Устройство телемеханики

(5 ЮРГРсс ., г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ РС".1 А ВТОРСНОМУ ЕТЕЛЬ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТ(56) Иванченко Г. Е. Основы построения и расчета единой телемеханической системы угольной шахты. М.: Недра, 1976, с, 43, 47.Авторское свидетельство СССР1116448, кл. Сс 08 С 15/08, 1984.(54) (57) УСТРОЙСТВО ТЕЛЕМЕХАНИКИ, содержащее блок усилителей, выходы которого через первую линию связи соединены с реле, через замыкающие контакты которых объекты измерения подключены к второй линии связи, которая соединена с информационными входами аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с информационными входами первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, блок управления, состоящий из элемента И и инвертора, блок синхронизации, содержащий триггер, выход которого подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, выход первого инвертора соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, первый выход дешифратора соединен с первым входом элемента И-НЕ блока синхронизации, с входом инвертора и первым входом элемента И блока управления, с вторым входом второго коммутатора, с первым входом регистра сдвига, выход регистра сдвига подключен к управляющему входу первого коммутатора и второму входу элемента И блока управления, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора, вход десдифратора является первым управляющим входом устройства, вход первого инвертора блока синхронизации является первым входом синхронизации устройства, выход первого элемента И-НЕ блока синхронизации является первым управляющим выходом устройства, выходы инвертора и элемента И блока управления являются соответственно вторым и третьим управляющими выходами устройства, выход второго коммутатора является информационным выходом устройства, блок регистрации и отображения информации, вход которого является информационным входом устройства, формирователь запускающих импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем введения теле- регулирования объектов, в него введены третий и четвертый коммутаторы, первый и второй буферные регистры, усилитель, первый и второй элементы ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь, исссолнительньсе элементы, в блок синхронизации введены элемент ИЛИ и элемент ИЛИ-НЕ, выход второго инвертора соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу триггера, с вторым входом которого соединен выход элемента ИЛИ-НЕ, выход элемента И подключен к первому входу второго элемента И-НЕ блока синхрониваей зации, первые выходы первого буфер нос о СМР регистра соединены с соответствующими (входами цифроаналогового преобразователя р выход которого подключен к информационному входу третьего коммутатора, выходы которого через последовательно соединенные СЛ усилитель, третий провод линии связи и С соответствующий замыкающий контакт реле подключены к соответствующим исполнительным элемеьстам, первый, второй и третий выходы дешифратора соединены с первым фв входом четвертого коммутатора и соответствующими входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И блока синхронизации и входу формирователя запускающих импульсов, выход которого соединен с вторым входом четвертого коммутатора, первый выход ко1304050 торого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ блока синхронизации и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго буферного регистра, выход которого подключен к входу блока усилителей, второй выход четвертого коммутатора соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ блока синхронизации с первым входом первого буферного регистра, второй выход которого подключен к управляющему входу третьего коммутатора, третий выход четвертого коммутатора соединен с вторым входом второго элемента 1Изобретение относится к телемеханическим системам измерения, обработки их результатов и регулирования и может быть использовано для контроля параметров и регулирования технологических процессов в автоматизированных системах управления.