Устройство для ввода-вывода информации

-ВЫВОДА вычислител применяет ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГ 10 ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗС)Б ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации(56) Авторское свидетельство СССРМ 1226432, кл. О 06 Е 3/ОО, 1983.Авторское свидетельство ССМ 1275416, кл. 6 06 Р 3/00, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относитсяной технике и автоматике Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и применяется для коммутации цепей постоянного и переменного тока и ввода и вывода дискретных сигналов на исполнительный механизм в информационно-управляющих вычислительных системах (ИУВСЦель изобретения - повышение надежности и достоверности ввода-вывода дискретных сигналов.На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - блок коммутации; на фиг,3 - блок связи; на фиг.4 - блок контроля состояния; на фиг,5 - блок контрольных воздействий; на фиг.6 - блок контроля достоверности; на фиг.7 - таблица состояний сигналов блока контроля достоверности,для коммутации цепей постоянного и переменного тока и вывода дискретных сигналов на исполнительнь й механизм в информационно-управляющих вычислительных системах. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности ввода-вывода дискретн ых сигналов. Устройство содержит блок 1 коммутации, блок 2 связи, первый 3 и второй 5 блоки контроля, блок 4 контрольных воздействий, датчик 6 тока в виде резистора и развязывающий элемент 7 в виде диода. Поставленная цель достигается за счет того, что обеспечивается не только возможность контроля исправности устройства как при подсоединении, так и при отсоединении нагрузки, но и указывать характер отказа. 7 ил,Устройство содержит блок 1 коммутации, блок 2 связи, первый блок 3 контроля, блок 4 контрольных воздействий, второй блок 5 контроля, датчик 6, тока, например, в виде резистора, развязывающий элемент 7 в виде диода, первый 8, второй 9 и третий 10 управляющие входы блока 1, первый 11 и второй 12 выходы блока 1, вход 13 и выход 14 блока 2, первый 15 и второй 16 выходы блока 3, первый 17 и второй 18 выходы блока 4, первый 19 и второй 20 входы блока 4, выход 21 блока 5 и нагрузку 22.Блок 1 коммутации содержит выходной транзисторный ключ 23, нагруженный на элемент гальванической развязки и коммутации, роль которого выполняет электромагнитное реле 24 с контактами 25, логический элемент И 26 и триггер 27 с тум 1702356блерами 28 и 29, обеспечивающими автономное управление устройством, Тактовый. и информационный входы триггера 27 соединены соответственно с тумблерами 28 и29 и соответствующим управляющим входом узла коммутации,Изменение состояния триггера осуществляется изменением уровней сигналов натактовом и информационном входах посредством включения тумблеров 28 и 29 либо соответствующих логических сигналовпо входу 8 устройства.При этом наличие потенциала ".оответствующего уровню логической 1 на информационном и тактируемом входах триггера27 соответствует пеоеходу его в "1"-е состояние, а ключа 23 при условии отсутствиясигнала блокировки по входу 8 устройства воткрытое состояние и замыканию контактов25 реле 24, что означает включение нагрузки22, Выключение нагрузки обеспечиваетсяпереводом триггера в "О"-е состояние посредством включения тумблера 28 при выключенном тумблере 29,Блок 2 связи содержит транзисторныйключ 30, элемент 31 индикацииоптроннуюпару 32, фильтр 33. Функционально блок 2обеспечивает прием, индикацию и передачукода состояния линии связи с нагрузкой налогическую обработку в блок 5 контроля,Блок 3 контроля содержит пороговыеустройства 34 и 35, оптронные ключи 36 и37, делитель 38 напряжения, фильтр 39,Функционально блок 3 обеспечивает контроль состояния управляющих цепей, охода9 и нагрузки 22 посредством сравненияуровня входного сигнала 08 х на входе 9 блока 3 с опорным сигналом Ооп, который заданс помощью делителя 38, и формирования ипередачи сигнала, соответствующего уровню логической "1", по соответствующемувходу блока 5 в случае их превышения, Навыходе 15 формируетея логическая "1", еслиуровень входного сигналаОвхОопа на выходе 16, еслиОвхОоп 2, Ооп 2 Оопп,Блок 4 контрольных воздействий содержит транзисторные ключи 40 и 41: тумблером 42 и транзисторным оптроном 43 для коммутации цепей постоянного тока и оптронные ключи 44 и 45, которые конструктивно выполненые аналогично ключу Эб, фильтр 46, Функционально блок 4 служит для формирования пробных воздействий (тестовых сигналов), обесг 1 ечивающих проверку работоспособности блока 2 связи, исправности входа 9 с нагрузкой 22 и блока 1 коммутации. Формирование пробных воздействийна выходах 9 и 13 блока 4 осуществляетсяпосредством включения тумблера 42 соответствующих ключей 40 и 41 либо подачей5 сигналов соответствующих логическихуровней по входу 19 или 20 соответственно. При этом на выходе 17 или 16 соответственно формируется сигнал обратнойсвязи, свидетельствующий о режиме соот 10 ветствующего тестирования,Блок 5 контроля содержит логическиеэлементы И 47 и 48, логический элементИЛИ 49, формирующий сигнал нарушениядостоверности управления и исправности15 устройства и логические элементы И 50 - 56.