Устройство для регистрации значений контролируемых параметров

(5 11)3 ОБРЕТЕНИЯ ПИ ТВ ий инс Столя ие пост роени СССР 1975.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЗНАЧЕНИЙ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ (57) Изобретение может быть испольэовайо в системах отображения информации о ходе технологического процесса для записи на диаграммной лент совокупности взаимосвязанных парамет ров в виде одной обобщенной кривой, развернутой по горизонтальной оси координат. Изобретение позволяетширить функциональные возможностиройства за счет автоматического рас уст ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТ 4258489/24-1008.06,8723,09.89, Вюл,М 35(56) Андреев А.А. Автоматичказывающие, самопишущие и ррующие приборы. Л.: Машинос1973, с.259Авторское свидетельствоВ 506761, кл. С 01 В 3/02,выбора и регистрации из множества групп взаимосвязанных параметров такой группы, параметры которой отображают наиболее существенные в данный момент времени изменения в состоянии объекта контроля. Устройство содержит преобразователи 1,1, 1.2 и 2,1, 2.2 сигналов от датчиков контролируемых параметров, первый и второй многомерные фильтры 3 и 4, первый и второй коммутаторы 5 и 6, алгебраический сумматор 7, интегратор 8, первый ключ 9, привод 1 О инструмента регистрации по вертикали, привод 11 инструмента регистрации по горизонтали, привод 12 носителя записи, инструментЩ 13 регистрации в виде каретки с пером и показывающим индексом, носитель 14 записи, первый источник 15 постоянного сигнала, блок 16 программного управле- С е ния, первый и второй блоки 17 и 18 задержки, первую схему 19 совпадений, второй и третий ключи 20 и 21, первый и второй компараторы 22 и 23,кафф первую и вторую схему 24 и 25 выбора ЯД максимального значения, 1 э.п. ф-лы, 3 ил. Ж30 3150959Изобретение относится к регистрации контролируемых параметров самопишущими приборами и может быть использовано в системах отображения5 информации о ходе технологического процесса для записи на диаграммной ленте совокупности взаимосвязанных параметров в виде одной обобщенной кривой, развернутой по горизонталь О ной оси координат (оси развертки),Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства эа счет автоматического выбора и регистрации из множества групп взаимосвязанных параметров такой группы, параметры которой отображают наиболее существенные в данный момент времени изменения в состоянии объекта контроля, 20На фиг,1 представлена структурная схема устройства для регистрации двух групп параметров. каждая из которых образуется двумя параметрами; на фиг,2 - структурная схема одного 25 из многомерных фильтров, например первого; на фиг.З - схема регистрации двух параметров в виде обобщенной кривой, развернутой вдоль горизонтальной координаты Х.Аналогичным образом может быть выполнено устройство для регистрации большего числа групп и большего числа параметров.На чертежах обозначено; Е ц, Е 1 и Е , Е - значения контролируемыхфпараметров первой и второй группы; Ео - опорный сигнал от первого источника постоянного. сигнала; ЙЕ=оф 2 2 212 ф э 40 = Е, - Е, где /, К - сглаженные сигналы Еи , ; 8 - ширина рабочей зоны носителя записи; 1 - линия опорного уровня, соответствующая сигналу Ео; 2,3,4 - линии развертки разностей 45 АХ, Й Е и ЕЕ соответственно.