Система для контроля и управления

,Н.ТкаГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления ипро;изводства(56) Авторское свидетельство СССР Вф 1070556, кл. С 06 Р 11/00, 1983.Авторское свидетельство СССР У 883911, кл. С 06 Р 11/26, 198 1. (54) СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к ооласти автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах контроля и управления перемещением объектов в АСУТП. Цель изобретения - расширение области применения и новы. шение достоверности контроля путем обеспечения возможности количественного определения времени запаздывания (опережения) реакции объекта кон.,троля и формирования в соответствиис этим управляющих воздействий, обеспечения воэможности коррекции формируемых управляющих воздействий приизменении в процессе эксплуатацииФхарактеристик датчиков информации.Система для контроля и управления содержит блок задания режима, блок синхронизации, блок индикации, блок определения знака, два формирователяимпульсов, два делителя, частоты, первый, второй, третий и четвертые счетчики Импульсов, и блоков коррекции,два коммутатора, первый, второй, третий и четвертый элементы И, два элемента ИЛИ. Цель изобретения достигается введением блока индикации, двухформирователей импульсов, делителейчастоты, блоков коррекции, третьихн четвертых счетчиков импульсов,цвух коммутаторов, третьих и четвертых элементов И, второго элементаИЛИ. 4 з.п. ф"лы, 10,ил, 12707 б 7Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления перемещением сложных объектов в АСУ ТП.Цель изобретения - повьппение достоверности контроля и расширение области примененияНа фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой системы для контроля и управления; на фиг.2 - схема блока задания режима; на фиг.З -схема блока синхронизации; на фиг.4 - схема блока индикации; на фиг.5 - схема блока определения знака; на фиг.б - схема первого формирователя импуль-. сов; на фиг.7 - схема второго формирователя импульсов; на фиг.8 - схема блока коррекции; на фиг.9 и .10 - временная диаграмма работы системы,Система для контроля и управления (фиг. 1) содержит блок 1 задания режима, блок 2 синхронизации, блок 3 индикации, блок 4 определения знака, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, первый 7 и второй 8 делители частоты, первый 9 и второй 10 счетчики импульсов (счетчики начального отсчета), третий 11 счетчик импульсов (счетчик задания коэффициента коррекции), четвертые 12 - 12 счетчики импульсов, блоки. 13 - 13 коррекции, первый 14 и второй 15 коммутаторы, третьи 16 - 16 и четвертые 17 - 17 элементы И, первый И элемент И 18, второй элемент И 19, первый 20 и второй 21 элементы ИЛИ.Входы системы: вход "Нулевая отметка" 22, контрольный вход 23.Выходы системы: выход 24 "Наладочный режим", выход 25 "Основной режим", выход 26 синхронизации, пер-. вый и второй выходы контроля системы 27 и 28, установочный выход 29, входы и выходы блоков системы 30-45,Блок 1 задания режима (фиг.2) содержит первый триггер 46 (триггер наладочного режима), второй триггер 47 (триггер основного режима), третий триггер 48 (триггер управления), регистр 49 (тумблерный регистр), первый 50 и второй 51 элементы И, первый 52 и второй 53 элементы ИЛИ, генератор 54 единицы, первый 55, второй 56, третий 57 и четвертый 58 одновибратор, элемент 59 задержки, первый .60, второй 61, третий 62 и четвертый 63 ключи, переключатель 64.5 1 О 5 20 25 30 35 40 Блок 2 синхронизации (фиг.3) содержит первый 65 и второй 66 счетчики импульсов, генератор 67 импульсов, первый 68 и второй 69 триггеры, первый 70, второй 71 и третий 72 элементы И. Блок 3 индикации (фиг.4) содержит счетчик 73 импульсов, регистр 74, триггер 75, элемент И 76, элемент ИЛИ 77, формирователь 78, первый 79 и второй 80 узлы индикации, первый 81 элемент индикации, содержащий элемент НЕ 81 и индикатор 81, а также индикаторы 82-84. Блок 4 определения знака (фиг.5) содержит первый 85 и второй 86 триггеры, первый 87 и второй 88 элементы И, одновибратор 89. Первый формирователь 5 импульсов (фиг.б) содержит триггер 90, первый 91, второй 92, третий 93 элементыИ, элемент ИЛИ 94 и одновибратор 95. Второй формирователь 6 импульсов (фиг.7) содержит первый 96 и второй 97 триггеры и первый 98, второй 99 и третий 100 элементы И.