Устройство сопряжения функциональных блоков систем управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 В 7 ИЗОБР ПИ Ен енеров ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Харьковский институт инж железнодорожного транспорта им. С.М. Кирова(56) Ялышев А.У. и др. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. - М.: Машиностроение, 1981, с. 69, рис. 30,31.Управляющие вычислительные машины в АСУ технологическими, процессами, Под ред. Т.Харрисона. - М.: Мир, 1975, т. 1, с. 479, фиг. 5.58Авторское свидетельство СССР В 966663, кл. С 05 В 7/02, 1981,(54) УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение предназначено дляиспользования в системах автоматического управления для связи регуляторас оператором, вычислительной машиной и исполнительным механизмом,а также в качестве задатчика для орЯО 1441347 А 1 ганиэации различных режимов управления и их. безударного переключения.Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость устройства и расши"рить область его применения за счетсамовосстановления информации в цифровых регистрах при сбоях, отсут":входов и выходов. Отсутствие дрейфа выходного сигнала устройства достигается отслеживанием блоком памяти величины сигнала, хранимой в реверсивном счетчике, В случае сбояцифровой информации блок памяти переходит в режим запоминания, чтоисключает скачок выходного сигнала,а реверсивный счетчик начинает отслеживать выходной сигнал блока памяти и восстанавливает значение кода.После этого блок памяти снова переходит в режим слежения за реверсивным счетчиком. Введение аналоговоговхода, инвертора и двух ключей позволяет использовать устройство такжев качестве задатчика аналогового сигнала и для сопряжения аналоговогорегулятора с вычислительной машинойи исполнительным механизмом с безударным переключением режимов управления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил, 144 1347Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, предназначено для использования в системах управления различного назначения в качестве устройства связи цифрового и/или аналогового регуляторов и блока ручного управления оператора с исполнительным механизмом, а также в качестве задатчика регулируемого параметра цифрового и/или аналогового регуляторов для организации различных режимов управления (непосредственного цифрового управления, супервизорного управления, ручного управления и др.), для безударного переключения этих режимов и может быть использовано при управлении, например, тепловозами.Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства и расширение области его применения.На фиг. 1 представлена структурная схема описываемого устройства, на фиг. 2 - принципиальная схема 25 блока управления, на фиг. 3 - принципиальная схема блока памяти.На схемах показаны блок 1 ручного управления, блок 2 памяти, аналоговый выход 3 устройства, ключи 4,5, инвертор 6, блок 7 сравнения, блок 8 управления, аналоговый информационный вход 9 устройства, ревер" сивный счетчик 10, цифроаналоговый преобразователь 11, второй управляющий вход 12 "Включение ручного управления" устройства, третий управ" ляющий вход 13 "Разрешение занесения кода" устройства, четвертый управляющий вход 14 "Разрешение счета" устройства, первый управляющий вход 15 "Отключение аналогового входа" устройства, цифровой информационный вход 16 устройства, цифровой выход 17 устройства, четвертый 18 и пятый 19 входы блока 8 управления, первый 45 выход 20 "Включение режима сложения", второй выход 21 "Увеличение кода", третий выход 22 "Уменьшение кода" и четвертый выход 23 "Параллельное занесение кода" блока 8 управления, 50 первый 24 и второй 25 информационные входы блока 2 памяти, второй управляющий вход 26 блока 2 памяти, генератор 27 импульсов, первый 28 и второй 29 П-триггеры, элемент ИЛИ 30, 55 элемент НЕ 31, элементы И 32-34, элемент И-НЕ 35, источник 36 опорных напряжений, кнопочные переключатели 37,38, элемент ИЛИ-НЕ 39, ключи 40, 41, элемент И 42, сумматор 43, ключ 44, интегратор 45.Блок 1 ручного управления при ненажатых кнопочных переключателях 37 и 38 выдает на своем управляющем выходе сигнал логической единицы, на его информационном выходе в этом случае сигнал отсутствует. При нажатом кнопочном переключателе 37 (или 38) сигнал на управляющем выходе блока 1 ручного управления соответствует уровню логического нуля, на его информационном выходе - напряжению +Пюд( Поп) формируемому источником 36 опорных напряжений.Блок 2 памяти находится в режиме слежения, т.е. отслеживает на своем выходе 3 аналоговый сигнал, поступающий на его первый информационный вход 24 если сигналы на его первом 20 и втором 26 управляющих входах соответствуют уровню логической единицы. Если на первом 20 и/или втором 26 управляющих входах блока 2 памяти установить управляющие сигналы, соответствующие уровню логического нуля, то блок 2 памяти перейдет в режим запоминания и будет сохранять на выходе 3 то значение аналогового сигнала, которое было в момент пе" реключения управляющих сигналов. Это значение .