Устройство для регистрации значений контролируемых параметров содержит преобразователи 1.1, 1.2 и 2,1, 22 сигналов от датчиков контролируемых параметров, первый и второй многомерные фильтры 3 и 4, первый и второй коммутаторы 5 и 6, алгебраический сумматор 7, интегратор 8, первый ключ 9, привод 18 инструмента регистрации по вертикали (привод У), привод 11 инструмента регистрации по горизонтали (привод Х), привод 12 носителя записи, инструмент 13 регистрации в виде, например, каретки с пером ипоказывающим индексом, носитель 14записи в виде, например, диаграммнойленты, первый источник 15 постоянногосигнала, блок 16 программного управления, первый и второй блоки 17 и 18задержки, первую схему 19 совпадений, второй и третий ключи 20 и 21,первый и второй компараторы 22 и 23,первую и вторую схему 24 и 25 выборамаксимального значения,Многомерный фильтр, например 3,содержит четвертый ключ 26, первыйфильтр 27 низкой частоты, первыйдифференциатор 28, второй фильтр 29низкой частоты, первый блок 30образования модуля, третий компаратор 31, второй и третий источники 32 и33 постоянного сигнала, первый нелинейный элемент 34, третий фильтр 35низкой частоты, второй блок 36 образования модуля, четвертый компаратор 37, первую схему ИЛИ 38, второйнелинейный блок ЗЭ, четвертый фильтр40 низкой частоты, третий блок 41образования модуля, пятый компаратор42, четвертый и пятый источники 43 и4 постоянного сигнала, пятый ключ45, пятый фильтр 46 низкой частоты,второй дифференциатор 47, шестойфильтр 48 низкой частоты, четвертыйблок 49 образования модуля, шестойкомпаратор 50, вторую схему ИЛИ 51,вторую схему 52 совпадений, датчик53 времени.Реализация блоков осуществленаследующим образом.Преобразователи 1.1, 1.2 и 2.1,2.2 сигналов выполнены, например, ввиде делителей напряжения.Привод 10 (У) состоит из мостовойизмерительной схемы с уравновешивающим реохордом,источника питания,усилителя и реверсивного электродвигателя, вал которого связан с движкомкомпенсирующего реохорда и инструментом регистрации. Вход измерительной схемы через первый ключ 9 можетподключатьсяпо команде блока 14программного управления или к выходупервого источника 15 постоянногосигнала, или к выходу интегратора 8. Привод 11 (Х) состоит из. источника постоянного сигнала, подключенного через контакты блока 16 программного управления к входу усилителя привода 11 (Х), и реверсивного элект20 и 21 разомкнуты; коммутаторы5 и 6 установлены в исходное состояние, когда их входы отключены от ихже выходов; на выходе первой схемы19 совпадений управляющий сигналотсутствует; инструмент 13 регистрации установлен в среднее положениепо вертикали приводом 10 (У), навход которого через первый ключ 9поступает сигнал Е с выхода первого .источника 5 постоянного сигнала, ив крайнее левое положение по горизонтали приводом 1 (Х); привод 11при этом отключен; носитель.14 записи неподвижен.Сигналы о контролируемых параметрах Х и и Е 7. и Л. в это времяобрабатываются соответствующими миогсмерными фильтрами 3 и 4Многомерный фильтр, например 3,работает следующим образом,Через заданный интервал времени,устанавливаемьп датчиком 53 времени,четвертый и пятый ключи 26 и 45 подключают выходы преобразователей 1.1и 1,2 соответственно к входам первого и пятого фильтров 27 и 46 низкой частоты,Масштабирсванный сигнал с выходапреобразователя 1,1 поступает на входпервого фильтра 27 низкой частоты,где выделяется низкочастотная составляющая Ец , которая поступает затемна вход первого дифференцирующегоблока 28. В первом дифференцирующемблоке 28 определяется скорость изменения сигнала К которая дополнительно сглаживается во втором фильтре29 низкой частоты, Сглаженный сигнало скорости поступает в первый блок30 образования модуля, где определяется абсолютное значение этого сигна-ла, Полученный в блоке 30 сигналсравнивается в третьем компараторе 31с заданным пороговым значением, которое поступает в третий компаратор 31 свторого источника 32 постоянногосигнала, Если сигнал, полученный вблоке 30, превышает зацанное пороговоезначение, то с выхода третьего компа-ратора 31 поступает сигнал в первуюсхему ИЛИ 38, которая срабатывает,посылая сигнал во вторую схему 52совпаденийВместе с этим сигнал с выхода первого дифференцирующего блока 28 поступает на вход первого нелинейногоблока 34, функционирующего по закону . 5 1509594родвигателя, вал которого связан синструментом 13 регистрации.