Устройство для сигнализации состояния исполнительного механизма

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 594 С 08 В 230 НИЯ 1 1гр ьных меха оматики авинск о ССС 198льс 23/ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИСОСТОЯНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА(57) Изобретение относится к технике для автоматизации технологическихпроцессов и предназначено для отображения информации на мнемосхемахо конечных и промежуточном статическом положениях, движении, а такжео неисправном состоянии в случаеего возникновения при движении запорно-регулирующих и им подобных исполнительных механизмов (ИМ), обладающих органами контроля своих конечных состояний, и является усовершенствованием устройства по авт.св. У 1283826. Цель изобретениярасширение области применения устройства за счет обеспечения возможности его применения для сигнализаии состояния исполн низмов независимо от того, снабжены они ограничительными силовыми средствами или нет, Цель изобретения достигается тем, что в устройство, содержащее шесть элементов ИЛИ, три индикатора положения, два датчика положения, шины сигналов 10 ткрыть", Закрыть , "Стоп 1 и две информационные шины, пять элементов И, генератор импульсов, делитель частоты,два инвертора и два триггера, введены инвертор, два узла памяти направления движения ИМ, предшествующего его остановке, узел контроля. времени движения ИМ и шесть элементов И. Информация с датчиков конечных положении изменяет состояние элементов и узлов устроиства и отображается на индикаторах положения комбинац ей состояний индикаторов, светящи непрерывно и с различнои частотои импульсов мигания. Исправность ИМ контролируется по времени их срабатывания, а время срабатывания контролируется узлом контроля времени движения ИМ, что позволяет использовать устройство с ИМ, не имеющими ограничительных силовых средств, формирующих сигнал неисправности ИМ.1 з,п. ф-лы, 3 ил.41667 и централизованных системах управления и контроля в газовой, химической, энергетической и других отраслях промышленности в тех случаях,когда для сигнализации положениядостаточна не количественная, а лишьнаглядная качественная характеристика состояния, осуществляемая намнемосхемах простыми,светотехническими средствами, и является усовершествованием устройства по авт.св.В 1283826,Цель изобретения - расширение области применения устройства за счетобеспечения возможности его применения для сигнализации состоянияисполнительных механизмов независимо от того, снабжены они ограничительными силовыми средствами или нет.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг.2 - функционаЛьная схема узла контроля времени движения; на"Закрыто", элемент ИЛИ в6, третийэлемент ИЛИ 7, датчик 8 второго конечного положения, капример "Открыто", четвертый 9, пятый 10 и шестой11 элементы ИЛИ,шину 12 сигнала "Открыть" первый 13 и второй 14 триг- геры, шину 15 сигнала "Стоп", первый 16, второй 17 и третий 18 элементы И, генератор 19 импульсов, третий индикатор 20 положения, шину21 сигнала "Закрыть", первую 22 ивторую 23 информационные шины, первый 24 и второй 25 инверторы, четвертый 26 и пятый 27 элементы И,делитель 28 частоты, третий инвертор29, первый узел 30 памяти (узел памяти направления движения исполни 1 13Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, предпредназначено для отображения информации на мнемосхемах о конечных и промежуточном статическом положениях, движении, а также о неисправном состоянии в случае его возникновения при движении запорно-регулирующих и им подобных исполнительных механизмов, обладающих органами контроля своих конечных состояний, может быть использовано в локальных 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 тельного механизма, предшестиующегоего остановке, например, при движе-нии им в сторону уменьшения его проходного сечения), второй узел 31 памяти (узел памяти направления движения исполнительного механизма, предшествующего его остановке, например,1при движений исполнительного механизма в сторону увеличения его проходного сечения), узел 32 контролявремени движения (движения исполнительного механизма) шестой 33, седьмой 34, восьмой 35, девятый 36,десятый 37 и одиннадцатый 38 элементы И,Делитель 28 частоты формирует насвоем выходе импульсы уменьшеннойчастоты и увеличенной скважности,обеспечивающие высвечивание индикаторов положения мигающим светом,при котором длительность ровногосвечения индикатора в три раза меньше его погашенного состояния, Первый и второй узлы 90 и 31 предназначены для запоминания направлениядвижения исполнительного механизма,предшествующего его остановке.