Блок 13 коррекции (фиг,8) содержит коммутатор 101, первый 102 и вто; рой 103 элементы И, элемент ИЛИ 104Входы и выходы, элементов блока 105и 106.Суть дисциплины функционирования, реализуемой в системе, заключается в следующем.В наладочном режиме осуществляется проверка датчиков объекта и производится оценка их характеристик. При этом определяется количество импульсов Н, формируемых ими за один пол" ный цикл перемещения (поворота) объекта контроля . Вследствие "старения"их количество М может превосходитьвеличину Бд, соответствунзцую коли"честву импульсов, которые должныбыть действительно выданы за одинцикл .перемещения объекта контроля. Производится вычисление коэффициЕнта коррекции, являющегося функциейВиИКкдо фф д)Действительно, значение коэффициента коррекции Кдр затеи хранитсяв течение основного режима работы 55 объекта.В основном режиме осуществляетсяопределение отклонения во временифронта сигнала С , поступающего отз 1270 объекта контроля по отношению к эталонному сигналу зц(г) : , - . (2)Величина И(С) является контролиру. емым параметром, в соответствии с которым выдается определенное число импульсов, пропорциональное И(с) 767 4нал). Импульсы с выхода элемента И 18 постуцают в счетчик 9, который отсчитывает их общее число между двумя сигналами нулевой отметки. После прихода на вход элемента ИЛИ 21 следующего сигнала в счетчик 9 будет записано М импульсов, число которых определяется следующим выражением:(3) М(г.)М (5) где М- допустимое значение рассогласования.Если М(с) ) Мод, что свидетельствует об аварийном режиме функционирования объекта, производится отхлючение системы.Система для контроля и управления работает следующим образом.В исходном состоянии все элементы памяти находятся в нулевом состоянии. Цепи установки исходного состояния условно не показаны. Система работает в двух основных режимах: наладочном, который включает подрежим вычисления кода коррекции, и основном. В наладочном режиме осуществляется определение кода коррекции датчиков. После нажатия кнопки 63 на выходе 24 блока 1 задания режима появляется единичный сигнал, которым объект контроля переводится в наладочный режим, В результате на выход 39 формирователя 5 начинают поступать импульсы, несущие информацию с датчиков контроля объекта. После прихода сигнала на вход элемента ИЛИ 21, который соответствует исходному положению объекта контроля, снимается запрет на запись информации в счетчике 9 (на выходе 29 блока 1 задания режима появляется нулевой сигЭО 40 50 где- коэффициент пропорциональности,С учетом определенного действительно значения коэффициента Коя производится коррекция величины М(С) 15М (С) = К" М, (4) где ф в . операция коррекции.Таким образом, на выход системы поступает управляющий сигнал, пара метры которого соответствуют состоянию объекта с учетом "старения" его датчиков контроля.В ходе основного режима производится проверка выполнения условия 25 1 у 1 о(6) где И - суммарное фактическое чис 9ло импульсов, поступившИхна вход счетчика 9 междудвумя сигналами на входеэлемента ИЛИ 21;И - число импульсов соответ-.оФствующих одному циклу перемещения (поворота) объекта при использовании эталонных датчиков.Поскольку известна максимально возможная величина Б о то разряд" ность г счетчика 9 выбирается следующим образом:г ) 11 ое Я (7) где 1 К - ближайшее целое число, неменьшее, чем Ы .Блок 1 задания режима затем формирует сигнал на выходе 30, которым код 1., записанный в счетчике 9, передается в счетчик 10. Затем счетчик 9 обнуляется сигналом с выхода 29 блока 1 задания режима (фиг.9) . При этом сигналом с входа 22 также обнуляются элементы памяти блоков 4- 16 и запрещается выдача импульсов на выходах 26-34 и 35 блока 2 синхронизации.После этого система переходит в ,режим вычисления коэффициента коррекции. Запись информации в счетчик 10 приводит к тому, что появляется единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 20. Этим сигналом разблокируетея элемент И 19 и импульсы с выхода 33 блока 2 синхронизации через делители 7 и 8 начинают поступать на вычитающие входы счетчиков 10 и 11.