Привод 12 носителя записи состоитиз источника постоянного сигнала,5подключенного через контакт программного устройства 16 к входу усилителяпривода 12, и синхронного электродви"гателя, связанного с механизмом протяжки носителя. 10Блок 16 программного управлениявыполнен, например, в виде контактного командоаппарата, состоящего иээлектродвигателя постоянной скорости,включаемого по командам с первого 15или второго блоков 17 и 18 задержки,на валу которого закреплены три профилированных кулачка, управляющихконтактами, включенных в привод 11,привод 12 и первый ключ 9. Первый 20ключ 9 представляет собой контактнуюгруппу из пары нормально замкнутых ипары нормально разомкнутых контактов,обеспечивающих поочередное подключениек приводу 10 (У) выхода интеграторов 25и первого источника 15 постоянногосигнала,Контакты, включенные в цепь управления электродвигателя привода 11(Х), обеспечивают его включение, реверсирование после записи,группыпараметров и отключение.Контакты, включенные в цепь управления электродвигателем привода 12,обеспечивают его кратковременное включеняе в конце каждого цикла регистрации.Устройство работает следующим образом.Регистрация контролируемых параметров осуществляется периодически поуправляющим сигналам, поступающим свыходов многомерных фильтров 3 или4. На каждом цикле регистрации осуществляется запись в виде обобщенной 45кривой, развернутой по горизонтали,только одной группы контролируемыхпараметров, а именно той группы, гденаблюдается устойчивое существенное .изменение всех контролируемых параметров, что определяется соответствующими многомерными фильтрами 3и 4. В случае, если такие изменениянаблюдаются в обеих группах, длярегистрации выбирается та группа;где обнаружен параметр с наибольшейскоростью изменения.11 еред началом очередного цикларегйстрации второй и третий ключи-1 при,Е ц (С) СОСигнал с.(С) сглаживается третьим . 5 Фильтром 35 низкой частоты. На выходе Фильтра 35 сигнал стремится к "+1" или "-1", если имеет место устойчивое монотонное изменение сигнала Е ; в противном случае сигнал на выходе 1 О фильтра 35 стремится к нулю. Сглаженл ный сигнал С,(С) поступает во второй блок 36 образования модуля, где определяется его абсолютное значение(С). Сигнал С,(С) сравнивается 15 в четвертом компараторе 37 с заданным пороговым значением, которое поступает с выхода третьего источника 33 постоянчого сигнала. Если сигнал с.(С)1 превышает заданное пороговое 20 значение, то с выхода четвертого компаратора 37 поступает сигнал в первую схему ИЛИ 38, которая срабатывает, посылая сигнал во вторую схему 52 совпадений. 25Таким образом схема ИЛИ 38 срабатывает, если наблюдается устойчивое существенное измечение сглаженного сигнала или скорость его изменения превышает некоторую заданную величину.30Аналогичным образом обрабатывается сигнал Е, с второго преобразователя 1.2.Вторая схема 52 совпадений срабатывает, если на выходе и первой и второй схем ИЛ 11 38 и 51 Формируется управляющий сигнал, Это значит, что наблюдается устойчивое существенное . изменение сглаженных сигналов Ен и Е или скорость их изменения пре вышает заданную пороговую величину.Аналогичным .образом обрабатывают- / ся параметры Еи Е второй группы.Сигнал с выхода схемы 52 совпадений первого многомерного фильтра 3 посту пает на вход первой схемы 19 совпадений и через первый блок 17 задержки - на входы блока 16 программного управления и второго ключа 20. Задержка на включение блока 16 программного управления и второго ключа 20 (или третьего ключа 21 при срабатывании второго многомерного фильтра 4) обеспечивает блокировку ключей 20 и 21 при одновременном срабаты" ванин схем совпадений на выходе многомерных Фильтров 3 и 4.Второй ключ 20 запускает первый коммутатор 5; блок 16 программного управления запускает привод 11 (х)и через первый ключ 9 подключает квходу привода 10 (У) выход интегратора 8, отключая при этом от привода10 выход первого источника 15 постоянного сигнала.