Первый узел 30 памяти формирует на своем выходе единичный логический сигнал в том случае, когда при перемещении исполнительного механизма всторону уменьшения его проходногосечения (по шине 21 поступает команда Закрыть и поэтому первыйтриггер 13 находится в прямом состоянии) на шину 15 подается команда"Стоп", т.е, второй триггер 14 переводится из прямого в инверсноесостояние,Второй узел 31 памяти формируетна своем выходе единичный логическийсигнал в том случае, когда при перемещении исполнительного механизма в сторону увеличения его проходного сечения (по шине 12 поступаеткоманда "Открыть" и поэтому первыйтриггер 13 находится в инверсном состоянии) на шину 15 подается команда"Стоп", т.е, второй триггер 14 переводится из прямого в инверсное состояние.Узел 32 контроля времени движенияисполнительного механизма (фиг.З)представляет собой узел выдержки времени и содержит четырехразрядный реверсивный двоичный счетчик 39, переключатели 48-63, объединенные вчетыре идентичные группы 40-43, аз 134 также элементы И 44-47, входы которых с помощью переключателей 48-63 подсоединяются к прямому или инверсному выходам каждого из разрядов счетчика 39.,Четыре группы 40-43 переключателей обеспечивают установку кодов четырех расчетных значений времени, необходимых для контроля длительности перемещения исполнительного механизма: времени, превышающего заданную величину при движении исполнительного механизма (из первого конечного положения во второе, из закрытого положения в открытое);времени, превышающего заданную величину при движении исполнительного механизма из второго конечного положения в первое (из открытого положения в закрытое); времени, превышающего заданную величину при реверсе находящегося в промежуточном статическом положении исполнительного механизма, первоначально двигавшегося в сторону увеличения его проходного сечения (иэ закрытого положения в открытое, а затем в закрытое); времени, превышающего заданную величину при реверсе находящегося в промежуточном статическом положении исполнительного механизма, первоначально двигавшегося в сторону уменьшения его проходного сечения (из открытого положения в закрытое, а затем в открытое).Каждый из узлов 30 и 31 памяти содержит двухвходовый элемент 64 и триггер 65 (фиг.2).Устройство работает следующим образом.Исходное состояние его элементов зависит от исходного положения исполнительного механизма, а также от ранее подавашихся команд, Если подавались команды Открыть или "Закрыть", то второй триггер 14 со своего прямого выхода выдает сигнал "1", а если ранее подавалась команда "Стоп", то "0". Элемент ИЛИ-НЕ 6 выдает сигнал "1", когда исполнительный механизм находится в промежуточном положении, что соответствует одновременному отсутствию единичных сигналов на выходах датчиков 5 и 8 положения.Принимаем за начальное такое положение, при котором исполнительный механизм полностью закрыт, В этом случае датчик 5 положения, выдавая1667 30 35 40 45 50 55 чинает выполнять эту команду, то как только первый датчик 5 положения выдает "0, индикатор 3 положе - ния погасает, а индикаторы 4 и 20 начинают прерывисто светится, поскольку на входы второго элемента И 17 поступают потенциальные длительные единичные сигналы с выходов инвертора 25, триггеров 13 и 14 элемента ИЛИ-НЕ 6, а также прерывистый единичный сигнал от генератора 19 импульсов, Одновременно нулевой логический сигнал, ранее сформированный на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 и удерживающий счетчик 39 узла 32 контроля времени движения в нулевом состоянии, снимается, поскольку на входы элемента И 36 также поступают единичные логические сигналы с выхода инвертора 25, триггеров 13 и 14, то прерывистый единичный сигнал от генератора 19 импульсов начинает поступает на суммирующий (+1) вход счетчика 39.Прерывистое свечение индикаторов 4 и 20 положения и работа счетчика 39 в режиме суммирования свидетельствуют о переходном процессе (движении) исполнительного механизма в сторону его открытия. Как только 5 1 О 15 20 25"1", вызывает ровное свечение индикатора 3 положения. Два других индикатора 4 и 20 положения погашены, так как второй датчик 8 положения и элемент ИЛИ-НЕ 6 выдают нулевые сигналы. Нулевой сигнал элемента ИЛИ-НЕ Ь при этом устанавливает в состояние "0" счетчик 39 (фиг.3) узла 32 контроля времени движения, а также через инвертор 29 - в инверсное состояние триггеры 65 узлов 30 и 31 памяти направления дви- жения. При этом на выходах элементов И 34, 35, 37 и 38 формируется сигнал 0, который запирает по первым входам элементы И 26 и 27.При необходимости изменения состояния исполнительного механизма на шину 12 подается команда крыть",при которой первый триггер 13 переключается в инверсное состояние, а второй триггер 14 устанавливается в прямое состояние. Одновременно по цепям управления, которые на фиг. 1 не показаны, подается команда на открытие исполнительного механизма.