Устройство для сигнализации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 55310 А ЬЬ 9) ЬЬ) 5 008 В ИСАН АВТОР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРСВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Харьковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и и роектно-конструкторского ийститута по проблемам освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельфа(72) И,В,Зозуля, А,А,Зозуля и Н.Я,Какурин (56) Авторское свидетельство СССР М 1345226; кл, С 08 В 1710, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике; в частности к автоматическим системам для обнаружения й анализа критических концентраций горючих и взрывоопасных газов (ГВГ). Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации устройства, Изобретение является дополнительнйм к устройству по авт,св, ьч. 1345226 и сохраняет режимы его работы, установки нуля детекторов, установки нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) и измерения, Первый режим производится в атмосфере инертного газа-флегматизатора, подаваемого на датчики 1 из поверочных баллонов 17, второй режим - при взрывоопасном газе, характерном для контролируемой среды, концентрация которого соответствует НКПР, й поступающем на датчики 1 из подключаемого к ним оператором в удобной ему последовательности поверочного баллона 16 через одйовходовые клапаны 18 и 38. Передача адреса калибруемого датчика 1 осуществляется операторбм по входу 45 соответствующего регистра 43, находящегося возле точки подключения бал1755310 10 20 30 тилем 42 лона 16. Во всех режимах измеренный сигнал проходит через мультиплексор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, регистр 5, блок 7 вычитания, проверяется блоками 8 и 9 сравнения на соответствие допуску работоспособности,код граничного значения которого записан в регистре 6, и уровню индивидуальных НКПР; запись последнего вместе с кодом нулевого разбаланса датчиков и содержимым контрольного бита производится соответственно в блоки 12 и 13 Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике, в частности к автоматическим системам для обнаружения и анализа взрывоопасных концентраций горючих газообразных веществ и.их смесей, и может быть использовано в системахконтроля, например, при создании системы мониторинга окружающей среды, автоматической системы беэопасности морскихстационарных платформ и плавучих буровых установок континентального шельфа,Цель"йзобретения - повышение удобства эксплуатации устройства,На фиг,1 изображена функциональная 15 схема устройства для сигнализации; на фйг,2 - фуйкцибнал ьная схема Синхрогенератора; на фиг,З - регистра группь регистров." Устройствд длясигнализации содержит(фиг,1) датчики 1, каждый из которых выполней в виде камеры сдвумя пробоотборниками и установленным в ней детектором 2,мультиплексоо 3, аналого-цифровой преобразователь 4, первый 5 и второй 6 регистры,блок 7 вычитания, первый 8 и второй 9 блоки : сравнения, первь:й 10 и второй 11 элементы И, первый 12 и второй 13 блоки оперативной памяти, демультиплексор 14, триггеры 15,первый поверочный баллон 16, вторые поверочные баллоны 17, одновходовый клапан 18 на первом поверочном баллоне 16, эжекторы 19, синхрогенератор 20, имеющий пусковой вход 21, вход "Калибровка" 22, установочный вход 23, адресные входы 3524, первый - восьмой выходы 25 32, установочный зход ЗЗ устройства, первый 34 ивторой 35 сигнальные выходы. устройства иего адресный выход 36,Датчик 1 имеет первый пробоотборник 37 с одновходовым клапаном 38, второй пробоотборник 39 с управляемым вентилем 40, уйравляащи 1 л вход 41.