При работе первого коммутатора5 сглаженные сигналы Е и Е сИ 12выходов первого и пятого фильтров 27 и46 низкой частоты первого многомерного фильтра 3 и сигнал Ео с выходапервого источника 15 постоянногосигнала поступают через первый коммутатор 5 попарно на алгебраическийсумматор 7, где последовательно,по мере поступления сигналов из комму"татора 5, вычисляются разностигь рЕо Еп ю ДЕ Ен Е 21ЕоЧастота переключения коммутатора5 выбирается такой, что каждая пара/параметров Е и ЕЕ и Е ио ии еЕ, Е оказывается подключенной калгебраическому сумматору 7 определенное заданное время С, которое определяется скоростью 7 движения инструмента 12 регистрации по горизонтали,шадриной носителя 14 записи и числомрегистрируемых параметров в группе.Для показанного на Фиг.3 примеравеличина Д С = 1/3 Б:7.Полученные сигналы разностейЬ Е,ДЕ и Ь Е з последовательно поступаютна вход интегратора 8, который управляет приводом 10 по вертикали (координате У). Под действием сигнала синтегратора 8 инструмент 13 регистрации перемещается приводом 10 повертикали со скоростью, пропорциональной в начале величине первой разности (ДЕ 1), затем второй (ДЕ ), затемтретьей (ДЕ ). Направление перемещейия по координате У определяется знаками разностей - вверх - при положительной разности; вниз - при отрицательной.Одновременно с началом движенияпо координате У инструмент 13 регистрации начинает равномерное движениепо координате Х слева направо поддействием привода 11 по горизонтали(координате Х) по команде с блока 16программного управления,Таким образом под действием приводов 1 О и 11 инструмент 13 регистрации совершает результирующее движение,вычерчивая на носителе 14 записи ломаную линию, развернутую по горизонта 1509594 10ли , которая является обобщенным отображением исходной группы параметров Ею и Е 2После обработки разности АЕ инструмент 13 регистрации приходит в исходное положение по координате У, соответствующее значечию сигнала Е о с выхода первого 15 источника постоянного сигнала, В это же время по 10 команде блока 16 программного управле ния переключается первый ключ 9, который:отключает от привода 10 (У) выход интегратора 8 и подключает к приводу 10 (7) первый источник 15 15 постоянного сигнала, за счет чего инструмент 13 регистрации фиксируется в исходном положении по 1 до начала следующего цикла регистрации. Привод 11 (Х) по команде блока 16 программного управления реверсируется и возвращает инструмент 13 регистрации в крайнее левое положение, после чего отключается, По команде блока 16 программного управления включается привод 12 носителя 14 записи и перемещает носитель 14 записи на один кадр, после чего привод 12 также отключается, Первый коммутатор 5 к этому времени устанавливается в ис ходное положение, и устройство подготовлено для очередного цикла регистрации.Аналогичным образом осуществляется работа устройства при регистрации параметров второй группы Е и Е.Для того, чтобы исключить совместное срабатывание коммутаторов 5 и 6 в составе устройства предусмотрены первая схема 19 совпадений,. первый 40 и второй компараторы 22 и 23, первая и вторая схемы 24 и 25 выбора макси" мального значения, а также первый и второй блоки 17 и 18 задержки.При совместном срабатывании схем 45 совпадений первого и второго многомерных фильтров 3 и 4 срабатывает . первая схема 19 совпадений, включая первый и второй компараторы 22 и 23На задающий вход первого компаратора 22 поступает пороговый сигнал с выхода первой схемы 24 выбора максимума, Этот сигнал формируется в первой схеме 24 выбора максимума, на входы которой поступают сиГналы иэ бЛОкОВ 30 и 49 образования модуля первого" многомерного фильтра 3, пропорцио; цальные абсолютным значениям сглаженной скорости изменения сигналов первой группы Е, и Е, , В схеме 24 из дВух сигналов пос гупиВших из блоков 30 и 49, выбирается максимальный сигнал, который и поступает на