Устройство для контроля перемещения рабочего органа машины

. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик л 1993300(22) Заявлено 3,0781 (21) 33 22064/18-24 1 И) М. Кп. с присоединением заявки М 0 07 С Э/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 3 00.83, Бюллетень М 4 Дата опубликования описания 30 т 0,83" -: ИСКЪР,"а КПСС,7 ) Заявитель ХХУ съе иенский институт автоматики т.с,.т,г т,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА МАМИНЫ Изобретение относится к техническим средствам информационных систем и может быть использовано в автоматизированных системах для измерения перемещения и счета предметов, движущихся в прямом и обратном направлениях.Изнестно устройство для счета импульсов с учетом направления вращения (если на выходах датчиков образуются сдвинутые по Фазе последовательности импульсов), содержащее два датчика импульсов, два элемента И, два формирователя импульсов, два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента задержки, элемент ИЛИ, индикатор отказа и блок счета импульсов 1) .Недостатком указанного устройства является его низкая надежность, так как при отказе одного из датчикон нарушается нормальное функционирование устройства в целом, потому что на выходе одного из элементов И импульсы возникают постоянно независимо от направления вращения.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля перемещения рабочего органа машины, со- держащее первый датчик, ньжод которого соединен с входами первого и нторого Формирователей импульсов; выходпоследнего из которых подключен кпервому входу первого элемента И, второй датчик, выход которого соединенс входами третьего и четвертого Формы"рователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу второго элемента И, перный триггер 10,управления, первый выход которого".соединен с вторыми входами первого,второго и третьего элементов И, четнертый, пятый, шестой и седьмой элементы Й, выходы трех последних изкоторых подключены соответственно кпервому, второму и третьему входампервого элемента ИЛИ и блока индикации отказов, выход первого формирователя импульсов соединен с первьювходом четвертого элемента И, третийдатчик, выход которого подключен квходам пятого и шестого Формирователей импульсов, второй триггер управ- ления, первый выход которого соединен с первьщи входами восьмого, девятого и десятого элементов И, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый элементы И, выходы которых подключенысоответственно к первому, второму итретьему входам второго элемента ИЛИи к четвертому, пятому и шестому вхо 99330010 дам блока индикации отказов, выходшестого формирователя импульсов соединен с первым входом двенадцатОгоэлемента И, третий элемент ИЛИ, выход которого через седьмой формирователь импульсов подключен к первьм.,входам триггеров управления, выходчетвертого формирователя импульсов соединен с первым входом одиннадцато го элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к входам блока счетчиков (2) . Недостатком известного устройстваявляется его ненадежность из-за низкого качества диагностики неисправ 15ности отказавшего датчика, так как вустройстве обнаруживается только фактвнезапного отказа конкретного датчика (первого, второго или третьего) ине определяется вид отказа, а именнонеизвестно произошел ли отказ видаединица (ложная выдача сигнала)или отказ вида ноль (ложная невыдача сигнала). Незнание вида отказаувеличивает время обнаружения неисправности, а следовательно, время ремонта и восстановления отказавшегодатчика. При ограниченном восстановлении (отсутствии запасных исправныхдатчиков) это обстоятельство увеличивает вероятность отказа одного из 30двух неотказавших датчиков, а следовательно и устройства в целом, чтов ряде случаев, например, в системахизмерения пути перемещения для безупорного останова заготовки перед ме" 35тодическими нагревательными печамивлечет за собой поломку и простоиоборудования,Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет определе ния вида отказа отказавшего датчика.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для контроля перемещения рабочего органа машины, содер"жащее первый датчик, выход которогосоединен с входами первого и второгоформирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первому входу первого элемента И, второй датчик, выход которого соединенс входами третьего и четвертого формирователей импульсов, выход последнего из которых подключен к первомувходу второго элемента И, первый триггер управления, первый выход которогосоединен с вторыми входами первого,второго и третьего элементов И, четвертый, пятый, шестой и седьмой эле,менты Й, выходы трех последних из которых подключены соответственно к)первому,второму и третьему входам пер вого элемента ИЛИ и блока.