сигнала будет плавно увеличиваться (уменьшаться), если на второй информационный вход 25 блока 2 памяти поступает опорное напряжение +П оп (или ПО и )Блок 7 сравнения имеет трехпозиционную характеристику (с зоной не- чувствительности)Если сигналы на его первом и втором входах отличаются один от другого не более чем на величину зоны нечувствительности, то сигналы на его первом и втором выходах соответствуют уровню логического нуля, если сигнал на его первом (втором) входе превышает другой входной сигнал (с учетом зоны нечувствительности), то сигнал на его первом (втором) выходе соответству-ет уровню логической единицы.Блок 8 управления выдает на своем первом выходе 20 "Включение режима слежения" сигнал логической единицы )(переводящий блок 2 памяти в режим слежения), если сигнал на его втором входе 12 "Включение ручного управления" и оба сигнала на егочетвертом 18 н пятом 19 входах соответствун т уровню логического нуля. В этом случае сигналы (импульсы счета) на его втором 21 и третьем 22 выходах "Увеличение кода" и "Уменьшение кода" соответственно (предназначены для увеличения или уменьшения кода реверсивного счетчика 10) отсутствуют. Если сигнал на втором входе 12 "Включение ручного управления" блока 8 управления соответствует уровню логического нуля, а на его третьем входе 13 "Разрешение занесения кода" - логической единицы, то сигнал на его четвертом выходе 23 "Параллельное занесение кода" соответствует уровню логической единицы, разрешая параллельную запись кода в реверсивный счетчик 10. Если сигналы на втором входе 12 "Включение ручного управления" блока 8 управления и на его четвертом (пятом) входе 18(19) соответствуют уровню логической единицы, то сигнал на его первом выходе 20 "Включение режима слежения" соответствует уровню логического нуля (при этом блок 2 памяти находится в режиме запоминания). Если при этом сигнал на четвертом входе 14 "Разрешение счета" блока 8 управления соответствует уровню логической единицы, то на его второй (третий) выход 21 "Увеличение кода" (или 22 "Уменьшение кода") поступают счетные импульсы, формируемые генератором 27 импульсов и предназначенные для увеличения (уменьшения) кода реверсивного счетчика 10. 0-триггеры 28 и 29, на счетные входы которых поступают импульсы с выхода генератора 27 импуль 40 сов, а на управляющие входы - сигналы с соответствующих выходов блока 7 сравнения, предназначены для задержки на величину периода счетных импульсов между изменением выходного45 сигнала блока 7 сравнения и очередным изменением состояния реверсивного счетчика 10.Реверсивный счетчик 10 имеет три управляющих входа, информационный 50 вход параллельной записи, являющийся цифровым информационным входом 16 устройства, и выход, являющийся цифровым выходом 17 устройства, На его первый (второй) управляющий вход по даются импульсы для счета в сторону, увеличения (уменьшения) его выходного кода, а сигналом логической единины на его третьем управляющемвходе разрешается параллельная запись в счетчик коля, поступающегона его информационный вход параллельной записи.Устройство работает следующим образом.Исходным состоянием устройствасчитается режим непосредственногоцифрового управления, В этом режимесигналы на втором 12 и четвертом 14уЬравляющих входах "Включение ручного управления и "Разрешение счетаустройства соответствуют уровню логического нуля, а на его третьем 13 ипервом 15 входах "Разрешение занесения кода и "Отключение аналогового входа- уровню логической единицы. Приэтом на втором 21 и третьем 22 выходах "Увеличение кода" и "Уменьшение кода" блока 8 управления сигналыотсутствуют, а на его первом 20 ичетвертом 23 выходах "Включение режима слежения" и "Параллельное занесение кода - отсутствуют уровню логической единицы. Такие выходные сигналы блока 8 управления обусловливают режим слежения блока 2 памяти ипараллельную запись в реверсивныйсчетчик 10 кода управляющего воздействия, поступающего с выхода цифрового регулятора на цифровой информационный вход 16 устройства. Сигналомлогической единицы на первом управляющем входе 16 устройства " Отключение аналогового входа" первый ключ4 замкнут, второй ключ 5 разомкнут,первый информационный вход 24 блока2 памяти подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 11, на выходе которого аналоговый сигнал Соответствует коду управляющего воздействия, хранимому в реверсивном счетчике 10. Этот сигнал отслеживаетсяблоком 2 памяти и выдается на аналоговый выход 3 устройства, а код управляющего воздействия с выходареверсивного счетчика 10 поступаетна цифровой выход 17 устройства.