Если исполнительный механизм на 5 134Фисполнительный механизм полностьюоткроется, второй датчик 8 положения выдает единичный логический сигнал и прерывистое свечение индикато;ров 4 и 20 положения переходит вровное, что свидетельствует о полном открытии исполнительного механизма. Одновременно на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 сгинал "1" изменяетсяна "0" и счетчик 39 устанавливаетсяв нулевое положение,Если за время, определяемое коэффициентом пересчета счетчика 39, превышающее время переходного состояния исполнительного механизма, навыходе второго датчика 8 единичныйсигнал не появляется (исполнительный механизм неисправен), то на прямых выходах счетчика 39 устанавливается код, который соответствует этому времени, например 0111. С помощьюпереключателей 60-63 группы 43 входы элемента И 47 соединены с прямыми и инверсными выходами каждогоиз разрядов счетчика 39 таким образом, чтобы при установке этого кодаэлемент И 47 на своем выходе формировался сигнал "1", который поступает на вход элемента И 38. Так какпри подаче по шине 12 команды "Открыть" первый триггер 13 устанавливается в инверсное состояние, тосигнал неисправности в виде единичного логического сигнала с выходаэлемента И 38 поступает через информационную шину 23 на вход инверитора 25 и первый вход элемента 27..При этом запрещается передача черезэлемент И 36 сигнала от генератора19 импульсов на суммирующий входсчетчика 39 й индикаторы 4 и 20 положения, которые гаснут. Одновременно с выхода делителя 28 частоты через пятый элемент И 27 и второй элемент ИЛИ 2 на второй индикатор 4 положения начинают поступать импульсы уменьшенной частоты и увеличенной скважности, высвечивая его мигающим тревожным светом, что свидетельствует о неисправном состоянииисполнительного механизма при выполнении команды "Открыть". Если доокончания полного открытия исполнительного механизма по шине 15 пода- на команда "Стоп", то исполнительный механизм останавливается, авторой триггер 14 переключается винверсное состояние, выдав единич 16676ный логический сигнал через элементИ 18 на вход второго элемента ИЛИ2. При этом свечение третьего индикатора 20 положения прекращается, 5а второй. индикатор 4 положения высвечивается ровным светом. Половинное свечение мнемознака свидетельствует о промежуточном полуот крытом состоянии исправного испол, нительного механизма. Одновременнос половинным высвечиванием мнемознака сигнал "0" с прямого выхода второго триггера 14 запрещает передачу через элемент И 38 сигналов генератора 19 импульсов на суммирующийвход счетчика 39, который останавливается и сохраняет свое состояние., Единичный логический сигнал с ин О версного выхода триггера 14, кромеэлемента И 18 поступает также напервые (А) входы узлов 30 и 31 памяти направления движения, предшествующего остановке. При этом первый 25 элемент 30 памяти направления движения свой выходной сигнал не изменяет, а на выходе второго элемента31 памяти появляется сигнал "1",поскольку первый триггер 13 нахо- ЗО дится в инверсном состоянии, запомнив тем самым подачу команды Открыть" по шине 12, а сигнал навыходе инвертора 29 равен "0". Такимобразом, второй элемент 31 памятиоказывается подготовленным к работе 35устройства при условии реверса исполнительного механизма из полуоткрытого состояния в сторону закрытия.Дальнейшая работа схемы устройства 40 зависит от того, в каком направлениибудет осуществляться движение исполнительного механизма.Если из полуоткрытого статического положения осуществляется реверсисполнительного механизма, т.е. пошине 21 поступает команда "Закрыть",то первый и второй триггеры 13 и 14переключаются в прямое состояние,.при котором передача сигналов генератора 19 разрешается на выход элемента И 16 и вычитающий (-1) входсчетчика 39, При этом второй индикатор 4 положения гаснет, первый индикатор 3 положения начинает высвечиваться прерывистым светом, свидетельствуя о движении исполнительногомеханизма в сторону закрытия, асчетчик 39 возобновляет свою работу,но уже в режиме вычитания, Как тольсвидетельствуя о том, что исполнительный механизм перемещается в сторону открытия. Как только исполнительный механизм полностью откроется, датчик 8 положения выдает единичный логический сигнал и прерывистое свечение индикаторов 4 и 20 переходит в ровное. Если в течение времени, превьппающего время переходного состояния исполнительного механизма, на выходе датчика 8 единичный сигнал не появляется (в случае неисправности исполнительного механизма), то третий индикатор 20 положения гаснет, а второй индикатор 4 высвечивается мигающим светом уменьшенной частоты и увеличенной скважности.