ин(икацииотказов, выход первого формирователяимпульсов соединен с первьм входомчетвертого элемента И, третий датчик,.выход которого подключен к входам пятого и шестого формирователей импульсов, второй триггер управления, первый выход которого соединен с первыми входами восьмого, девятого и десятого элементов И, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый элементы И,выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьемувходам второго элемента ИЛИ и к четвертому, пятому и шестому входам блока индикации отказов, выход шестогоформирователя импульсов соединен спервьм входом двенадцатого элементаИ, третий элемент ИЛИ, выход которого через седьмой формирователь импульсовподключен к первым входам триггеровуправления, выход четвертого формирователя импульсов соединен с первымвходом одиннадцатого элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИподключены к входам блока счетчиков,введены восьмой формирователь импульсов, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый элементы И ичетвертый и пятый элементы ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров управления, выходы датчиков подключены к входам третьегоэлемента ИЛИ и четырнадцатого элемен-.та И,выход которого соединен с входом восьмого формирователя импульсов,третьим входом четвертого элемента Ии с первыми входами пятнадцатого,шестнадцатого и семнадцатого элементов И, выход третьего формирователяимпульсов подключен к второму входушестнадцатого элемента И, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам пятнадцатого и семнадцатого элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно пя-.того и первого формирователей импульсов, второй вход четвертого элементаИ подключен к первому выходу первоготриггера управления, второй выход которого соединен с первыми входами пятого, шестого и седьмого элементовИ, второй выход второго триггера управления подключен к вторьм входамодиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И, выход первогодатчика соединен с третьими входамиодиннадцатого и двенадцатого элементов И, выход второго датчика подключен к третьим входам пятого и тринадцатого элементов И, выход третьегодатчика соединен с вторыми входамишестого и седьмого элементов И, выход восьмого формирователя импульсовподключен к третьим входам первоговторого, восьмого и девятого элементов И, выход седьмого Формирователяимпульсов соединен с третьими входами третьего и десятого элементов И,выход четвертого формирователя импульсов подключен к вторым входам деПри отказе вида " уволь датчика 1 возникает одиночный импульс управления, который открывает по первому входу элемент И 12, и на первый нход блока 36 поступает одиночный импульс счета. С приходом импульса формирователя 10 триггер 34 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до восстановления отказавшего датчика 1, благодаря чему в дальнейшем импульсами счета являются импульсы, выделенные элементом И 18, открытым по первому входу фединицей второго выхода триггера 34 до мзмента восстановления Отказавшего датчика 1. Укаэанные импульсы счета являются результатом совпадении импульсов Зад" ний фронт, Формируемых Формирователем .7, и сигналов датчика 3. Параллельно эти сигналы счета поступают на вход блока 37, индицируя отказ ни,ца ноль датчика 1. вятого и десятого элементов И, к первому входу третьего эяемента И и ктретьему входу седьмого элемента И,.выход второго формирователя импульсовсоединен.с вторым входом пятого элемента И и с третьим входом шестого 5элемента И, выход шестого формирователя импульсов подключен к первомувходу тринадцатогО элемента И и квторому входу восьмого элемента И,выход которого соединен с четвертым 30входом второго элемента ИЛИ,пятый входкоторого подключен к выходу десятогоэлемента И,выход девятого элемента Исоединен с шестым входом второго элемента ИЛИ и с седьмым входом бЛока15индикации отказов, восьмой вход которого подключен к выходу четвертого.элемента И, выход второго элемента Исоединен с денятым входом блока индикации отказов и с четвертым входом 20первого элемента ИЛИ, пятый и шестойвходы которого подключены к выходамсоответственно первого и третьегоэлементов И.На чертеже изображена блок-схемаустройства для контроля перемещениярабочего органа машины.Устройство содержит первый, второйи третий датчики 1-3, первый, второй,третий, четвертый, пятый, шестой,седь- З 0мой и восьмой формирователя 4-11 им-пульсов, первый, второй, третий, чет-.вертый, пятый, шестой, седьмой, вось"мой, девятый, десятый, одиннадцатый,двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый элементы И 12-28, первый,второй, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ 29-33, первый и второй трйггеры 34 и 35 управления, блок 36 счетчиков, блок 37 индикации отказов.