К моменту обнуления счетчика 10 в счетчике 11 будет записан код коэффициента коррекции, который определяется выражением 10 - 1 т, (8) коР " КЕ где К (К ) - коэффициенты деления блоков 7 (8);5 12п - число десятичных раэря.дов счетчика 11.При и = 6, М = 360000, коэффициенты деления блокови 8 выбираются следующим образом: К = 100, К =36.После обнуления сче.чика 10 навыходе элемента ИЛИ 20 появляетсянулевой сигнал, которым блокируетсяэлемент И 19. Этот сигнал поступаеттакже на входы блока 1 задания режима и блока 3 индикации,Если система работает в ручном ре.аиме, то по засвечиванию индикатора81 блока 3 индикации основной режиминициируется кнопкой 6 1. При этом может быть .также зафиксировано значение коэффициента коррекции с помощью узла 79 индикации.Если система работает в автоматическом режиме, то сигнал, формируемый одновибратором 55, устанавливает в единичное состояние триггер 47.С появлением сигнала на выходе 25блока 1 задания режима система переходит в основной режим функционирования. По сигналу на выходе 25 производится включение объекта контроля в основной режим функционирования и вновь разрешается выдача импульсов на выходах 34,35 и 26 блока2 синхронизации. С выхода 26 поступают эталонные стимулирующие сигналына вход объекта контроля и входыблоков 4-6,Затем производится контроль моментов поступления сигналов на вход23. Если И (С) = 1 -0 (2), то появляется единичный сигнал на выходе36 блока 4 (фиг,10), который разрешает прохождение импульсов с выхода 35блока 2 через блок 5. Если я (й) ( О,то блок 4 формирует сигналы на выходах 37 и 38, по которым блок 6 вырабатывает последовательность импульсов на выходе 40,Число импульсов на выходе 39 (40)блока 5 (6) пропорционально величинеР(й), Последовательность импульсовпоступает на один из счетных входовсчетчика 12 , управляющие входы1коммутатора 14 (15) и входы блока 3индикации. Блоки 13 - 13 коррекцииов соответствии с кодом, записаннымвсчетчике 11, формируют сигналы навыходах 43. и 44; таким образом, чтона выход 25 (26) системы проходит 70767часть импульсов М, выдаваемых блоком 5 (6).Величина М. зависит от значениякоркоэффициента коррекции.Принцип действия блока 13 коррекции поясняется таблицей. Данная таблица описывает формирование сигналов на выходе 43 узла13коррекции, Если обозначить сигна 1лы на выходе 41 через с- о а сиг 1тналы на выходе счетчика 12 ф черезто логическая функция, описывающая работу узла по выходу 43; 5 будет иметь вид 8 = еч 1 ЧЬЧК, (9)где е = я Оч (10)= С 1 йй, 1(14)Так как импульсы на всех выходахблоков 13; коррекции на коммутаторах 25 14 и 15 собираются по ИЛИ, необходимо, чтобы импульсы младшей декады отсутствовали при наличии переноса встаршую декаду при любом коэффициенте коррекции. Как следует иэ таблицыэтому условию удовлетворяет четвертый импульс счетчика 12. Тогда сигнал переноса формируется по следующему правилу4 05 Ч(15) Э 54524Логические функции (9) - (15) реализуются элементами блока 13 коррек 1ции (фиг,9)Логические Функции (9)(13) реализуются коммутатором 01, О логическая функция (14) - элементамиИ 102, 103 и ИПИ 104, логическаяфункция (15) - элементом И 102.Коммутаторы 14 и. 15 реализуют следующие логические функции:(17)Ь; л о .з 1 фи обеспечивают вьдачу откорректированных импульсных последовательностей на выходы 25 и 26 системы. Элементы И первой и второй групп предназначены для управления импульсов в счетчики 124 - 12 , причем 55 8Ялл, если 1. =3 618 ,Я ., если 1=2 п61-л 4л(19)где Б 4.(Б, ) - значение сигнала на461выходе элемейта И 16; (17).Если в процессе функционирования произойдет переполнение счетчика 73, то срабатывает триггер 75 и элемент 84 индикации, сигнал с выхода 45 бло. 10 ка 3 синхронизации поступает в блок 1 задания режима и производит останов системы вследствие отказа объекта.Таким образом, система позволяет 15 корректировать информацию о состоянии объекта с учетом изменения харак. теристик его датчиков. Эффективность состоит в обеспечении высокой достоверности контроля и более широкой 20 области применения, поскольку оцодает воэможность уменьшить вероятность неправильной классификации состояния объекта, увеличить срок эксплуатации предлагаемой системы и 25 распространить область ее использования на систему ЛСУ ТП, работающие в реальном масштабе времени и пе имеющие воэможности частого технцчес. кого обслуживания. 