Для перевода исполнительного механизма из полностью открытого состояния в закрытое на шину 21 подается команда "Закрыть", в результате которой триггеры 13 и 14 устанавливаются в прямое состояние. Индикаторы 4 и 20 положения при этом гаснут, а индикатор 3 высвечивает - ся прерывистым светом, свидетельствуя о перемещении исполнительного механизма в сторону закрытия. При достижении исполнительным механизмом конечного закрытого положения прерывистое свечение индикатора 3 положения переходит в ровное, сигнализируя о конечном закрытом положении и исполнительного механизма. Одновременно на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 сигнал "1" изменяется на "0" и счетчик 39 устанавливается в нулевое состояние, Если за время, определяемое коэффициентом пересчета счетчика 39, превышающее время переходного состояния исполнительного механизма, на выходе первого датчика 5 единичный сигнал не появляется (исполнительный механизм неисправен), то на прямых выходах счетчика 39 устанавливается код, который соответствует этому времени, например ЮОО. В результате этого с третьего (5) выхода узла 32 контроля времени движения на вход элемента И 35 поступает единичный логический сигнал, который, поскольку на другом входе элемента И 35 также присутствует единичный логический сигнал с прямого выхода триггера 13, поступает через информационную шину 22 на входы первого инвертора 24 и элемента И 26. Первый индикатор 3 положения гаснет, а 7 1341667ко исполнительный механизм полностьюзакроется, первый датчик 5 положениявыдает сигнал "1", прерывистое свечение индикатора 3 положения переходит в ровное, счетчик 39 устанавли 5вается в нулевое состояние. Если втечение времени, которое устанавливается и сохраняется в счетчике 39при движении исполнительного механизма в сторону открытия, датчик 5положения не выдает единичного логического сигнала,.что свидетельствует о неисправности исполнительногомеханизма, возникшей при его закрытии из промежуточного статическогоположения, через определенное время, соответствующее заданному коду,например 1100, на втором (о) выходеузла 32 появляется единичный логический сигнал, который через элементИ 34 (на первом и втором входахэтого элемента присутствуют единичные сигналы, поступающие с выходавторого элемента 31 памяти направления движения и прямого выхода триггера 13) поступает на входы инвертора 24 и элемента И 26. При этом запрещается передача сигнала от генератора 19 импульсов на вычитающийвход. счетчика 39 и индикатор 3 положения, который гаснет. Одновременнос выхода делителя 28 частоты черезчетвертый элемент И 26 и пятый элемент ИЛИ 10 на третий индикатор 2035положения начинают поступать импульсы уменьшенной частоты и увеличенной.скважности, высвечивая его мигающимтревожным светом, что свидетельствует о неисправном состоянии исполнительного механизма, выполняющегокоманду "Закрыть", осуществляемуюиз промежуточного статического положения, которому предшествовало движение на открытие. Если из промежу 45точного статического положения движение исполнительного механизма продолжается в сторону открытия, т.е.на шину 12 подается команда "Открыть" второй триггер 14 переключа 50ется в прямое состояние, при которомразрешается передача сигналов генератора 19 импульсов через элементИ 36 на суммирующий вход счетчика39 и через элемент ИЛИ 17 на индика 55торы 4 и 20 положения. При этомсчетчик 39 продолжает счет в режимесуммирования, а индикаторы 4 и 20высвечиваются прерывистым светом, 134третий индикатор 20 положения высвечивается мигающим светом, при котором длительность его ровного свечения в три раза меньше погашенного, состояния. Это свидетельствует о неисправности исполнительного механизма при выполнении команды нЗакрыть".Если во время движения исполнительного механизма в сторону закрытия по шине 15 подается командаСтоп", то последний останавливается, прерывистое свечение индикатора 3 положения прекращается, а второй индикатор 4 высвечивается ровным светом, что свидетельствует об остановке исполнительного механизма в промежуточном положении. Одновременно с прямого выхода второго триггера 14 сигнал "0" запрещает передачу через элемент И 33 сигналов генератора 19 импульсов на вычитающий вход счетчика 39, а единичный логический сигнал с инверсного выхода триггера 14 поступает на первые (В) входы узлов 30 и 31 памяти направления движения. При этом первый узел 30 изменяет свой выходной сигнал на единичный, поскольку триггер 13 находится в прямом состоянии, запомнив тем самым подачу по шине 21 команды "Закрыть", Второй узел 31 памяти направления движения своего сигнала на выходе не изменяет, так как на один из его входов подается нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 13.