Устройство работает следующим образом.При вращении вала двигателя на выходах датчиков 1-3 образуются последовательности импульсов, передние (за дние) фронты которых сдвинуты по Фазе относительно друг друга, Первый,третий, пятый формирователи 4,6 и 8и второй, четвертый, шестой, седьмой,восьмой формирователи 5,7 и 9-11 Фор" 50миируют минимальной длительности импульсы соответственно фПередний"фронтф и Задний Фронт,Прямое направление вращения. Приисправных датчиках 1-3 на выходах дат чика. 3, Формирователя 8 и элемента И25 одновременно возникают импульсы.На.выходе элемента И 26 выделяетсяимпульс управления триггером 34, который через элемент ИЛИ 32 переводит 60этот триггер в другое состояние (вединицу по первому выходу и внольф по второму инверсному выходу), благодаря чему открываются элементы И 12-14 и закрываются элементы 65 И 16-18. На выходе датчика 1 и элемента И 25 импульсы исчезают одновремен" но, что приводит к формированию импульсов Задний фронт Формиронате" лями 10 и 11, и результате элементом И 12 выделяется импульс счета, кото"рый через элемент ИЛИ 29 поступает на первый вход блока 36 счетчиков, регистрируя факт прямого направления вращения. Триггер 34 н исходное состояние переходит по сигналу 13 адний Фронт, Формируемому формирователем 10.При отказе вида единицафф датчика 1 элемент И 13, открытый по первому входу фединицейф первого выхода триггера 34, выделяет импульс счета, ,который поступает на первый нход блока 36, регистрируя факт прямого направления вращения, и параллельно на вход блока 37, регистрируя Факт отка за вида единица датчика 1, при данном виде отказа сигнал фЗадний фронт формирователем 10 неформируется вообще и триггер 34 сохраняет другое состояние до восстановления отказавшего датчика 1;При отказе вида фединица 1 датчика 2 аналогично случаю исправных датчиков 1-3 элементом И 12 выделяется импульс счета, регистрирующий. факт прямого направления вращения. Из-за отсутствия импульса на выходе Формирователя 10 триггер 34 сохраняет другое состояние до восстановления отказавшего датчика.При отказе видаединица датчи" ка 3 сигнал управления триггером 34 выделяется элементом И 27, который через элемент ИЛИ 32 переводит триггер 34 н другое состояние, что позволяет элементу И 12 выцелить импульс счета, поступающий на первый вход блока 36.При отказе нидакольдатчика2 возникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 13, и на первый вход блока 36поступает одиночный импульс счета, Сприходом импульса формирователя 10триггер 34 возвращается в исходноесостояние, которое сохраняется до восстановления отказавшего датчика 2,благодаря чему в дальнейшем импульсами счета являются импульсы, выделенные элементом И 17, открыться по пер-ному входу единицей второго выхода триггера 34 до момента восстановления отказавшего датчика 2. Указанные импульсы счета являются результа зтом совпадения импульсон Задний фронт, Формируемых Формирователем5, и сигналов 6 датчика 3. Параллель"но эти импульсы счета поступают навход блока 37 индицирун отказ вида 20ноль датчика 2.При отказе вида ноль датчика3 нозникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 13, и на перный нход блока 36 поступает одиночный импульс счета. С появлением импульса Формирователя 10 триггер 34 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до восстановления отказаншего датчика 3, ЗОблагодаря чему н дальнейшем импульсами счета являются импульсы, выделенные элемектом И 16, открытым по первому входу единицей второго выхода триггера 34 до момента восста- ;5новлекия отказавшего датчика 3. Указанные импульсы счета являются результатом совпадения импульсов Задний Фронт, формируемых формирователем 5, и сигналов датчика 2. Параллельно эти сигналы поступают на входблока 37, индицируя отказ вида"нольдатчика 3.Обратное капранление вращения. Приисправных датчиках 1-3 аналогичнымобразом Формируются импульсы счета,выделенные элементом И 19, открытом по первому нходу единицей перного выхода триггера 35, который изисходного состояния переводится вдругое состояние импульсом управления, выделяемым на выходе элемента И 28.При отказе нида единица датчика 1 сигнал управления триггером 35 выделяется элементом И 27, который через элемент ИЛИ 33 переводит триггер 35 н другое состояние, что позволяет элементу И 19 выделить импульс счета, поступающий на второй вход блока 36. При данном виде отказа Фор О мирователем 10 импульс не Формируется вообще и триггер 35 сохраняет другое состояние до восстановления отказавшего датчика 1. При этом отказ вида единица, случившийся, напри мер, во нремя обратного направления нращения, выявляется блоком 37 при выделении элементом И 13 сигнала совпадения но время прямого направления нращения.