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем введения телерегулирования объектов,На чертеже представлена функциональная схема устройства,Устройство содержит линии 1 и 1 связи, реле 2, замыкающие контакты 3 реле 2, объекты 4 измерения, блок 5 усилителей, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, выходы 7 АЦП, запускающий вход 8 АЦП, управляющий выход 9 АЦП, коммутаторы 10 и 11, микро-ЭВМ 12, шины 13 ввода микро-ЭВМ, шины 14 управления микро-ЭВМ, шины 15 синхронизации микро- ЭВМ, шины 16 сигнала сопровождения микро-ЭВМ, шины 17 вывода микро-ЭВМ, блок 18 синхронизации, формирователь 19 запускающих импульсов, регистр 20 сдвига, блок 21 управления, дешифратор 22, элемент ИЛИ-НЕ 23, триггер 24, элемент И 25, инвертор 26, элементы И-НЕ 27 и 28, элемент И 29, инвертор 30, шины 31 регистрации микро-ЭВМ, блок 32 регистрации и отображения информации, инвертор ЗЗ, элемент ИЛИ 34, элемент ИЛИ 35, элемент ИЛИ 36, коммутатор 37, буферный регистр 38, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 39, коммутатор 40, усилитель 41, исполнительные элементы 42, буферный регистр 43, шины 44 сигнала сопровождения вывода микро- ЭВМ, управляющие выходы 45 - 47 устройства, информационный выход 48 устройства, управляющие выходы 49 и 50 устройства, входы 5 и 52 синхронизации устройства, информационный вход 53 устройства. ИЛИ и запускающим входом аналого-цифрового преобразователя, управляющий выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ блока синхронизации, вторые входы первого и второго буферных регистров являк)тся вторым управляющим входом устройства, вход второго инвертора блока синхронизации является вторым входом синхронизации устройства, первый выход дешифратора соединен с вторыми входами элемента ИЛИ блока синхронизации, выход второго элемента И-НЕ подключен к второму входу регистра сдвига. 2Микро-ЭВМ 12 в соответствии с заложенной в нее программой организует поочередный опрос контролируемых пунктов, на которых расположены объекты 4 измерения (датчики контролируемых величин) и исполнительные элементы 42 (локальные регуляторы технологических процессов), измерение контролируемых величин, вывод необходимых данных в блок 32 регистрации и отображения информации, формирование с учетом результатов измерений сигнала телерегулирования и его передачу, изменение в необходимых случаях тактики опроса объектов 4 измерения и передачи сигналов телерегулирования.В режиме опроса объектов 4 телеизмерения микро-ЭВМ 12 выставляет на шинах 14 управления код, соответствующий этому режиму, а на шинах 17 вывода последовательно во времени формирует кодовые комбинации сигналов, соответствующие кодам объектов 4 измерения. На выходе дешифратора 22 появляется сигнал единичного уровня, который, поступая на первый вход регистра 20 сдвига, на второй вход второго элемента И-НЕ 27, на первый вход триггера 24 через элемент ИЛИ 34 блока 18 синхронизации, на первый вход элемента И 29 блока 21 управления, на второй вход элемента И 25 блока 18 синхронизации через элемент ИЛИ 35, подготавливает их для последующего переключения. Этот же сигнал подается на управляющий вход второго коммутатора 11 и разрешает его работу. После инвертирования этого сигнала инвертором 30 на его выходе появляется сигнал нулевого уровня.Сигнал с выхода дешифратора 22 поступает на вход формирователя 19 запускающих импульсов. Прямоугольный импульс единичного уровня с выхода формирователя 19 поступает на вход коммутатора 37, который в соответствии с управляющим сигналом,5 О 15 20 25 30 35поступающим с выхода дешифратора 22, посылает его в соответствующую выходную линию (в данном случае на третий выход).Далее этот сигнал поступает через элемент ИЛИ 36 на первый (стробирующий) вход буферного регистра 43. При этом в регистре 43 записывается код, выставленный на шинах 17 вывода,С выхода регистра 43 код поступает на вход блока 5 кодовых усилителей и после усиления - на кодовые жилы линий 1 связи. При этом срабатывает соответствующее реле 2 и своими контактами 3 подключает объект 4 измерения (датчик) через информационные жилы линии связи к шине ввода ,аналого-цифрового преобразователя 6. Поступающий на запускающий вход 8 аналогоцифрового преобразователя импульс с выхода коммутатора 37 разрешает его работу.Одновременно с появлением кодовых комбинаций на шинах управления 14 и вывода 17 микро-ЭВМ 12 выдает сигнал для подтверждения ее готовности к вводу данных с аналого-цифрового преобразователя 6, Он появляется на шинах 15 синхронизации ввода-вывода и имеет значение логического О, когда микро-ЭВМ готова для ввода. Этот сигнал инвертируется инвертором 26 и подается на первый вход элемента И 25. С выхода этого элемента сигнал, равный логической 1, поступает на вход элемента И-НЕ 28, а также на вход элемента И-НЕ 27.Сигнал нулевого уровня с выхода элемента 27 подается на второй (стробирующий) вход регистра 20 сдвига, Наличие этого сигнала определяет исходное состояние регистра 20 сдвига. При этом он переключает коммутатор 1 О таким образом, что на его выход пропускается первая декада преобразованного в дискретный вид аналого-цифровым преобразователем 6 сигнала, поступающего от объекта 4 измерения.