Эжектор 19 снабжен управляемым веноперативной памяти, Выброс эжектором 19 газа-флегматизатора иэ баллона 17 обеспечивается по адресу датчика 1, выдающего на выходе 34 устройства в режиме измерения тревожный сигнал, управляющий работой демультиплексора 14, триггеров 15 и эжекторов 19, Выдача результатов сравнения на выходах 34 и 35 устройства, работа которого управляется синхрогенератором 20, осуществляется элементами И 10 и 11, 2 з,п, ф-лы, 3 ил,Устройство также содержит группу регистров 43, каждый из которых топологически привязан к соответствующим одновходовым клапанам на первом пробоотборнике каждого датчика, и блок 44 элементов ИЛИ, разрешающие входы устройства являются входами 45 выдачи данных регистров 43,Синхрогенератор 20 содержит (фиг,2) управляемый генератор 46 импульсов, первый 47 и второй 48 триггеры, первый - пятый элементы И 49 - 52, первый 54, второй 55 и третий 56 элементы ИЛИ, инвертор 57, первый 58, второй 59 й третий 60 регистры сдвига, первый 61, второй 62 и третий 63 элементы задержки,счетчик 64, блок 65 элементов И и блок 66 элементов ИЛИ.Регистр 43 группы регистров (фиг.З) содержит по числу разрядов регистра установочные тумблеры 67, управляемый тумблер 68 и источник 69 опорного единичного напряженияУстройство для сигнализации работает следующим образом.Перед работой устройства производится начальная установка всех элементов и узлов, в частности очйстка содержимого блоков оперативной памяти, сброс всех регистров и счетчика в синхрогенераторе на фиг,1 и 2 цепи управления, сброса, фиксации и установки не показаны), причем исходное состояние счетчика соответствует первому адресу первого датчика, Производится также установка второй группы поверочных баллонов, подвод трубопроводов и шлангов и установка эжекторов. На практике при установке датчиков в технологических помещениях, размещение эжекторов возможно либо в непосредственной близости от датчиков, либо в самой отдаленной от него точке, в результате чего достигаются разные цели контроля,Тумблерные регистры 43 устанавливаются также в непосредственной близости от одновходовых клапанов ЗЗ первых пробоотборников 37 каждого датчика, адреса которых набираются на регистрах (установочные тумблеры 67 на фиг,3),Далее устройство для сигнализации работает непрерывно в режимах измерения, установки нуля и установки нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), причем установка нуля и установка НКПР выполняются последовательно и запускаются подачей сигнала "Калибровка" по входу 22 синхрогенератора 20, При отсутствии сигнала "Калибровка" работа устройства проходит в режиме измерения; при подаче питания нэ устройство триггеры группы 15 триггеров устанавливаются в нулевое состояние,Рассмотрим работу устройства в каждом из режимов,Режим установки нуля.Синхрогенератор 20 вырабатывает сигнал режима установки нуля, поступающий с выхода 32 на второй вход второго элемента И 11, открывающий управляемые вентили вторых пробоотборников камер датчиков и разрешающий доступ инертного газа из вторых поверочных баллонов группы 17 в камеры датчиков. По сигналу с первого выхода 25 синхрогенератора 20 открываются управляющие входы камер датчиков 1, и инертный гаэ через открытые управляемые вентили вторых пробоотборников камер датчиков 1 поступает в камеры, под давлением вытесняя газы, оставшиеся в них От предыдущих циклов измерения, После заполнения камер датчиков 1 сигнал с первого выхода 25 синхрогенератора 20 снимается и управляющие входы камер закрываются.Сигнал с второго выхода 26 синхрогенератора 20 инициирует первый адрес датчика 1, мультиплексора 3, блоков 12 и 13 оперативной памяти и демультиплексора 14, Измеренное значение нулевого разбэланса первого детектора 2 соответствующего датчика 1 с его выхода поступает на первый вход мультиплексора 3, подключающего первый датчик 1 к входу аналого-цифрового преобразователя 4, преобразующего аналоговый сигнал в цифровой код и выдающего его для хранения на первый регистр 5. В связи с произведенным предварительно обнулением ячеек блока 12 оперативной памяти постоянно обнулены другие входы блока 7 вычитания, поэтому сигнал с выходов первого регистра 5 проходит через блок 7 вычитания.