30Формула изобретения1. Система для контроля и управления, содержащая блок определения знака, первый элемент И, подключенный выходом к счетному входу первого счетчика импульсов, второй элемент И, связанный первым входом с первым управляющим выходом блока синхронизации, второй счетчик импульсов, соединенный выходами с входами первого элемента ИЛИ, а синхровходом - с пер.вым выходом "Запись" блока задания режима, подключенного первым .входом к входу "Нулевая отметка" системы, а установочным выходом - с установоч. ным входом первого счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ а я с я тем,с цел повышения дсверос 5 контроля и расширения области применения, в нее введены блок индикации, два формирователя импульсов, два делителя частоты, и блоков коррекции, два коммутатора, третий и и-четвертых счетчиков импульсов, (и) третьих и четвертых элементов И и второй элемент ИЛИ, подключенный пеэвым входом к первому входу первого элемента И, к выходу "Наладочный режим блока задания режима ц к выходу "Наладочный режим" системы, вторым входом - к выходу "Основной режим" блока задания режима и к выходу Основной режим" системы, а выходом - к входу блока синхронизации, связанного вторым управлякщим выходом с выходом синхронизации системы, с входом "Эталон" блока определения знакаи с первыми управляющими входами первого и второго формирователей им" пульсов, третьим и четвертым управляющими входами - с вторыми и третьими управляющими входами соответственно первого и второго формирователя импульсов, подключенного информационным входом к третьему выходу блокаопределения знака, связанного первыми вторым выходамц соответственно с первым ц вторым информационными входами первого формирователя импульсов, а контрольным входом - с контрольным входом системы, подключенной первым и вторым контрольными выходами соответственно к выходу первого коммутатора ц к выходу второго коммутатора, соединенного управляющими входами с первым входом первого из четвертых элементов И, с первым входом блока индикации, с выходом второго формирователя импульсов и с вычитающцм входом первого из чет", вертых счетчиков импульсов, подключенного суммирующим входом к выходу первого формирователя импульсов, к второму входу первого элемента И, квторому входу олока.индикации, к первому входу первого цз третьих элементов И и к управляющим входам первого коммутатора, установочные входы всех четвертых счетчиков импульсов подключены к первому входу блока задания режима, а выходами - к первым входам соответствующих блоков коррекции, соединенных вторыми входами с третьими входами блоха индикации и с соответствующими выходаьи третьего счетчика импульсов, связанного счетным входом с выходом второго делителя частоты, синхровходом - с вторым выходом "Запись" блока задания режима, а информационными входами - с выходами "Код коррекции" блока задания режима, подключенного вторым входом к выходу блока индикации, связанного четвертым входом гтретьим входом блока задания режимас выходом первого элемента ИЛИ и свторым входом второго элемента И,соединенного выходом с входом второго делителя частоты и с входом первого делителя частоты, подключенного выходами к счетному входу второгосчетчика импульсов, связанного информационными входами с выходамипервого счетчика импульсов, причем 10первый выход каждого блока коррекции соединен с соответствующими информационными входами первого и второго коммутаторов, а второй выходкаждого -го (=1 п) блока коррекЦии подключены к вторым входам 1-хтретьих и четвертых элементов И(1=1 п), выходы которых поцключены к входам соответственно, ( ++ 1)-х третьих и четвертых элемен- щотов И, выходы (и) - х третьих и четвертых элементов И связаны соответственно с суммирующим и вычитающимвходами и-го из четвертых счетчиковимпульсов. 