Находясь в исходном состоянии, регистр 20 сдвига посылает нулевой сигнал на второй вход элемента И 29. Сигнал на его выходе имеет в этом случае уровень логического О и не влияет на состояние второго коммутатора 11, который пропускает первую декаду вводимого числа на шины 13 ввода микро-ЭВМ.Одновременно блок 21 управления формирует на соответствующих линиях шин 13 ввода код команды, на которой данная декада должна быть записана в десятичный регистр микро-ЭВМ 12. Однако микро-ЭВМ 12 не осуществляет сразу ввод выставленного байта информации на линиях шины 13 ввода. Она ожидает прихода синхронизирующего сигнала сопровождения вводимых по шине ввода данных и подтверждения поступления данных по шине вывода.Этот сигнал поступает в микро-ЭВМ 12 после того, как аналого-цифровой преобразователь 6 заканчивает процесс преобразования аналоговой измеряемой величиныв дискретный вид и выдает сигнал единичного уровня на выходе 9 об окончании преоб. разования. Этот импульс поступает на третий вход элемента ИЛИ-НЕ 23. С его выхода импульс нулевого уровня поступает на второй вход триггера 24 и переключает его.На выходе триггера 24 появляется сигнал единичного уровня, который удерживается до снятия единичного сигнала, поступающего на его первый вход с выхода элемента ИЛИ 34. Сигнал единичного уровня с выхода триггера 24 поступает на вход элемента ИНЕ 28 блока 18 синхронизации. В результате на его выходе появляется сигнал нулевого уровня, который посылается как сигнал сопровождения ввода на шины 16 микро- ЭВМ 12. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После прихода этого сигнала микро-ЭВМ 12 осуществляет ввод байта данных, выставленного на шинах 13 ввода, и снимает при этом синхронизирующий сигнал подтверждения готовности с шин 15 синхронизации ввода-вывода. Это приводит к тому, что на выходе элемента И 25 сигнал принимает значение логического О, а на выходе элемента И-НЕ 27 - значение логической 1. При этом регистр 20 сдвига переключает первый коммутатор 10 так, что он пропускает на свой выход вторую декаду числа, выставленного на шинах 7 вывода аналого-цифрового преобразователя 6. Второй коммутатор 11 при этом остается в исходном состоянии. Таким образом, на шинах 13 ввода микро-ЭВМ появляется второй байт информации.Блок 18 синхронизации автоматически снимает сигнал сопровождения вводимых данных на шинах 16 микро-ЭВМ после того, как микро-ЭВМ снимает сигнал подтверждения готовности с шин 15 синхронизации ввода-вывода. Это связано с тем, что на входе элемента И-НЕ 28, соединенного с выходом элемента И 25, входящих в состав блока 18 синхронизации, исчезает сигнал единичного уровня, а следовательно, на выходе элемента И-НЕ 28 появляется сигнал логической .После введения выставленной на шшнх ввода 13 информации и ее обработки микро. ЭВМ 12 вновь переходит в режим готовности к вводу информации, устанавливая соответствующий сигнал готовности на шинах 15 (сигнал принимает уровень логического нуля). Это приводит к появлению сигнала с уровнем, равным логическому нулю на втором входе регистра 20 сдвига (при этом регистр подготавливается к последующему переключению), а также к повторному появлению сигнала сопровождения на шинах6 микро-ЭВМ. С его приходом микро-ЭВМ 12 осуществляет ввод второго байта информации, выставляемого на шине ввода 13. Далее процесс повторяется циклически столько раз, сколько десятичных знаков преобразованной в дискретный вид величины сигнала, поступающего от объекта измерения, необходимоввести. При этом каждый раз, когда микро- ЭВМ вводит очередной байт информации и снимает сигнал готовности ввода на шинах 15 синхронизации ввода-вывода, происходит сдвиг записанного числа в регистре 20 сдвига. После ввода последней декады измеренной величины на выходе регистра сдвига, связанном с вторым входом элемента 29, появляется сигнал единичного уровня, а первый коммутатор О запирается. На выходе элемента 29 появляется сигнал логической единицы. Он поступает на вход второго коммутатора 11, а также непосредственно на линию шины ввода 13 микро-ЭВМ. При этом на шинах ввода 13 формируется команда, сообщающая микро-ЭВМ, что ввод окончен и следует дальше продолжать работу по заложенной в ней программе. Ввод этой команды в микро-ЭВМ осуществляется как и раньше по приходу сигнала сопровождения на шины 6 от блока 18 синхронизации. В режиме телерегулирования устройство работает в два этапа,На первом этапе на шинах 14 управления микро-ЭВМ 12 выставляет код, соответствующий первому этапу режима телерегулирования, а на шинах 17 вывода - код соответствующего исполнительного элемента 42, которому будет передаваться сигнал регулирования. Г 1 ри этом на выходе дешифратора 