в данном режиме без изменения. С выхода блока 7 вычитания измеренное значение нулевого разбаланса датчика 1 поступает на одни входы блоков 8 и 9 сравнения. Однако поскольку первый эле мент И 10 не разрешает прохождение результата сравнения с выхода блока 8 на первый сигнальный выход 34 устройства,срабатывает. цепь блоков 9 и 11, ко времени прохождения сигнала на одни входы второго блока 9 сравнения поступает измеренное значение нулевого разбаланса датчика 1, на другие входы которого подается значение максимально допустимого нулевого разбэланса датчиков, обусловленное техническими условиями на качест 10 во работоспособности датчиков,Второй блок 9 сравнения производит поразрядное сравнение кодов, поступающих на его входы, и в случае превышения кодом измеренного значения нулевого раэбаланса датчика 1 кода максимально допустимого значения нулевого разбаланса датчиков выдает по второму сигнальному выходу 35 устройства для сигнализации информацию 15 20 высокого уровня, равную логической единице, о превышении максимально допустимого нулевого разбаланса детектора 2, физически означающего потерь детектором 2 соответствующего датчика 1 работоспособности. Этот 25 же сигнал вместе с измеренным значением нулевого разбаланса датчика 1 с выходов блока 7 вычитания записывается в первый блок 12 оперативной памяти, сигнал разре 30 щения записи в который поступает к этомувремени с выхода 29 синхрогенератора 20, При этом запись контрольной логической "единицы" с выхода второго блока 9 сравнения производится в контрольный бит соответствующего байта первого блока 12 оперативной памяти, Оператором производится идентификация неисправных датчиков с выходов 35 и 36 устройства.В случае нахождения кода измеренногозначения нулевого разбаланса соответствующего датчика 1 в пределах допуска, ограниченного кодом максимально допустимого значения нулевого разбаланса датчиков на втором регистре 6, с выхода второго блока 9 сравнения производится в контрольный бит первого блока 12 оперативной памяти запись логического "нуля", На этом съем и обработка информации с первого датчика 1 прекращается и синхрогенератор 20 с второго выхода 26 выдает адрес следующего датчика. Далее цикл обработки данных в режиме установки нуля повторяется, Таким образом производится опрос. всех датчиков 1 и установление значений нулевого разбаланса каждого датчика с их записью в соответствующие ячейки первого блока 12оперативной памяти.Режим установки НКПР.Синхрогенератор 20 вырабатывает сигнал режима установки НКПР, поступающий5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 с выхода 28 синхрогенератора 20 и подготавливающий по первому входу считывания блок 12 оперативной памяти к выдаче информации. Цель режима - установка индивидуальных значений НКПР с учетом технических особенностей датчиков, например их нулевого разбаланса,Оператор в удобной ему для выполнения калибровки датчйков последовательности производит подключение поверочного баллона 16 со взрывоопасным газом, характерным для контролируемой среды, концентрация которого соответствует НКПР, через одновходовый клапан 18 к первому пробоотборнику 37 с одновходовым клапаном 38 выбранного датчика 1. После завершения . процесса подключения баллона 16 по входу 45 выдача данных регистоа 43 (управляемый тумблер 68 на фиг.3), находящегося возле точки подключения, оператор через блок 44 элементов ИЛИ инициирует передачу адреса калибруемого датчика на адресные входы 24 синхрогенЪратора 20, С первого выхода 25 синхрогенератора 20 поступает сигнал, открьвающий управляющие входы камер .датчиков 1, газ повышенной концентрации (уровня НКПР) поступает в камеры датчиков и под давлением вытесняет инертный газ, оставшийся в них от предыдущего режима работы устройства. После заполнения газовых камер датчиков взрывоопасным газом концентрации НКПР сигнал с первого выхода 25 синхрогенератора снимается и управляющие входы камер датчиков закрываются. Закрытие управляющих входов датчиков 1 является сигналом оператору о разрешении отключения первого поверочного баллона 16 и, поскольку инерционность оператора по отключению баллона 16 большая, это не препятствует поступлению измеренного значения отработки детектором 2 уровня НКПР (в дальнейшем - индивидуальное значение НКПР) с выхода первого датчика 1 на соответствующий вход мультиплексора 3, выполняющего коммутацию измерительного канала к входу аналого-цифрового преобразователя 4. После этого оператор аналогично. производит подключение первого поверочного баллона 16 со взрывоопасным