задающий вход первого компаратора 22. На второй вход первого компаратора 22 поступает сигнал с Выхода второй схемы 25 выбора максимума, пропорциональный максимальному (из двух сигналов) абсолютному значению сглаженной скорости изменения сигна- лоВ Второй Группы Е 21 р Е 22 дНа задающий вход второго компаратора 23 поступает из второй схемы 25 выбора максимума сигнал, пропорциональный максимальной скорости изменения параметров второй группы Е , и Е , а на второй вход компаратора 23 - сигнал, пропорциональный максимальной скорости изменения параметров первой группы Е 1 и Е,2 .Таким образом в компараторах 22 и 23 сравниваются максимальные скоро" сти изменения сигналов первой и второй группы.Если максимальная скорость изменения параметров первой группы (Е 11 д Е 2 ) больше максимальной скорости изменения параметров второй группы (Е Ед ), то срабатывает второй компаратор 23 и блокирует от включения третий ключ 21, Второй коммутатор 6 не включается, Второй ключ 20 не блокируется, и через время/задержки , устанавливаемое первым блоком 1/ задержки, включается сигнал с выхода второй схемы 52 совпадений первого многомерного Фильтра 3 и включает, в свою очередь, первый коммутатор 5. На регистрацию отправляется первая группа параметров 7, и Е 2.Наоборот, если максимальная скорость изменения параметров второй группы (Е , Е,2 ) больше максимальной скорости изменения параметров первой группы (Е , Е,), то срабатывает первый компаратор 24, блокируя от включения первый ключ 20 и первый коммутатор 5, и через время с, устанавливаемое вторым блоком 18 задержки, включается третий ключ 21 и второй коммутатор 6, Осуществляется регистрация второй группы параметров Ед и Е Для синхронизации запуска приводов10 (У) и 1 1 (Х) блок 16 программногоуправления также включается через время задержки оТаким образом, при одновременном существенном устойчивом изменении параметров первой и второй групп для регистрации выбирается та из них в которой зафиксирован параметр с максимальной скоростью изменения.Аналогичным образом может быть 1 О осуществлена регистрация большего числа групп параметров и большего числа параметров в группах.Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устрой ства для регистрации значений контролируемых параметров за счет автоматического (с помощью многомерных .фильтров) выявления согласованных тенденций в группах взаимосвязанных 20 параметров. Кроме того повышается надежность обнаружения предаварийных и аварийных событий за счет оперативного анализа скоростей изменения контролируемых параметров, уменьшается число ошибок при оценке состояния многомерных объектов, характеризуемых большим числом взаимосвязанных контролируемых параметров.Применение, предлагаемого устрой- З 0 ства в сИстемах отображения информации многомерных объектов, например доменных печей, позволяет повысить эффективность использования информации оператором-технологом и, как 35 следствие, качество управления объек.- том в целом. Формула изобретения401, Устройство для регистрациизначений контролируемых параметров,содержащее привод инструмента регистрации по горизонтали, первый,второй, третий и четвертый преобразователи сигналов, первый источникпостоянного сигнала, интегратор, привод инструмента регистрации по вертикали, инструмент регистрации, носи"тель записи и блок программного 50управления, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения 1 функцио-,нальных возможностей путем обеспечения автоматического выбора для регистрации группы параметров, в которой происходит совместное существен"ное изменение значений или скоростейих изменения, в него дополнительновведены первый и второй многомерные фильтры, первый и второй коммутаторы,алгебраический сумматор и первый ключ,первый выход которого соединен с выходом алгебраического сумматорачерез интегратор, последовательно соединенные первая схема выбора