При отказе вида единица датчика 2 аналогично случаю исправных датчиков 1-3 элементом И 19 выделяется импульс счета, регистрирующий Факт обратного направления вращения, Из-за отсутствия импульса формирователя 10 триггер 35 сохраняет другое состояние до восстановления датчика 2. Сигнал отказа вида единица датчика 2 ныделяется элементом И 15, предварительно открытым по первому входу единицей первого выхода триггера 34, если отказ случился во время прямого направления вращения.Если отказ нида единица датчика 2 случился во время обратного направления вращекия, .то он выявляется после изменения обратного направления вращения на прямое направление (во время которого постоянно открывается элемент И 1 5) и перехода вновь к обратному направлению вращения. Выявление Факта отказа вида единица датчика 2 с некоторым запаздыванием относительно момента отказа ке снижает надежности, устройства, так как в автоматизированных системах для измерения перемещения предметов, движущихся н прямом и обратном направлениях (например, механизмов загрузки и выгрузки методических нагревательных печей прокатных станов), длительность циклон перехода от одного направления вращения нала двигателя к другому направлению нращения исчисляется несколькими минутами, а допустимое время восстанонления отказавшего датчика (с нысокой вероятностью исключающее возможность отказа еще одного датчика) - обычно ке менее одного часа.При отказе вида "единица датчика 3 элемент И 20, открытый по первому входу единицей перного выхода триггера 35, выделяет импульс, который поступает ка вход блока 36 как импульс счета, регистрируя Факт обратного направления вращения, и параллельно на вход блока 37, индицируя Факт отказа вида единица датчика 3, триггер 35 сохраняет другое состояние до восстановления датчика 3.При отказе вида ноль датчика 1 возникает одиночный импульс, который открывает по первому входу элемент И 21, и на второй вход блока 36 поступает одиночный импульс счета. С появлением импульса формирователя 10 триггер 35 возвращается в исходное состояние, которое сохраняется до восстановления отказавшего датчика 1, благодаря чему в дальнейшем импульсами счета являются импульсь, выпеляемые элементом И 24, открытым по пер- Формула изобретения вому входу единицей второго выхода триггера 35. Указанные импульсы Устройство для контро счета являются результатом совпадения ния рабочего органа маши импульсов Задний Фронт, формируе- щее первый датчик, выход мых формирователем 9, и сигналов дат- динен с входами первого чика 2. Параллельно эти сигналы по- мирователей импульсов, в ступают на вход блока 37, индицируя него из которых подключе отказ вида ноль датчика 1. входу первого элемента. ИПри отказе вида нольде датчика чик, выход которого соед 2 возникает одиночный импульс, кото ми третьего и четвертого рый открывает по первому входу эле- . лей импульсов, выход пос мент И 20, и на второй вход блока 36 которых подключен к перв поступает одийочный импульс счета. С рого элемента И, первый приходом импульса Формирователя 10 ,равления, первый выход к триггер 35 возвращается в исходное 35 динен с вторыми входами состояние, которое сохраняется до вос- рого и третьего элементо становления отказавшего датчика 2, тый, пятый, шестой и сед благодаря чему в дальнейшем импульса- ты И, выходы трех послед ми счета являются импульсы, выделен- рых подключены соответст ные элементом И 23, открытым по пер вому, второму и третьему вому входу единицей второго выхо- вого элемента ИЛИ и блок да триггера 35. Указанные импульсы отказов, выход первого Ф счета являются результатом совпадения импульсов соединен с пер импульсов Задний Фронт, Формируе- четвертого элемента И, т мых формирователем 9, и сигналов дат. - 25 выход которого подключен чика 1. Параллельно эти импульсы сче- того. и шестого формирова та поступают на вход блока 3, инни- . сов, второй триггер упра цируя отказ вида ноль датчика 2. вый выход которого соедиПри отказе вида ноль датчика ми входами восьмого, дев 3 возникает одиночный импульс, кото- о того элементов И, одинна рый открывает по первому входу эле- надцатый и тринадцатый э мент И 19, и на второй вход блока Зб ходы которых подключены поступает одиночный импульс счета, С но к первому, второму и приходом импульса формирователя 10 дам второго элемента ИЛИ триггер 35 возвращается в исходное тому, пятому и шестому в остояние, которое сохраняется до вос- индикации отказов, выход становления отказавшего датчика 3, мирователя импульсов сое благодаря чему в дальнейшем импульса- вым входом двенадцатого ми счета являются импульсы, выделен- третий элемент ИЛИ, выхо ные элементом И 22, открытым по перво рез седьмой формировател му входу единицей второго выхода 4 О подключен к первым входа триггера 35. Указанные импульсы сче- управления, выход четвер та являются результатом совпадения .