Телеизмерительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 0% 111) З 151) И 08 С 15/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЧ 9ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯХ АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева"Энергоиздат", 1982, с.30, рис.2.2,с.34, рис.2.3,2. Авторское свидетельство СССР9519754, кл. 6 08 С 19/28, 1976.3. Иванченко Г,Е, Основы построения и расчета единой телемеханической системы угольной шахты., М.,(54)(57) ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО,содержащее блок кодовых усилителей,выходы, которого через многопроводнуюлинию связи соединены с кодовыми реле, через замыкающие контакты которых соответствующие датчики подключены к одному концу провода линийсвязи, блок регистрации и отображенияинформации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения области применения, введены аналого-цифровой преобразователь, коммутаторы,формирователь запускающих импульсов,.регистр сдвига, дешифратор, блок унравления, состоящий из элемента Ии иивертора, блок синхронизации,;состоящий йз элементов И-НЕ, элементаИ, триггера, инверторов, другой ко"нец провода линии связи подключен,к входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединеныс соответствующими входами первогокоммутатора, выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, управляющий выход аналогоцйфрового преобразователя соединен спервым входом первого элемента И-НЕ,выход которого подключен к первомувходу триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход первого инвертораподключен к второму входу первогоэлемента И, выход которого соединенс вторым входом второго элементаИ-НЕ и входом второго инвертора, выход второго инвертора блока синхронизации подключен к первому входурегистра сдвига, выход которого подключен к управляющему входу первогокоммутатора и к первому входу элемента И блока управления, выход которого соединен с вторым входом второгокоммутатора, выход дешифратораподключен к инвертору блока управления, второму входу элемента И блокауправления, управляющему входу второго коммутатора, второму входу регистра сдвига, второму входу первогоэлемента И-НЕ блока синхронизации,второму входу триггера, второмувходу элемента И блока синхронизации,входу формирователя запускающих импульсов, выход которого подключенк запускающему входу аналого"цифрового преобразователя, выход второгокоммутатора является информационньввыходом устройства, выход второгоэлемента И-НЕ блока синхронизацииуправляющим выходом устройства, выход элемента И и выход инвертора бло ка управления - соответствующимиуправляющими выходами устройства,вход дешифратора является первымуправляющим входом устройства, входблока кодовых усилителей - вторымуправляющим входом устройства,1116448вход первого инвертора блока синхронизации - входом синхронизацииустройства, вход блока регистрации и отображения информации - информационным входом устройства.Изобретение относится к телемеханическим системам измерения и обработки их результатов и может бытьиспользовано, например, для контроляпараметров технологических процессов в автоматизированных системахуправления.Известны устройства для измерений и обработки их результатов,содержащие цифровые измерительныеприборы, каждый из которых соединенмногопроводной линией связи с цифровым коммутатором, состоящим из блокаподключения линий связи, дешифратораи счетчика номера линии связи, блока 15вентилей, блока управления, блоказащиты, буферного регистра и микроЗВМ. Эти устройства позволяют производить измерения параметров объектовконтроля путем поочередного подключения цифровых измерительных приборов через цифровой коммутатор к микроЭВМ, с помощью которой производится необходимая обработка результатов измерений 1.11, 25Недостатком этих устройств является их сложность. При наличии большогоколичества объектов контроля необходимо включать такое же количествоцифровых измерительных приборов. 30Кроме того, если эти объекты рассредоточены и расположены на большомрасстоянии от микроЭВМ, как напримерпри осуществлении подсистемы измерений в АСУ ТП крупного предприятия,линия связи должна иметь такое большое количество жил, что ее невозможно практически реализовать.Известно также телемеханическоеустройство с временным разделением 40каналов, содержащее коммутаторы,подключающие объекты информации через многопроводную линию связи кприемным устройствам, и преобразователи аналоговых сигналов в цифровойкод. В этом устройстве линия связиболее простая, так как имеет небольшое количество жил 2 3 Недостатками устройства являются его структурная сложность и ограниченность выполняемых функций.Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности является телеизмерительное устройство, содержащее блок кодовых усилителей, выходы которого через многопроводную линию связи соединены с кодовыми реле, через замыкающие контакты которых соответствующие датчики подключены к одному концу провода линии связи, блок регистрации и отображения информации, а также блок промежуточных усилителей, соединенный с устройством внеочередной подачи кода, 1 устройством формирования интервала между кодами и первым выходом основ-ного двоичного счетчика, второй выод которого подключен к блоку упавления диодной матрицей и блоку регистрации и отображения информации, а вход через делитель частоты - к мультивибраторам и распределителю импульсов 3 1.Недостатком устройства является ограниченная область применения. Это телеизмерительное устройство производит измерение параметров объектов контроля и их регистрацию без обработки результатов измерения, Изменение числа и состава решаемых задач без изменения набора блоков и совокупности связей между ними в этом устройстве невозможно. Устройство является сложным в своей аппаратурной реализации и недостаточно надежным в работе. Структура устройства плохо совместима с возможностью1116448 4 входу аналого-циФрового преобразователя, выход второго коммутатораявляется информационным выходомустройства, выход второго элементаИ-НЕ блока синхронизации - управляющим выходом устройства, выход элемента И и выход инвертора блока управления - соответствующими управляющими выходами устройства, вход де шифратора является первым управляющим входом устройства, вход блокакодовых усилителей - вторым управляющим входом устройства, вход первого инвертора блока синхронизации - 15 входом синхронизации устройства.вход блока регистрации и отображения информации - информационным входом устройства;1ОНа чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства.Устройство содержит многопроводнуюлинию 1 связи, кодовые реле 2, контакты 3 кодовых реле, объекты 4 измерения, блок 5 кодовых усилителей,аналого-цифровой преобразователь 6(АПН), выходы 7 АЦП, запускающийвход 8 АЦП, выход 9 АЦП, (шина сигнала окончания преобразования), первый коммутатор 10, второй коммутатор О11, микроЭВМ 12, шины 13 ввода микро-.ЭВМ, шины 14 управления микроЭВМшины 15 синхронизации ввода мйкроЭВМ, шины 16 сигнала сопровождениямикроЭВМ, шины 17 вывода микроЭВМ, 5 блок 18 синхронизации, формирователь19 запускающих импульсов, регистр20 сдвига, блок 21 управления, дешифратор 22, первый логический элементИ-НЕ 23, триггер 24, первый логичес- О кий элемент И 25, первый и второйинверторы 26 и 27, второй логическийэлемент И-НЕ 28, второй логическийэлемент И 29, третий инвертор 30,шины 31 регистрации микроЭВМ, блок32 регистрации и отображения информации, второй управляющий вход 33,устройства, первый управляющий вход34 устройства, вход 35 синхронизацииустройства управлякяцие выходы 36, О 37 и 38 устройства, информационныйвыход 39 устройства, информационныйвход 40 устройства.В начале многопроводной линии 1связик ее кодовым жилам подклю чены кодовые реле через контакты 31которых объекты 4 соединены с информационными жилами многопроводной Поставленная цель достигаетсятем, что телеизмерительное устройство,содержащее блок кодовых усилителей,выходы которого соединены многопроводной линией связи с кодовыми реле,через замыкающие контакты которыхсоответствующие объекты измеренийподключены к информационной жилев начале линии связи, блок регистрации и отббражения информации, дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, Формировательзапускающих импульсов, регистр сдвига, дешифратор, блок управления,состоящий из элемента И и инверто ра, блок синхронизации, состоящийиз элементов И-НЕ, элемента И,триггера, инверторов, другой конец провода линии связи подключен к входуаналого-циФрового преобразователя,2выходы которого соединены с соответствующими входами первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу второго коммутатора, управляющий выход аналого-цифровогопреобразователя соединен с первымвходом первого элемента И-НЕ, выходкоторого подключен к первому входутриггера, выход которого соединенс первым входом второго элемента 3И-НЕ, выход первого инвертора подключен к второму входу первого элементаИ, выход которого соединен с вторымвходом второго элемента, И-НЕ и входом второго инвертора, выход второго 4инвертора блока синхронизации подключен к первому входу регистра сдвига, выход которого подключен к управляющему входу первого коммутатораи к первому входу элемента И блока 4управления, выход которого соединенс вторым входом второго коммутатора,выход дешифратора подключен к инвертору блока управления, второму входуэлемента И блока управления, управляющему входу второго коммутатора,второму входу регистра сдвига,второму входу первого элемента И-НЕблока синхронизации, второму входутриггера, второму входу элемента И 5блока синхронизации, входу формирователя запускающих импульсов, выходкоторого подключен к запускающему осуществления на современной элементной базе,Цель изобретения - расширениеобласти применения устройства и егоупрощение. линии 1 связи. В конце линии 1 связии кодовые жилы соединены с выходом блока 5 и информационные жилы - с вхо.