газом концентрации уровня НКПР через одновходовый клапан 18 к первому пробоотборнику камеры следующего датчика 1, обеспечивая выполнение режима установки НКПР в цикле опроса датчиков, При этом подключение к соответствующему датчику оператором производится с учетом значений сигналов на втором сигнальном выходе 35 устройства и его адресном выходе 36 (идентификация неисправного датчика по его адресу), полученных в режиме установки нуля датчиков (т,е. оператор не производит подключение первого поверочного баллона 16 к выявленным неисправным датчикам), Посколькусигнал с выхода 28 синхрогенератора 20 разрешает чтение измеренного в предыдущем режиме значения нулевого разбаланса первого датчика, выбираемого из соответствующей ячейки блока 12 оперативной памяти, код нулевого разбаланса датчика 1 поступает на другие входы блока 7 вычитания, содержимое контрольного бита (байта с кодом значения нулевого разбаланса датчика) поступает на установочный вход 23 синхрогенератора 20 и автоматически либо разрешает при нулевом сигнале продолжение обработки данных в режиме, либо при единичном сигнале блокирует обработку данных по данному адресу,Аналого-цифровой преобразователь 4 преобразует аналоговый сигнал в цифровой код, который хранится на первом регистре 5 и поступает на одни входы блока 7 вычитания, на другие входы которого к этому времени поступает код нулевого раэбаланса этого же датчика и происходит вычитание (установление динамического диапазона измерения). С выхода 31 синхрогенератора 20 поступает на блок 13 оперативной памяти сигнал разрешения записи, после чего в соответствующую ячейку этого блока оперативной памяти производится с выходов блока 7 вычитания запись кода индивидуального НКПР, соответствующего динамическому диапазону подключенного датчика 1 (прохождение соответствующих сигналов на выходы 34 и 35 устройства запрещается отсутствием сигналов на выходах 27 и 32 синхрогенератора 20), На этом сьем и обработка измеренной информации данного датчика 1 прекращается и производится опрос всех остальных датчиков 1 устройства аналогично описан ному.Режим измерения,Режим измерения в устройстве для сигнализации может выполняться либо после последовательной отработки режимов установки нуля и установки НКПР автоматическим запуском, либо автономно, после подачи пускового сигнала на вход 22 синхрогенератора 20, Сигнал режима измерения поступает с выхода 30 синхрогенератора 20 и однозначно соответствует сигналу разрешения считывания информации по второму входу разрешения считывания первого блока12 оперативной памяти иэ ячейки, инициируемой синхрогенератором 20 по его второму выходу 26,С первого выхода 25 синхрогенератора 20 поступаетсигнал, открывающий управля1755310 10 9ющие входы камер датчиков 1. После их газа из соответствующего поверочного балпроветриаания а процессе работы в камеры - лона второй группы 17 поверочных баллопоступает анализируемый газ, концентра- .нов. Длительность выброса флегматиэаторация которого определяется детектором 2, и эавйсит от длительности каждого цикла опчерез мультиплексор 3 поступает на вход 5 роса датчиков в режиме измерения, Поступаналого-цифрового преобразователя 4; ко- ление на. вход сигнала данныхторым преобраэовывается в цифровую фор-демультиплексора 14 нулевого "сйтнала нему и поступает для хранения в первый" вызываетчерезтриггергручппы 15 триггероврегистр 5, открывание управляемого вентиляг эжектоК этому времени код нулевого разбалан ра 19, и соответственно, выброс инертногоса датчика считывается из соответствующей . газа в контролируемуа сргеду, Далее синх-"ячейки первого блока 12 оперативной памя- рогенератор 20 с второго выхода 26 выдаетти (значение содержимого контрольного адрес следующего датчика. При этом, какбита учитывается идентично режиму уста- и в предыдущем режиме, исключается опновки НКПР) и поступает на другие входы 15 рос датчиков, для которых содержимое конблока 7 вычитания, на одни входы которого трольного бита в первом блоке 12подается код, соответствующий текущей оперативнойпамятиравнологической "едиконцентрации взрывоопасного газа в