22, а следовательно, на выходе элемента ИЛИ 35 появляется сигнал единичного уровня, который поступает на вход формирователя 19 запускающих импульсов и на второй вход элемента И 25, подготавливая его для последующего переключения. Сигнал единичного уровня с выхода дешифратора 22 переключает коммутатор 37 таким образом, что последний посылает поступивший на его вход единичный импульс с выхода формирователя 19 запускающих импульсов на его первый выход, Таким образом, единичный импульс поступает на первые входы элемента ИЛИ 36 и элемента ИЛИ-НЕ 23. С выхода элемента ИЛИ 36 единичный импульс поступает на первый вход буферного регистра 43. При этом в нем записывается код исполнительного элемента, выставленный микро-ЭВМ 12 на ее шинах 17 вывода. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 23 появляется импульс нулевого уровня. Вывод данных из микро-ЭВМ 12 сопровождается установлением двух сигналов синхронизации (сигнала подтверждения готовности на шинах 15 синхронизации ввода-вывода и сигнала сопровождения вывода на шинах 44) в нулевой уровень. Эти два сигнала после прохождения через инверторы 26 и 33, уже как единичные, поступают на первые входы соответственно элементов 25 и 34 блока 18 синхронизации.С выхода элемента ИЛИ 34 единичный сигнал поступает на первый вход триггера 24 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 и подготавливает его для последующего переключения, Г 1 осле поступления импульса нулевого уровня на второй вход триггера 24 с выхода элемента ИЛИ-НЕ 23 триггер переключается и сохраняет свое состояние дО исчезновения сигнала единичного уровня на его первом входе.Выходной сигнал триггера 24 единичного уровня поступает на вход элемента И-НЕ 28 и вызывает появление на его выходе сигналанулевого уровня, являющегося сигналом синхронизации, который подается на шины 16 микро-ЭВМ (этот сигнал в данном случае подтверждает поступление данных по шине 17 вывода). После прихода этого сигнала микро-ЭВМ 12 переходит к второму этапу режима телерегулирования.Одновременно код исполнительного элемента с выхода буферного регистра 43 поступает на вход блока 5 кодовых усилителей и после усиления - на жилы линии 1 связи. При этом соответствующее реле 2 со своими контактами 3 подключает через информационные жилы линии 1 связи соответствующий исполнительный элемент 42 к выходу усилителя 41.На втором этапе режима телерегулирования производятся формирование и передача собственно сигнала телерегулирования. При этом микро-ЭВМ 12 выставляет на шинах 14 управления код второго этапа режима телерегулирования, а на шинах 17 вывода - код (число), из которого будет получен аналоговый сигнал телерегулирования.Сигнал единичного уровня появляется на выходах дешифратора 22 и элемента ИЛИ 35. С выхода элемента ИЛИ 35 сигнал поступает на вход формирователя 19 запускающих импульсов и на второй вход элемента И 25 блока 18 синхронизации.Коммутатор 37, управляемый сигналом с выхода дешифратора 22, пропускает импульс от формирователя 19 запускающих импульсов на свой второй выход, который далее поступает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 23, что приводит к появлению импульса нулевого уровня на его выходе, и на первый вход буферного регистра 38. При этом код, выставленный микро-ЭВМ 12 на своих шинах 17 вывода, записывается в буферном регистре 38. С выхода регистра 38 по семи выходным линиям этот код подается на вход цифроаналогового преобразователя 39, где он преобразуется в аналоговый сигнал соответствующей величины. Восьмая выходная линия буферного регистра 38 подключена к управляющему входу коммутатора 40, который в зависимости от сигнала на этой линии подает аналоговый выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 39 на прямой или инверсный вход выходного усилителя 41. Таким образом, на исполнительный элемент 42 через линию 1 связи поступает аналоговый сигнал, величина и полярность (знак) которого определяется304050 микро-ЭВМ с учетом результатов измерений параметров регулируемого технологического процесса.Импульс нулевого уровня на выходе элемента ИЛИ-НЕ 23 приводит к тому, что блок 8 синхронизации формирует (как и на первом этапе режима телерегулирования) соответствующий синхронизируюший сигнал, поступающий на шины 6 микро-ЭВМ 2. После этого она переходит к выполнению следующей операции, предусмотренной программой. Составитель М. АртаТехред И. ВересТираж 544митета СССР по делаЖ - 35, Раушскаяское предприятие, г. У едактор И. Касардааказ 1314/51ВНИИПИ Государственного113035, МосквПроизводственно-полиграфи оновКорректор А. ЗимокосоПодписноеизобретений и открытийаб., д. 415жгород, ул. Проектная, 4