дом аналого-цифрового преобразователя 6. Выходы 7 аналого-цифрового преобразователя через последовательно 5 соединенные первый 10 и второй 11 ком" мутаторы подключены к шинам 13 микро ЭВМ 12,. Шины 8 запуска аналого-цифрового преобразователя соединены с выходом формирователя 19, а выход --1 О 9 с - первым входом блока 18. Шины 14 управления микроЭВМ через дешифратор 22 соединены с вторым входом блока 18, входом формирователя 19, входом регистра 20, первым входом блока 15 21 управления и управляющим входом второго коммутатора 11. Шины 15 синхронизации ввода микроЭВМ соединены с третьим входом блока 18, первый выход которого соединен с шинами 2016 микроЭВМ, а второй выход - с входом регистра 20. Выход регистра 20соединен с управляющим входом первого коммутатора 10 и вторым входом блока 21, первый выход которого соединен с входом второго коммутатора 11 и шинами 13 ввода, микроЭВМ, а второй выход - только с шинами 13 ввода микроЭВМ, Шины 17 вывода микроЭВМ ,соединены с входом блока 5, а шины ЗО 31 регистрации микроЭВМ подключены к входу блока 32.Подключение микроЭВМ к устройству осуществляется через соответствующие выходы устройства, 35Блок 18 синхронизации содержит первый 23 и второй 28 логические элементы И-НЕ, первый логическийэлемент И 25, триггер 24 и первый26 и второй 27 инверторы. 40Первый и второй входы первогологического элемента И-НЕ 23 являются соответственно первым и вторым входами блока 18 синхронизации.45Вход первого инвертора 26 является третьим входом блока 18 синхронизации. Выход второго логического элемента И-НЕ 28 является первь 1 м выходом блока 18 синхронизации, а выход второго инвертора 27 - его вторым выходом. Второй вход триггера 24 соединен с вторым входом первого логического элемента И-НЕ 23 и первым входом первого логического элемента И 25. Второй вход первого логического элемента И 25 соединен с выходом первого инвертора 26, Выход триггера 24 соединен с первым входом второго логического элемента И-НЕ 28, второй вход которого соединен с выходом первого логического элемента И 25 и входом второго инвертора 27.Блок 21 управления содержит второй логический элемент И 29 и третий инвертор 30. Первый вход второго логического элемента И 29 соединен с входом третьего инвертора 30 и является первым входом блока 21 управления. Вторым входом блока 21 управления является второй вход второго логического элемента И 29. Выход второго логического элемента И 29 является первым выходом блока 21 управ.пения, а выход третьего инвертора 30 - вторым выходом блока 21 управления.Входящая в структуру телеизмерительного устройства микроЭВМ 12в соответствии с заложенной в нее программой организует поочередныйопрос контролируемых пунктов, накоторых расположены объекты 4 измерения (датчики контролируемых величин), измерение контролируемых величин, обработку результатов измерений, вывод необходимых данных в блокрегистрации и отображения информации,изменение в необходимых случаях с учеучетом результатов измерений тактикиопроса объектов измерений,На шинах 17 вывода микроЭВМ 12 последовательно во времени формируются кодовые комбинации сигналов, соответствующие кодам объектов измере-ния. С шин вывода эти комбинации поступают на вход блока 5 кодовых усиусилителей и после усиления на кодовые жилы линии 1 связи. При этом срабатывает соответствующее кодовое реле 2 и своими контактами 3 подключает объект 4 измерения к информационным жилам линии 1 связи. Измеряемый параметр поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 6,Одновременно .