конт- нице",ролируемой среде, В блоке 7 вычитания После завершения Цикла опроса всехпроисходит определение(сучетом значения 20 датчиков и, в случае необходимости, вйбронулевого разбаланса датчика) нулевой точки са флегматизирующей газовой добавки вотсчета сигнала по амплитуде, контролируемую анализируемым датчикомСинхрогенератор 20 по третьему выхо- среду после выдачи им соотаетчствуйщего ду 27 выдает сигнал разрешения считыва- единичного тревожного сигналана первомния, поступающий на одноименный вход 25 сигнальном выходе устройства, произвовторого блока 13 оперативной памяти, из дится регулирование выброса порцийфлегсоответствующейячейки которого надругие глатизирующих добавок повторнымвходы первого блока 8 сравнения поступает логическим сигналом на входе сигналакод индивидуального НКПР, соответствую-данных демультиплексора 14; логическаящего динамическому диапазону данного 30 "единица" вызывает повторный выбросочедатчика 1, на одни входы блока 8 сравнения редной порции инертного газа, логическийподается код измеренного значения теку- "нуль" не вызывает такого выброса ввидущей концентрации газа, Блок 8 производит очевидности отсутствия аварийной ситуасравнение кодов и, в случае равенства либо ции,превышения кодом текущей концентрации 35 Синхрогенератор 20 работает следуюгаза кода индивидуального НКПР (сигнал щим образом(фиг,2),логической "единицы" на выходе блока 8), Микрооперации сдвига с выходов репервый элемент И 10 по своему второму гистра 60 сдвига через элементы ИЛИ 55,входу ранее поступившим сигналом с треть-. задержки 63 и триггер 48 выдают управляюего выхода 27 синхрогенератора 20 разре щие сигналы на выходах 25, 29 и 32 синхрошает выдачутревожного сигнала на первый генератора 20, через элемент г 1 ЛЙ 54сигналвныи выход 34 устройства и внешнее изменяется содержимое счет:ихй; вяементустройство индикации (прохождение соот- . ИЛИ 56 разрешает прохождение кода черезветствующего сигнала на выход 35 устрой- элементы И 65 и ИЛИ 66 на выходы 26 синства запрещается отсутствием сигнала на 45 хрогенератора, Единичным сигналом с вывыходе 32 синхрогенератора 20), хода старшего разряда счетчика 64Сигнал с выхода 27 синхрогенератора изменяется состояние триггера 48. Микро 20 также поступает на вход синхросигнала операции сдвига с выходов регистра 59выбора демультиплексора 14, адрес которо- сдвига через элементы ИЛИ 55 и задержкиго определен на втором выходе 26 синхро 62 выдают сигналы на выходах 25, 29 и 32генератора 20 и на вход сигнала данных синхрогенератора 20, через элемент ИЛИкоторого поступает в виде логического сиг-.: 54 изменяется содержимоесчетчика, эле-нала результат сравнения с выхода первого мент ИЛИ 56 разрешает прохождение кодаблока 8 сравнения и первого элемента И 1 О. через элементы И 65 и ИЛИ 66 на выходы 26Демультиплексор 14 производит инициали синхрогенератора. Единичным сигналом сзацию первого триггера группы 15 тригге- выхода Старшего разрядаСчетчика 64 измер о в, вы и ол н ен ной из О-триггеров, няется состояние триггера 48; Микрооперапоступление логической нединицы" на вход ции сдвига с выходов регистра 59 сдвигакоторого вызывает открывание управляемо- через элементы ИЛИ 55 и задеркки 62 выго вентиля экектора 19 и выброс инертногодают сигналы на выхода 25 и 31 синхрогене- вратора 20, блокируется элемент И 65, и код адреса с его входов 24 через элемент ИЛИ 65 поступает на его выходы 26, Единичным сигналом с выхода старшего разряда счетчика 64 изменяется состояние триггера 47, прохождение импульсов с выхода управляемого генератора 46 на входы регистров 58-60 управляется элементами И 50-52. Микрооперации сдвига с выходов регистра 58 сдвига через элементы ИЛИ 55 и задержки 61 выдают управляющие сигналы на выходах 25 и 27 синхрогенератора, производится через элемент ИЛИ 54 изменение содержимого счетчика 64, код которого через элементы И 65 (работу которого разрешает элемент ИЛИ 56) и блок 66 элементов ИЛИ выдается на выходах 26 синхрогенератора, Выдается также сигнал на его выходах 28 и 30,Сигнал логической "единицы" на входе 23 синхрогенератора 20 через элементы И 49 и ИЛИ 54 управляет изменением содержимого счетчика 64,Формула изобретения 1. Устройство для сигнализации по авт,св, М 1345226. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения удобства в эксплуатации, в него введены блок элементов ИЛИ и группа регистров, входы выдачи данных которых являются разрешающими входами устройства, а выходы подключены соответственно к входам блока элементов ИЛИ, выходы которого соединены с адресными входами синхрогенератора,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что синхрогенератор содержит управляемый генератор импульсов, два триггера, пять элементов И, три элемента ИЛИ, инвертор, три регистра сдвига, три элемента задержки, счетчик, блок элемен. тов И и блок элементов ИЛИ, вход инвер 1 ора и первый вход первого элемента И обьединенц и являются установочным входом синхрогенератора, выход инвертора подключен к первым входам второгои третьего элементов И, управляющий вход управляемого генератора импульсов является пусковым входом синхрогенератора, выход управляемого генератора импульсов подключен к первому входу четвертого элемента. И и вторым входам первого, второго и третьего элементов И, установочный вход первого триггера является входом "Калибровка" синхрогенератора, прямой выход первого триггера подключен к первбму входу"пятого, второму входу четвертого и третьему входу третьего элементов И, инверсный выход первого триггера подключен к третьемувходу второго элемента И и является45 входу четвертого элемента И и являетсявосьмым выходом синхрогенератора, адресные входы которого подключены к первым входам блока элементов ИЛИ, выходы которого являются вторым выходом синхрогенератора, а вторые входы блока элементов ИЛИ подключены к выходам блока элементов И, первые входы которого подключены к выходам разрядов счетчика, а второй вход подключен к выходу третьегоэлемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к инверсным выходам первого и второго триггеров,3. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что регистр группы регистров со 1015 2025 30 35 40 шестым выходом синхрогенератора, выходпервого элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента И подключен к входу первого регистра сдвига, первый выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй выход - к второму входу второго элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход которого является третьим выходом синхрогенератора, третий выход первого регистра сдвига подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к третьему входу второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к входу второго регистра сдвига, первый выход которого подключен к четвертому входу второго элемента ИЛИ, второй выход - к входу второго элемента задержки, выход которого является седьмым выходом синхрогенератора, третий выход второго регистра сдвигаподключен к третьему входу первого элемента ИЛИ. и к первому сигнальному входу первогс триггера, выход четвертого элемента И подключен к входу третьего регистра сдвига, первый выход которого подключен к пятому входу второго элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом синхрогенератора, второй выход третьего регистра сдвига подключен к выходу третьего элемента задержки, выход которого является пятым выходом синхрогенератора, третий выход третьего регистра сдвига подключен к первому сигнальному входу второго триггера и четвертому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу счетчика, выход старшего разряда которого подключен к вторым сигнальным входам первого и второго триггеров, прямой выход второго триггера подключен к четвертому входу третьего элемента И и второму входу пятого элемента И, выход которого является четвертым выходом синхрогенератора, инверсный выход второго триггера подключен к третьемудержит управляемый тумблер и по числу разрядов - установочные тумблеры, выходы которых являются выходами регистра, вход управления управляемого тумблера является входом выдачи данных регистра. источник опорного единичного напряжения черезуправляемый тумблер подключен к обьединенным входам установочных тумблеров.