связанного шиной "Включено" с вторым входом второго элемента И.1Изобретение относится к автоматике и может быть использовано присоздании автоматизированных системуправлеийя технологическими процессами. 5Известно устройство для .управле-ния, в котором для проверки правильности функционирования блока вводапрограмм и исправности дешифратораиспользован блок завр 4 ты объекта по 10критериям готовности, включающийанализатор, имитатор объекта управления и трн узла контроля готовности устройства к работе 1 1.Однако оно предусматривает проведение контрольных операций только лишь в подготовительный период,в ряде случаев за несколько часовлибо суток до выполнения технологических работ, и поэтому те неисп- уоравности в схеме устройства, которыемогут возникнуть в этот промежутоквремени,остаются необнаруженными,так как в процессе выполнения технологических операций контроль за 25прохождением команд управления наисполнительные механизмы не ведется,что является недостатком устройства,Иаиболее близким техническим ре -шением к изобретению является устройство для управления н контроляисправности электрических цепей,содержащее источник питания, выходкоторого соединен с одним из входовблока выбора режима работы, другойвход которого соединен с одним извыходов программного блока, блокиуправления, первые входы которыхсоединены с соответствующими други Оми выходами программного блока,а вторые через шины питания - свыходом блока выбора режима работы,элементы смещены с ключами по числу исполнительных механизмов и конт 2рольный блок, выход которого соединен с входом программного блока,его входы " с выходами ключей, первые входы которых соединены с входами соответствующих элементов смещения и с выходами соответствующихблоков управления, а вторые входыключей соединены с выходами соот"ветствующих элементов смещения н свходами соответствуюпв 4 х исполнительных механизмов 23В устройстве контроль правиль"ности функционирования программного блока н работоспособности егосхемных элементов осуществляетсяпо сигналам обратной связи, формируемым электронными ключами в моментреализации команд управления. Поэтому неисправности в схеме устройства, связанные с искажениемэтих команд, могут быть выявленытолько лищь после того, как они будут выданы в объект управления,когда исправить обнаруженную ошибкуне представляется возможным,Таким образом, недостатком известного устройства является невозможность контроля исправности тракта трансляции управляющих командна блоки управления исполнительнымимеханизмами до их реализации,Целью изобретения является повышение надежности устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для программного управления с самоконтролем,содержащее программный блокпо числу исполнительных механизмов блокиуправления, каждый из которых подключен шиной питания к выходуисточника литания, а выходом - кпервому входу соответствующего ключа и через соответствующий элементсмещения - к второму входу соответствующего ключа и к входу соот3 1 ветствующего исполнительного механизма, блок контроля, связанный первыми входами - с выходами ключей, введены блок синхронизации, дешифратор, группа первых элементов И, второй и третий элементы И, блок сравнения и элемент развязки, при этом каждый блок управления содер- жит четвертый, пятый и шестой элементы И и триггер, а блок контроля- первые и второй элементы сравнения, шифратор, седьмые элементы И и сигнальное табло, подключенное первыми входами к соответствующим первым входам блока контроля и к первым входам соответствующих первых элементов сравнения, а вторыми входами - к соответствующим вторым .входам блока контроля и к первому входу соответствующего седьмого элемента И, соединенного выходом с входом шифратора, а вторым входом с вйходом соответствующего первого элемента сравнения, подключенного вторым. входом к выходу второго элемента сравнения, связанного первым входом с шиной "Выключено" програи". много блока и: с первым входом третьего элемента И, а вторым входом - с ииной "Реализация" программного блока, первым и с вторйм входами соответственно второго и третьего элементов И и через элемент развязки, - с выходом блока синхронизации, с синхронизирующим входом блока срав нения и с первыми входами первых эле ментов И, подключенных вторыми входами к первым информационным. входам блока сравнения и к информационным выходам программного блока, а выхо- . дами - к входам дешиФратора, соединенного выходами,с соответствующими вторыми:входами блока контроля, с первыми входамичетвертых элементов И и с первыми входами пятых элементов И, подключенных вторыми . входами к вйходу третьего элементаа выходом - к первому входу соответствующего триггера, связанного вторым входом с выходом соответствующего четвертого элемента И, а прямым выходом - с первым входом соответствующего шестого. элемента И, подключенного вторым входом к шине питания блока управления, а выходом - к выходу соответствующего блока управления, причем второй вход четвертых элементов И соединен.с выходом второго элемента И, а выходи-. 