с выдачей кода на шины 17 вывода микроЭВМ появляется кодовая комбинация управления на ее шинах 14 управления. С помощью этого кода организуется процесс работы телеиэмерительного устройства и ввод данных в микроЭВМ. Код управления поступает на вход дешифратора 22, который выделяет его из дру-. гих возможных кодовых комбинаций на шинах 14 управления микроЭВМ48 8 тояниирегистр 20 сдвига посыпаеттакже нулевой сигнал на второй входвторого логического элемента И 29,входящего в структуру блока 21 управления. Сигнал на его выходе имеетв этом случае уровень логического"О" и не влияет на второй коммутатор11, который также пропускает первуюдекаду вводимого числа на шины 13ввода микроЭВМ, Одновременно с этимблок управления формирует на соответствующих линиях шин 13 ввода кодкоманды, по которой данная декададолжна быть записана в десятичныйрегистр микроЭВМ 12. Однако микроЭВМне осуществляет сразу ввод выставленного таким образом байта информации на линиях шин ввода, Она ожидает прихода сигнала сопровожденияввода данных. Этот сигнал поступает в микроЭВМ после того, каканалого-цифровой преобразователь заканчивает процесс преобразованияаналоговой измеряемой величины в"Конец преобразования" единичногоуровня на шинах 9 сигнала окончанияпреобразования. Этот импульс поступает на вход первого логического элеции. На выходе логического элементапоявляется импульс нулевого уровня,который приводит к тому, что навыходе триггера 24 появляется сигнал единичного уровня, который далееудерживается до снятия единичногосигнала, поступающего на трйггер 24от дешифратора 22. Сигнал с выхода триггера 24 поступает на вход второго логического элемента И-НЕ 28В результате, на его выходе (являющимсяпервым выходом блока 18 синхронизациипоявляется сигнал логического "0",который и посылается как сигнал сопровождения ввода данных на шины 16 сигнала сопровождения микроЭВМ, по при-: ходе сигнала сопровождения микроЭВМосуществляет ввод байта данных, выставленного на шинах 13 ввода и снимаетпри этом сигнал синхронизации вводас шин 15. Это приводит к тому, чтона выходе первого логического элемента И 25 блока 18 синхронизациисигнал принимает значение логического"О", апосле второго инвертора 27 "значение логической "1". Поступаяна стробирующие входы триггеров регистра 20 сдвига, он сдвигает запи-,7 11164и формирует на выходе сигналы, необ-ходимые для подготовки к работедругих блоков., Единичный сигнал,появляющийся на выходе дешифратЬра22 при поступлении на его вход кодауправления, подготавливает регистр20 сдвига для последующего переключения. Этот же сигнал, поступающийна один из входов триггера 24, первого логического элемента И-НЕ 23 1 Ои первого логического элемента И 25блока 18 синхронизации, подготавливают их для последующего переключенияпри поступлении единичных сигналовна их другой вход. То же относится 15и к второму логическому элементуИ 29, входящему в состав блока 21управления. Единичный сигнал, поступающий на второй коммутатор 11, является разрешающим его работу, 2 Оа появление его на выходе формирователя 19 запускающих импульсов приводит к формированию запускающего импульса на его выходе, который переводит аналого-цифровой преобразова дискретный вид и выдает импульстель из режима ожидания в режимпреобразования.Одновременно с появлением кодовых комбинаций на шинах вывода 17и управления 14 микроЭВМ 12 выдает ЗО мента И-НЕ 23 блока 18 синхронизатакже сигнал для подтверждения ее,готовности к вводу данных с аналого-цифрового преобразователя. Этот1сигнал появляется на шинах 15 синхронизации ввода и имеет значениелогического "О", когда микроЭВМготова для ввода. Этот сигнал инвертируется первым инвертором 26блока 18 синхронизации и подаетсяна второй вход первого логического 4 Оэлемента И 25, на выходе которогостановится равным логической "1"и поступает на один вход второгологического элемента И-НЕ 28,а также после инвертирования вторыминвертором 27 подается на стробнрующие входы триггеров регистра 20 сдвига. Наличие нулевого сигнала настробирующих входах триггеров регистра 20 сдвига определяет исходное состояние этого регистра. Приэтом он переключает первый коммутатор 10 таким образом, что на его выдод пропускается первая декада пре.образованного в дискретный вид11164 санное в нем число на один разряд.Теперь регистр 20 сдвига переключает первый коммутатор так, что он пропускает на свой выход вторую декаду числа, выставленного на шинах 7 вывода аналого-цифрового преобразователя. Второй коммутатор при этом остаетсяв первоначальном состоянии.Таким образом, на шинах 13 ввода микроЭВМ появляется второйбайт информации. хронизации, исчезает единичный сигнал 20 и, следовательно, на выходе второго логического элемента И-НЕ 28 появляется сигнал логической "1 (т.е. сигнал сопровождения снимается).25После введения выставленной на шинах 13 ввода информации и ее обработки микроЭВМ вновь переходит в режим готовности к вводу информации, устанавливая соответствующий сигнал готовности (логический "О") на шинах 15 синхронизации ввода. Это приводит к появлению сигнала с уровнем, равным логическому "О", на стробирующемвходе регистра 20 сдвига. (т.