Таким образом, в режиме непосредственного цифрового управления устройство запоминает код управляющеговоздействия, преобразует его в аналоговый сигнал и выдает в аналого"вой и цифровой формах на соответствующие выходы устройства,При переходе в режим ручного управления на втором 12, четвертом 1414413475 .6и первом 15 управляющих входах уст- первом (или втором) выходе появится ройства "Включение ручного управле- сигнал логической единицы, обусловния, "Разрешение счета и "Отключе- ливающий прохождение импульсов счение аналогового входа" соответствен- та на второй 21 (или третий 22) выно устанавливаются сигналы логичес 5ход блока 8 управления Увеличение11кой единицы, а на третьем управляю- кода" (или "Уменьшение кода"), выщем входе 13 "Разрешение занесения зывающих увеличение (уменьшение) кода" устройства - логического нуля. значения кода реверсивного счетчика Этими сигналами разрешается прохож 10. На первый выход 20 "Включение дение импульсов счета на реверсив- режима слежения" блока 8 управления ный счетчик 10 и запрещается парал- при этом поступает сигнал логичеслельное занесение в него кода с циф- кого нуля, удерживающий блок 2 парового информационного входа 16 уст- мяти в режиме запоминания до тех пор, ройства. Работа блока 2 памяти в 16 пока вхоцные сигналы блока 7 сравнеэтом режиме зависит от выходных сиг- ния не сравняются, после чего код налов блока 7 сравнения. Поскольку реверсивного счетчика 10 перестает блок 2 памяти отслеживает, значейие изменяться, а блок 2 памяти перехоуправляющего воздействия, хранящееся дит в режим слежения за выходным в реверсивном счетчике 10 в момент сигналом цифроаналогового преобразоперехода в режим ручного управления, вателя 11 (если кнопочный переклюто этот переход происходит безудар" чатель 37 или 38 в блоке 1 ручного но. При этом входные сигналы блока управлении не нажат) .7 сравнения равны, счетные импульсы Таким образом, в режиме ручного на реверсивный счетчик 10 не поступа Б управления оператор может вручную ют, блок 2 памяти отслеживает выход- плавно изменять выходной аналоговый ной сигнал цифроаналогового преобра- сигнал устройства, при этом его вы" эователя 11. Кнопочными переключате- ходной цифровой сигнал отслеживает лями 37 и 38 блока 1 ручного управ- это изменение. После установления ления в этом режиме можно плавно из- З 0 требуемого значения управляющего менять выходные аналоговый и цифро- воздействия реверсивный счетчик 10 вой сигналы устройства, При нажатии . переходит в режим хранения кода этокнопочного переключателя 37 (или 38) го воздействия, а блок 2 памяти - на его выходе устанавливается напря- в режим слежения за аналоговым сиг" жение логической единицы Ц поступа- налом, соответствующим этому коду. ющее,на его вход с выхода источни-Сигнал на аналоговом выходе 3 устка 36 опорных напряжений. Это напря- ройства может сохраняться неогранижение замыкает ключ 40. (41) блока 1 ченно долго, так как такой режим ручного управления, при этом на его слежения обеспечивает отсутствие информационный выход поступает на- дрейфа этого сигнала, В случае сбоя40пряжение +Б(или -Под)формируе- регистров реверсивного счетчика 10 мое на выходе источника 36 опорных равенство входных сигналов блока 7 напряжений, а на его управляющий вы- сравнения нарушится и блок 2 памяти ход поступает напряжение логического автоматически переключится в режим нуля. Этот сигнал, поступающий на запоминания, сохраняя неизменным второй .управляющий вход 26 блока 2значение выходного аналогового сигпамяти, размыкает ключом 44 следящий нала устройства. Реверсивный счетчик контур н блоке 2 памяти, образован отследит это значение, после чего ный сумматором 43, ключом 44 и ин- блок 2 памяти вновь перейдет в режим тегратором 45. Поскольку при этом на слежения Следовательно, в заявляевход интегратора 45 подается постоян" 60 мом устройстве обеспечивается самоное напряжение +ПО, (или -Поп), то восстановление информации при сбоях, сигнал на его выходе, являющемся ана" причем сбой не отражается на выход" логовым выходом 3 устройства, будет ном аналоговом сигнале устройства.увеличиваться (уменьшаться) по ли- При переключении в режим автоматинейному закону с заданной скоростью. ВВ ческого управления (непосредственноЭто изменение приведет к тому, что го цифрового или с аналоговым регуравенство входных сигналов блока 7 лятором) текущее значение управляю- сравнения будет нарушено и на его щего воздействия сохраняется, в ре 1441347зультате чего такое переключение происходит безударно.