160369 4шифратора - с вторыми информационны ми входами блока сравнения, подключенного выходом к входу программного блока, связанного шиной "Включено" с вторым входом второго элемента И.На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства; на фиг, 2 - функциональная схема программного блока;. на О Фиг. 3 - то же, блока упоавления;на Фиг. 4 - то же, блока равнения; на Фиг. 5 - то же; блока контроля; на Фиг, 6 - то же, пульта управле-.ния, на Фиг. 7 - эпюра напряжения, поступающего на сигнальное табло15блока контроля.Устройство содержит программныйблок 1, блоки 2, - 2 управления,исполнительные механизмы 3- 3,источник 4 питания, элементы 5 - 5смещения, ключи 6- б, блок 7 конт.роля, группу первых элементов И8 - 8, второй элемент И 9, дешиф"ратор 1 О, блок 11 синхронизации,элемент 12 развязки, блок 13 сравнения, третий элемент И 14, первую151 и вторую 152 шины признаковыхкоманд "Выключено", "Включено",шину 16 "Реализация" команд.30В предлагаемом варианте программный блок 1 (фиг. 2) содержит генератор 17 импульсов. восьмые элементы И 18 - 18 , счетчик 19, пер- .вые элементы 20, 20 , , 201, совпадения, количество которых равночислу формируемых блоков 1 управляющих команд, вторые элементы21, 2, 211, развязки, вторые шифраторы 22 22 , , 221вторые триггеры 231 23223%140по числу разрядов командного слова,девятые элементы И 241 2424 , пульт 25 управленйя,третий триггер 26,элементы 27 и27 задержкй времени и коммутирую щий элемент 28.Блоки 2 управления (фнг. 3)включают четвертый 29 и пятый 29элементы И, первый триггер 30 ишестой элемент И 31.О Блок 13 сравнения кодов (Фиг. 4)включает десятые элементы И 3232 , , 32, элементы 33"-, 3333 сравнения двоичных кодови одиннадцатый элемент И 34.Впок контроля 7 (фиг. 5) содержит сигнальное табло 351 35235, включающее двенадцатые, элементы И 361, 36, резистор 37 и1160369 5сигнальный транспарант 38, первые элементы 39, 39 , , 39 сравнения, седьмые элементы И 40, 40 , , 40, шиФратор 41 и второй элемент 42 сравнения.Пульт 25 управления (фиг. Ь) содержит ключ 43 выбора режима работы, четвертый триггер 44, кнопки 451 ф 452,, 45 кодонабирателя46, пятые триггеры 47,.47 л ф шифратор 48, элемент 49 задержки времени и тринадцатый элемент И 50,Устройство работает следующнмобразом.Программный блок 1 запускается в. работу нажатием ключа 43 (в сторону,АВТ), расположенного на пульте 25 управления, При этом переключается триггер 44, вследствие чего снимается напряжение с его инверсного выхода (с общей шины кодонабирателя 46) и подается потенциальный сигнал на входы элементов И 24 24 , 24 и 18. Последний открывается и импульсы напряжения свыхода генератора 17 начинают поступать на вход счетчика 19. Каждыйиз элементов 20, 20совпадения настроен йа определенную временную установку, по истечении которой он .Формирует на своемвыходе импульс напвяжения, поступающий на вход соответствующего шифратора 22, 22 , , 22 где он преобразуется в кодовую команду, .обозначающую ее адрес, например порядковый номер блока 2 управления, состояние которого необходимо изменить, и признак исполнения. Адресная информация, например, в видедвоичного либо двоично-десятичного . кода, поступает на информационныевходы триггеров 23, , 23, апризнаковая - на вход одного изтриггеров 23, 23 . Одновременноуправляющий импульс напряжения свыхода элемента 20 через элемент21 развязки транслируется на входыэлементов 18 и 27, посредствомкоторых он поочередно коммутируетсяна шину 16 (реализации команд),. азатем после срабатывания элемента27 задержки - на шину записи триггерои 23, , , 23 (через элемент Я 18 з). По поступлении этого импульса триггеры, информационные входы которых имеют электрические сигналы . соответствующие, например, логической "1", переключаются в единичшифратора 4.1, преобразуется в адресный код и передается для сравнения на второй информационный вход блока 13.Сравнение кодов в блоке 13.происходит при полностью исправной схеме трансляции управляющей командына участке "Выходы программногоблока - вход блока 2 управления",Переключение блока 2 в рабочеесостояние осуществляется в моментформирования очередной управляющей.команды в программном блоке 1. Приэтом импульс напряжения с выхода 5соответствующего элемента 20,Ъ201 совпадения через элемент 2121 развязки и элемент И 18поступает на шину 16 реализациикоманд, вследствие чего открывается элемент И 9 и появляется электрический сигнал на входе 15 "Включено" В блоке 2 адресный и признаковый сигналы суммируются элементомИ 29, переключая в единичное сос" 15тояние триггер 30 и тем самым открывая элемент 31. В цези исполнительного механизма 3 появляетсяэлектрический ток, под действиемкоторого он переводится в рабочее 20состояние, а на элементе 5, смещения создается падение напряжения,открывающее электронный ключ 6, .На первый вход блока контроляпоступает сигнал обратной связи, 25подтверждающий включение исполнитель.ного механизма 3, где он трансформируется в адресный код и вновьепередается в блок 13 для контроляисполнения команды. А именно: наэлементе 39 он сравнивается е еди 1ничным сигналом, транслируемым свыхода 16 через элемент 42 на другой вход элемента 39 и на выходепоследнего формируется логическаяй нэлемент И 40 продолжает35чоставаться открытым (сигнал напервом входе блока контроля 7 при"сутствует до снятия .