е. регистр подготавливается для очередного,З 5 переключения), а также к повторному появлению сигнала, сопровожденияна шинах 16 микроЭВМ. С его приходоммикроЭВМ осуществляет ввод второго байта информации, выставленного на 40 шинах 13 ввода, Далее процесс повторяется циклически столько раз, сколько десятичных знаков преобразованной в дискретный вид величины сигнала,поступающего от объекта измерениянеобходимо ввести. При этом каждыйраз когда микроЭВМ вводит очередной байт информации и снимает сигналготовности ввода (синхронизацииввода), происходит сдвиг информации, записанной в регистре 20 сдвига.При вводе последней декады измеренной величины на выходе регистра сдвига, связанном с вторым входом второго логического элемента И 29 блока 55 21 управления появляется сигнал единичного уровня, а первый коммутатор10 запирается. На выходе второго Блок 18 синхронизации автоматически снимает сигнал сопровождения после того, как микроЭВМ снимает сигнал синхронизации ввода. Это связано с тем, 15 Ато на входе второго логического элемента И-НЕ 28, соединенного с выходом первого логического элемента И, 25, входящих в состав блока 18 син 48 УОлогического элемента И 29 появпяется сигнал логической "1". Он поступает на второй коммутатор 11, а также непосредственно на шины 13 ввода микроЭВМ. При этом на шинах 13 ввода формируется команда, сообщающая микроЭВМ, что ввод окончен и следует продолжать работу по заложенной в ней программе. Ввод команды в микро- ЭВМ осуществляется, как и раньше, по приходе сигнала сопровождения со стороны блока синхронизации.В соответствии с заложенной программой микроЭВМ осуществляет обработку результатов измерений, введенных в нее и выдает необходимую информацию через шины 31 регистрации на блок 32 регистрации и отображения информации.По сравнению с прототипом, который в данном случае может рассматриваться и как базовое устройство-, структура предлагаемого телеизмерительного устройства проще, так как функции многих блоков прототипа здесь осуществляются программным путем.Одновременно существенно расширяются функциональные возможности устройства,.так как оно при неизмен,ном аппаратурном составе может решать более широкий круг разнообраз" ных .задач. Предлагаемое устройство, например, может производить не только измерения и регистрацию измеренных величий, как это делает базовое устройство, но и. сравнивать измеренную величину с ее заданным номиналь- ным значением, выявлять отклонения измеренных величин, изменять частоту и порядок опроса контролируемых пунктов (объектов измерения) в зависимости от результатов измерений и выполнять другие функции, которые могут быть заданы программой микроЭВМ. Структурно предлагаемое устройство в отличие от прототипа обеспечивает его реализацию на современНой элементной базе, что способствует повышению надежности его работы.Технико-экономическая эффективность применения изобретения создается главным образом его возможностью решать более широкий круг .задач,. При использовании его в качестве подсистемы телеизмереиий в АСУ ТП обеспечивается более высокая информативность результатов измерения пара1116 Составитель Б. Бурдзейкотор Л. Алексеенко Техред И.Асталош Корректор М. Максимиши аказ 6932/39 ВНИИПИ Гос по делам 113035, МоскТираж 568 арственного комитет зобретений и открытЖ, Раушская на Подписно 4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород Проектная,метров технологических процессов,выводимых в блок регистрации и отображения информации печатающее устройство, дисплей), так как эти результаты предварительно обработаны(выполнен сопоставительный анализ,выявлены опасные отклонения параметров от нормы и т.д.) . При этом оператор освобождается от рутинных операций по обработке результатов измере Оний, облегчаются условия его работы,что способствует уменьшению допускаемых им ошибок, и повышает эффективность управления технологическимипроцессами. Все это в конечном итогеобеспечивает более высокуюпроизводительность труда и приводит к увеличению выпуска продукции без дополнительного ввода производств енных мощностей, Выпуск продукции при этом растет 20эа счет повышения интенсивности работыоборудования, Дпя предприятий строительной индустрии, например, приростпродукции может составить 2-8 Х. 448 12Благодаря постоянному контролю .расхода сырья, топлива, энергии,выявлению отклонений их .фактическогорасхода от нормативного, соблюдениюплановых норм расхода и доведениюих до прогрессивного уровня приприменении предлагаемого телеизмерительного устройства может быть обеспечено для предприятия строительнойиндустрии сокращение материальносырьевых и топливно-энергетическихзатрат на 2-4 Х,Увеличение объема выполнения расчетных диагностических и других функций, повышение надежности работы телеизмерительного устройства снижает вероятность возникновения брака из-за отсутствия информации о контролируемых параметрах технологических процессов и способствует увеличению выхода готовой продукции при всех прочих равных условиях.