максимального значения, первый компаратори второй ключ, а также последовательно соединенные вторая схема выбора максимального значения, второйкомпаратор и третий ключ, первый ивторой блоки задержки, первая схемасовпадений, причем выходы первогои второго преобразователей сигналовподключены соответственно к первому ивторому входам первого многомерногофильтра, выходы третьего и четвертогопреобразователей сигналов подключенысоответственно к первому и второму входам второго многомерного фильтра, первыйи второй выходы первого многомерногофильтра подключены к первому и второмувходам первого коммутатора, третий и четвертый выходы первого многомерного фильтра подключены к первому и второмувходам первой схемы выбора максимального значения, а нятый выход - квходу первого блока задержки и первому входу первой схемы совпадения,третий и четвертый выходы второгомногомерного фильтра подключены кпервому и второму входам второго ком.мутатора, а пятый выход соединен ",.с входом второго блока задержки ивторымвходом первой схемы совпаде-ния, выход первой схемы совпаденияподключен к вторым входам первогои второго компаратора, третий вход .первого компаратора соединен с вторымвыходом второй схемы выбора максимального значения, а третий входвторого компаратора соединен с вторымвыходом первой схемы выбора максимального значения, первый и второй выходы первого и второго коммутаторовсоединены соответственно с первым,вторым, третьим и четвертым входамиалгебраического сумматора, выходпервого источника постоянного сигналасоединен с третьими входами первогои второго коммутаторов и вторым вхо",дом первого ключа, выход которого подключен к входу привода инструментарегистрации но вертикали, выход блокапрограммного управления соединен стретьим входом первого ключа, входомпривода инструмента регистрациипо горизонтали и входом привода носителя.2. Устройство по и.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что многомерный фильтр "содержит последовательно соединенные четвертый ключ, первый5 фильтр низкой частоты, первый дифференциатор, второй фильтр низкой час" тоты, первый блок образования модуля, третий компаратор, последовательно соединенные первый нелинейный блок,10 третий фильтр ьжзкой частоты, второй блок образования модуля, четвертый компаратор, последовательно соединенные нелинейный блок, четвертый фильтр низкой частоты, третий 15 блок образования модуля, пятый компаратор, последовательно соединенные пятый ключ, пятый фильтр низкой частоты, второй дифференциатор, шестой фильтр низкой частоты, четвертый блок образования модуля, шестой компаратор, второй, третий, четвертый и пятый источники постоянного сигнала, первую и вторую схему совпадений и датчик времени, выходы которого под-. ключены через четвертыйи пятый ключи соответственно к управляющим входам первого и пятого фильтровнизкой частоты, выходы первого ивторого дифференциаторов подключены квходам соответственно первого и второго нелинейного блоков, выход второгоисточника постоянного сигнала подключен к входу третьего кампаратора,третьего источника - к вхоцу четверттого компаратора, четвертого источника- к входу пятого компаратора,пятого источника - к входу шестогокомпаратора,. выходы третьего и четвертого компараторов подключены кгрвходу первой схемы ИЛИ, выходы пятогои шестого компараторов - к входувторой схемы ИЛИ, выходы схем ИЛИподключены к входу второй схемы совпадений, игформадионные входы четвертого и пятого ключей являются входамипервого многомерного фильтра, а еговыходами являются выходы первого ипятого фильтров низкой частоты, выходы первого и четвертого блоковобразования модуля и выход второйсхемы совпадений,/31 Подписное ак комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гага 1 рон 101 ственно-издательс Тираж 660по иэобре -35, Рауш Государственного комитета113035, Москва, Ж ниям и открытиям при ГКНТ СССРая наб., д. 4/5