вателя импульсов соедине импульсов Задний фронт, Формируе- входом одиннадцатого эле мых формирователем 7, и сигналов дат- ходы первого и второго чика 1, Параллельно эти сигналы по подключены к входам блок ступают на вход блока 37, индицируяо т л и ч а ю щ е е с я отказ вида ноль датчика 3.целью повышения надежносТаким образом в устройстве выявля- ва, в него введены восьм ются отказы вида единицаиноль тель импульсов, четырнад каждого датчика. 50 надцатый, шестнадцатый Кроме того, анализ Формирования сигналов счета показывает, что в моменты отказов датчиков вида единица или ноль не наблюдается лож ная.регистрация лишнего импульса счета или его потеря, позволяя использовать устройство также для счета предметов, перемещаемых то в одном, то в другом направлении. 60 При использовании изобретения исключены простои оборудования по вине автоматики вследствие повышения на-. дежности устройства. ля перемещены, содержакоторого соеи второго форыход последн к первомувторой дат-.инен с входа- Формирователеднего изому входу втотриггер употорого соепервого, втов И, четверьмой элеменних из котовенно к первходам пер"а индикацииормирователявым входомретий датчик,к входам пятелей импульвления, пернен с первыятого и десядцатый, двелементы И, вы- соответствентретьему вхои к четверходам блокашестого фординен с перэлемента И,д которого чеь импульсовм триггеровтого формирон с первыммента И, выэлементов ИЛИа счетчиков,тем, что, сти устройст"ой формировацатый, пяти семнадцатыйэлементы И и четвертый и пятый элементы ИЛИ, выходы которых соединены свторыми входами триггеров управления,выходы датчиков подключены к входамтретьего элемента ИЛИ и четырнадцатого элемента И, выход которого соединен с входом восьмого формирователяимпульсов, третьим входом четвертогоэлемента И и с первыми входами пятнадцатого, шестнадцатого и семнадцатого элементов И, выход третьего формирователя импульсов подключен к второму входу шестнадцатого элемента И,выход которого соединен с первьмивходами четвертого и пятого элементовИЛИ, вторые входы которых подключенык выходам пятнадцатого и семнадцато-го элементов И, вторые входы которыхсоединены с выходами соответственнопятого и первого формирователей импульсов, второй вход четвертого элемента И подключен к первому выходупервого триггера управления, второйвыход которого соединен с первымивходами пятого, шестого и седьмогоэлементов И, второй выход второго 10триггера управления подключен к вторым входам одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого элементов И, выходпервого датчика соединен с третьимивходами одиннадцатого и двенадцатого 15элементов И, выход второго датчикаподключен к третьим входам пятого итринадцатого элементов И, выход треть"его датчика соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементов И, 2 Овыход восьмого формирователя импуль"сов подключен к третьим входам перво"го, второго, восьмого и девятого элементов И, выход седьмого формирователя импульсов соединен с третьими входами третьего и десятого элементов И,выход четвертого формирователя импульсов подключен к вторым входам девятого и десятого элементов И, к первомувходу третьего элемента И и к третьему входу седьмого элемента И, выходвторого формирователя импульсов соединен с вторым входом пятого элемента И и с третьим входом шестого элемента И, выход шестого формирователяимпульсов подключен к первому входутринадцатого элемента И и к второмувходу восьмого элемента И, выход которого соединен с четвертью входомвторого элемента ИЛИ, пятый вход которого подключен к выходу десятогоэлемента И, выход девятого элементаИ соединен с шестым входом второго,элемента ИЛИ и с седьмым входом блока индикации отказов, восьмой входКоторого подключен к выходу четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен с девятым входом блокаиндикации отказов и с четвертым входом первого элемента ИЛИ, пятый ишестой входы которого подключены квыходам соответственно первого и третьего элементов И,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 832569, кл. 6 06 И 7/04, 1979,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2961244/18-24,кл. О 07 С 3/10, 1980 ( прототип).993300 оставитель Е ехред М. Кос Заказ 482 71ВНИИПИ твенного комипо бретений и от 113035, Мо , 5, Рауиская н филиал ППП Патент, г. Ужгоро роектн Редактор С. Крупенин Тираж 5 Государс делам изо аква Жйба ум Корректор О. Бил Подписноетета СССРкрытийаб д. 4/5