Для сопряжения исполнительного механизма с аналоговым регулятором в режиме автоматического управления или регулятора - с аналоговым сиг- . налом задания используется аналоговый вход 9 устройства, При этом на первый управляющий вход 15 устройства "Отключение аналогового входа" подается сигнал логического нуля, замыкающий ключ 5 и размыкающий ключ 4. Такая коммутация ключей 4 и 5 обеспечивает отключение первого информационного входа 24 блока 2 памяти от выхода цифроаналогового преобразователя 11 и подключение его к аналоговому, входу 9 устройства.Блок 2 памяти в этом режиме отслеживает входной аналоговый сигнал устройства.Если устройство используется в качестве задатчика аналогового сигнала, то на аналоговый вход 9 подается сигнал регулируемого параметра, В этом случае при управлении объектом вручную задатчик отслеживает сйгнал регулируемого параметра, обеспечивая равенство нулю ошибки регулирования и отсутствие скачка управляющего воздействия из-за наличия этой ошибки при переходе в режим автоматического управления.Таким образом, предложенное. техническое решение обеспечивает повышение помехозащищенности за счет защитыинформации от сбоев, вызванных помехами, и отсутствия дрейфа выходного аналового сигнала. Эти особенности заявляемого устройства, а также наличие цифровых входа и выхода расширяют область применения устройства, так как позволяют использовать его в качестве задатчика цифрового и аналогового сигнала для сопряжения цифровых регуляторов с исполнительныии механизмами, имеющими как аналоговые, так и цифровые входы, и осуществлять с его помощью организацию различных режимов управления с их без". ударным переключением.Формула изобретения1. Устройство сопряжения функциональных блоков систем управления, содержащее блок ручного управления, первый ключ, управляющий вход которо го является первым управляющим входом устройства "Отключение аналогового входа и соединен с входом инвертора, подключенного выходом к управляющему входу второго ключа, информационный вход которого являетсяаналоговым информационным входом устройства, выход которого соединен свыходом первого ключа, и блок управления, первый вход которого являетсявторым управляющим входом устройства"Включение ручного управления", второй вход - третьим управляющим входом устройства "Разрешение занесениякода", третий вход - четвертым управляющим входом устройства "Разрешение счета", первый выход которогоподключен к первому входу заданиярежима блока памяти, выход которого 5 10 15 20является аналоговым выходом устроиства и подключен к первому входу блока сравнения, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью повышения 2 б помехозащищенности устройства и расш; ния области его применения,. внем дополнительно установлены последовательно соединенные реверсивныйсчетчик и цифроаналоговый преобразователь, подключенный выходом к информационному входу первого ключа,соединенного выходом с вторым входом: блока сравнения, подключенного первым и вторым выходами к четвертому ипятому входам блока управления, соеЗ 5 диненного вторым, третьим и четвертымвыходами с управляющими входами Увеличение кода", "Уменьшение кода" и,"Параллельное занесение кода" реверсивного счетчика, информационный вход 40которого является цифровым информационным входом устройства, а выход -цифровым выходом устройства, второйинформационный вход и второй входзадания рехима блока памяти соединены с информационным и управляющимвыходами блока ручного управления,а первый информационный вход - с выходом второго ключа.2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый и второйВ-триггеры, элемент ИЛИ, элемент НЕ,первый, второй и третий элементы И,элемент И-НЕ и генератор импульсов, 55 выходом соединенный с первымн входами первого и второго элементов И ис первыми входами первого и второгоЭ-триггеров, выходами подключенныхк вторым входам соответственно первого и второго элементов И, третийвход первого элемента И соединен стретьим входом второго элемента И,с первым входом элемента И-НЕ и свходом элемента НЕ и является первымвходом блока, первый вход третьегоэлемента И является вторым входомблока, а .второй вход соединен с выходом элемента НЕ, четвертый входпервого элемента И соединен с четвертым входом второго элемента И иявляется третьим входом блока, первый и второй входы элемента ИЛИ являются четвертым и пятым входами блока,а выход соединен с вторым входомэлемента И-НЕ, выходы элемента И-НЕ,первот о, второго и третьего элементов И являются первым, вторым,третьим и четвертым входами блока. 3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок памяти содержит элемент И и последовательно соединенные сумматор, ключи интегратор, выход которого является выходом блока и подключен к первому входу сумматора, второй входкоторого является первым информационным входом блока, первый и второйвходы элемента И являются первым ивторым входами задания режима блока,а выход соединен с управляющим входом ключа, вход интегратора является вторым информационным входомблока.о