252. Система, по п.1, о т л и ч а -ю щ а я с я тем, что блок заданиярежима содержит элемент задержки,три триггера, четыре одновибратора,четыре ключа, тумблерный регистр,два элемента ИЛИ, два элемента И, переключатель и генератор единицы,подключенный выходом к первым выводам всех ключей переключателя, тумблерного регистра и к "У и "К" вхо 35дам третьего триггера, подключенного С-входом к выходу первого элемента ИЛИ, инверсным выходом - к установочному выходу блока, к первому входу первого элемента И, а прямым выходом - к первому входу второго элемента И, соединенного вторым входомс первым входом блока и с вторымвходом первого элемента И, а выходом - с первым выходом Запись" блока, с входом элемента задержки и сК-входом первого триггера, связанного прямым выходом с третьим входомпервого элемента И и с выходом "Наладочный режим" блока, соединенноговыходом Основной режим" с прямымвыходом второго триггера, подключен-.ного 3-входом через нормально-замкнутый контакт переключателя к выходу первого одновибратора, а черезнормально-разомкнутый контакт - квыходу третьего одновйбратора,К-вход второго триггера подключен к выходу второго элемента ИЛИ, соединенного первым входом с вторым входом блока, связанного третьим входом с входом первого одновибратора, а вторым выходом Запись" - с выходом второго одновибратора, причем вторые выводы первого, второго, третьего и четвертого ключей связаны соответственно с входами второго и третьего одновибраторов, вторым входом второго элемента ИЛИ, входом четвертого одновибратора, подключенного выходом к Б-входу первого триггера, вторые выводы тумблерного регистра соединены с выходами "Код коррекции" блока, а выход элемента задержки подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, связанного вторым входом с выходом первого элемента И.3, Система по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок синхронизации содержит два счетчика импульсов, два триггера, три элемента И и генератор импульсов, подключенный выходом к первому управляющему выходу блока и к счетному входу первого счетчика импульсов, связанного с первым входом первого элемента И, соединенного вторым входом с входом блока, а выходом - с С-входом первого триггера и с первыми входами второго и третьего элементов И, подключенных вторыми входами соответственно. к прямому и к инверсному выходам первого триггера, а выходами - соответственно к четвертому и третьему управляющим выходам блока, соединенного вторым управляющим выходом с прямым выходом второго триггера, связанного С-входом с выходом второго счетчика импульсов соединенного счетным входом с инверсным выходом первого триггера. ч. Система по п,1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что блок определения знака содержит два элемента И, два триггера и одновибратор, соединенный выходом с третьим выходом блока, а входом - с вторым выходом блока и с прямым выходом второго триггера, подключенного Б-входом к выходу второго элемента И, а К-входом - к первому входу второго элемента И, к К-входу первого триггера, к первому входу первого элемента И и к контрольному входу блока, соединенного67 12рекции, первым информационным входом - к выходу элемента ИЛИ, а вторы-,ми и третьими информационными входами соответственно к первым и вторымразрядам первого входа блока, связанного первым, вторым и третьим разрядами первого входа с первым и вто- .рым инверсными и прямыми входами первого элемента И, соединенного выходом с вторым выходом блока и с первым входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу второгоэлемента И, связанного .первым ивторым входами соответственно с пер"вым и четвертым разрядами первоговхода блока.1 Число (код) в счетчике 12 Число(1001 11 12707 входом Эталон" с вторым входом второго элемента И и с вторым входом первого элемента И, подключенного третьим входом к инверсному выходу второго триггера, а выходом - к 3-входу первого триггера, соединенного прямым выходом с первым выходом блока, а инверсным выходом - с третьим входом второго элемента И.5, Система по п,1, о т л и ч а - 1 О ю щ а я с я тем, что каждый блок коррекции содержит два элемента И, элемент ИЛИ и коммутатор, подключенный четырьмя управляющими входами к четырем разрядам второго входа блока,15 выходом - к первому выходу блока кор 6 7 8 9110) 0111) 1000) 1001)