Таким образом, первый узел 30 памяти оказывается подготовленным к работе устройства в случае реверса исполнительного механизма из промежуточного состояния в сторону открытия. Если при этом по шине 12 поступает команда Открыть, то первыи триггер 13 переключается в инверсное состояние, а второй триггер 14 - в прямое, при которых передача сигналов генератора 19 импульсов разрешается на выход элемента И 17 и на суммирующий вход счетчика 39. Второй 4 и третий 20 индикаторы положения начинают высвечиваться прерывистым светом, свидетельствуя о движении исполнительного механизма в сторону открытия, а счетчик 39 возобновляет свою работу, но уже в режиме суммирования.1667 10 Как только исполнительный меха 40 50 55 5 1 О 15 20 25 ЗО низм полностью откроется, по единичному сигналу от датчика 8 индикаторы 4 и 20 положения переводятся на ровное свечение, а счетчик 39 нулевым сигналом элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается в нулевое состояние.Если в течение времени, которое устанавливается и сохраняется в счетчике 39 при движении исполнительного механизма в сторону закрытия, датчик 8 положения не выдает "1", через определенное время, соответствующее заданному коду, например 0011, на первом (а) выходе узла 32 появляется единичный сигнал, который через элемент И 37 поступает на входы инвертора 25 и элемента И 27, При этом запрещается передача сигнала от генератора 19 импульсов на суммирующий вход счетчика 39 и индикаторы 4 и 20 положения, которые гаснут. Одновременно с выхода делителя 28 частоты на второй индикатор 4 положения через пятый элемент И 27 и второй элемент ИЛИ 2 начинают поступать импульсы пониженной частоты и увеличенной скважности, высвечивая его мигающим светом, при котором длительность свечения в три раза меньше погашенного состояния. Это свидетельствует о неисправности исполнительного механизма при выполнении команды "Открыть, осуществляемой из промежуточного .статического положения, которому предшествовало выполнение команды Закрыть",Формула изобретения 1. Устройство для сигнализации состояния исполнительного механизма по авт.св, М, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности его применения для сигнализации состояния исполнительных механизмовнезависимо от того, снабжены ониограничительными силовыми средствамиили нет, в него введены два узлапамяти, узел контроля времени движения, шесть элементов И и третийинвертор, вход которого соединенс выходом первого элемента ИЛИ-НЕи с установочным входом узла контроля времени движения, а выход - с первйми входами первого и второго узлов1113 памяти, вторые входы которых соединены с инверсным выходом второго триггера, третий вход первого узла памяти соединен с прямым выходом первого триггера и с первыми входами шестого, седьмого и восьмого элементов И, третий вход второго узла памяти соединен с инверсным выходом первого триггера и с первыми входами девятого, десятого и одиннадцатого элементов И, вторые входы шестого и девятого элементов И соединены с выходами соответственно первого ивторого инверторов, третьи - с прямым выходом второго триггера, четвертые - с выходом генератора импульсов, а их выходы - соответственно с входом вычитания и входом суммирования.узла контроля времени, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с вторыми входами соответственно десятого, седьмого, восьмого и одиннадцатого элементов И, выходы первого и второ. го узлов памяти соединены с третьими входами соответственно десятого и седьмого элементов И, выходы седь 4166712мого и восьмого элементов И соединены с первой информационной шиной, авыходы десятого и одиннадцатого элементов И - с второй информационной5шиной.2. Устроиство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что узел контроля времени движения содержит двоичный реверсивный счетчик с прямымии инверсными выходами, четыре элемента И, переключатели, объединенныев четыре группы, число переключателей в каждой группе соответствует числу разрядов счетчика, входы вычитания, суммирования и установкив 0 счетчика являются соответств енно входами вычитания , суммирования и установочным узла контролявремени движения, выходы счетчикасоединены с входами переключателейвсех групп, выходы переключателейкаждой группы соединены с входамисоответствующего элемента И , выходы 25 которых являются соответственно первым, вт орым, третьим и четвертым выходами узла контроля времени движе-,ния .1341667 Составитель Е.БударинТехред А.Кравчук едактор М,Дыль рректор М.Шаро Закаэ 4439/ 5 оиэводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,4 Тираж 543 ВБИИПИ Государствен по делам иэобрет 113035, Москва, ЖПодписого комитета ССний и открытийРаушская наб