команды "Реализация".) и поэтому нд выходе шифратора 41 адресный код остается неизменным.По истечении промежутка времени,равного настройке элемента 27задержки, элемент И 18 закрывается, а элемент 18 открывается, чтоследующим образом видоизменяетсостояние схемы: снижается напряжение шины 16 "Реализация", в триггеры 23 .23 записываетсяновая кодовая команда, поступлениекоторой на соответствующий блок2 управления контролируется автоматически и визуально в указаннойпоследовательности, транспарант 38, на время включения исполнительногомеханизма 3 остается запитаннымчерез гасящий резистор 37 и горит,например, в полнакала (участок с - э рис, 7).Если записанная триггерами 23,23, очередная команда предназначена для выключения какого-либо исполнительного механизма, напри-. мер., 3, то контрольный блок 7 следующим образом преобразует ее в ад- ресный сравнивающий код: сигнал на выхопе элемента 42 сравнения равен логической "1", так как на один из его входов поступает напряжение с выхода триггера 23блока 1 (на выходе 15, ); сигнал на выходе элемента 39 сравнения, относящегосячк первому каналу управления также равен логической "1", поскольку на первьпЪ вход блока 7 в это время поступает напряжение с выхода (электронного) ключа 6; элемент И 401 открывается с частотой настройки мультивибратора 11 за счет поступления на первый вход адресного сигнала с выхода блока 2; в интервалы времени, соответствующие открытому состоянию элемента И 40 на выходах шифратора 4 формируется адресный код, который транслируется для сравнения в блок 13; напряжение на транспаранте 38 изменяется так, как это показано на фиг. 7 (участок с - С,), придавая его свечению специфическую окраску и предунреждая тем самым операторов о поступлении на блок 2 управляющей команды с признаком "Включено ; вФ момент реализации этой команды на второй вход элемента 42 сравнения поступает сигнал с шины 16 и на его выходе формируется логический 0; после обесточивания исполнительного механизма 3 , выключается электронный ключ 6 , вследствие чего снимается электрический сигнал с первого входа блока 7, но сигнал на выходе элемента 39 сравнения продолжает оставаться равным логи" ческой 1 и поэтому остается открытым элемент И 40 (до снятия коман.ды "Реализация"); адресный код на выходе шифратора 4 1 остается неизменным, что обеспечивает автоматический контроль исполнения командыблоком 2.Если адресные коды, поступающие на первую и вторую группы входов блока 13 не сравнились по какой-либо причине, например из-за отсутствия160369 10системе счисления, .Набранная кодовая команда запоминается триггерами 47 .47 и через шифратор48 адресуется на выход программного блока 1. Оператор пульта 25,убедившись в правильности набора. кода по прерывистому загоранию соответствующего транспаранта на табло 35, реализует команду нажатием 10 клавиши 45 . При этом открываетсяэлемент И 50 и возбуждается импульс напряжения на выходе 16, апо истечении промежутка времени,равного настройке элемента 49, об 1 нуляются триггерь 1 47,, 47 ЗНприводя схему пульта 25 в исходйоесостояние. Для выключения какоголибо исполнительного механизмадополнительно нажимает клавишу 451,20 9сигнала обратной связи с соответствующего ключа 6, то закрываетсяэлемент И 34 и на его инверсномвыходе формируется сигнал отбоя,который транслируется на вход прог.раммного блока 1 и далее черезэлемент 27 задержки, необходимый1для компенсацИи инерционности срабатывания блбков 2 управления и.например, ключей 6 на вход обнуления триггера 26. Носледний закрывает элементы И 18, 18, вследствие чего счетчик 19 прекращает отсчет времени и исключается записьновой команды в триггеры 23,231 Упра ение техпроцессомприостанавливается и может бытьпродолжено после устранения неисправности замыканием коммутирующего элемента 28.Для переключения устройства врежим ручного управления изменяютсостояние триггера 44, например,нажатием ключа 43 в сторону ручкиуйравления, расположенного на пульте 25,При этом снимается сигнал с вторых входов элементов И 18, 24,ф 24 тем самымработы йрограммный блок 1, и подается. напряжение на общую шину кодонабирателя 46. Для включения како-,го"либо исполнительного механизмаоператор нажимает три кнопки 45ф1 45 по одной в старшемсреднем и младшем разрядах - такимобразом, чтобы сочетание обозначаемых ими цифр соответствовало порядковому номеру включаемого исполнительного механизма в десятичной Таким образом, введение в устройство предупредительной сигнализации адреса поступления управляющих команд, во-первых, повьннает его надежность за счет контроля исправности тракта трансляции командных сигналов на блоки управления до реализации команд, и во-вторых, позволяет оператооам более акЗ 0 тивно вести контроль за ходом технологического процесса и изменениемего функциональных параметров, апри необходимости своевременновмешиваться в неге с целью предотвращения выдачи в объект управлениявэаимопротиворечивых команд. Крометого, наличие такой сигнализацииисключает брак со стороны обслуживающего персонала при управленииобъектом с пульта оператора.