Функционально блок 5 обеспечивает контроль режима работы устройства, достоверности управления и работоспособностиустройства, которая может быть нарушена20 как при отсутствии, так и в процессе управ ления, что одинаково плохо и требует немедленного устранения неисправности.Сигнал нарушения работоспособности устройства и достоверности управления Х 4925 формируется на выходе логического элемента ИЛИ 49 независимо от того активизировано оно или нет.В случае нарушения работоспособности устройства на выходе элемента 49 форЗО мируется обобщенный сигнал нарушениядостоверности управления Х 49, соответствующий логической "1", а на выходах логических элементов 50-56 сообщения овозможных причинах неисправности.35 На фиг.7 приведена таблица состоянийлогических сигналов на входах и выходахэлементов блока 5 контроля в различныхрежимах работы устройства и типы возможных нарушений и последствий нарушений,40 Представленные в таблице сигналы Х 12, Х 14,Х 5, Х 16, Хл, Х 1 в - логические сигналы насоответствующих входах блока 5, а Х 47-Хы-логические сигналы на выходах соответствующих логических элементов блока 5,45Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии тумблеры 28 и 29блока 1 коммутации и тумблер 42 блока 4 контрольчых воздействий выключенььТриггер 27 в сброшенном ("0"-ом) состоянии, что осуществляется предварительным включением тумблера 28 при выключенном тумблере 29. В соответствии с этим состоянием ключ 23 закрыт, контакты 25 реле 24 разомкнуты, а оптронная пара 32 блока 2 связи возбуждена источникомпитания через нагрузку 22. В связи с этим ключ 30 блока 2 связи закрыт и сигнал Х 14 на выходе 14 соответствует логической "1". При этом5 10 15 20 25 30 35 40 сигналы Х 11 на выходе 11, Х 12 на выходе 12 блока 1 коммутации, Х 1, на выходе 15 и Х 16 на выходе 16 блока 3 контроля соответствуют значению логический "0", В соответствии с таблицей состояния на выходе логического элемента И 47 формируется сигнал Х 47, соответствующий значению логической "1", а на выходе логического элемента ИЛИ 49 - сигнал Х 49, соответствующий логическому "0", что указывает на режим отсутствия управления (режим 1) и нарушений в цепях управления и питания устройства и нагрузки 22.При необходимости включения нагрузки 22 включаем тумблеры 29 и 28, Триггер 27 переходит в единичное состояние, При условии отсутствия сигнала блокировки по входу 13 логический элемент 26 переходит в состояние, соответствующее логической "1", и, открывая выходной ключ 23, формирует на выходе 12 блока 1 коммутации сиг- нал Х 12, соответствующий логической "1", Контакты 25 реле 24 замыкаются, шунтируя цепь возбуждения светодиода оптронной пары 32 блока 2 связи. Ключ 30 открывается и сигнал Х 4 на выходе 14 принимает значение логический "0", Одновременно через замкнутую цепь контактов 25 и датчик бтока течет ток, величина которого определяется состоянием входа 9 и нагрузки 22.При исправной нагрузке и отсутствии нарушений (обрывов или коротких замыканий) в входе 9 уровень сигнала на входе 11 блока 3 контроля превышает на заданную величину опорный сигнал Цап 1 и переводит пороговое устройство 35 в состояние, соответствующее логической "1". Оптронная пара 32 ключа 37 возбуждается и переводит его в закрытое состояние. Сигнал Х 15 блока 3 принимает значение, соответствующее логической "1". В соответствии с таблицей состояния входных сигналов на выходе логического элемента 48 формируется сигнал Х 48, соответствующий логической "1", а сигнал Х 47 на выходе элемента 47 - логический "0", что говорит о начале управления (включении нагрузки 22), на выходе логического элемента 49 сигнал Х 49 сохраняет значение логического "0", чта говорит аб отсутствии каких-либо нарушений и достоверности уп-. равления. Зто состояние сохраняется до тех пор, пока не приходит сигнал останова, т.е. не производится сброс триггера 27 в "0"-е состояние либо не приходит сигнал блокировки управления от внешнего источника по входу 10 блока 1.В случае появления нарушений в цепях нагрузки, например, обрыва входа 9, сигнал на входе 11 блока 3 принимает нулевое значение, Пороговое устройство 35 переходит в исходное "О"-е состояние. Ключ 37 открывается и сигнал Х 15 нэ выходе 15 блока 3 принимает значение логический "0", В соответствии с таблицей состояний на выходе логического элемента 49 появляется сигнал Хл 9, значение которого соответствует логической "1", что говорит о появившихся нарушениях и отсутствии достоверности управления, а на выходе логического элемента 50 сигнал Х 5 о соответствует логической "1", что говорит о нарушениях в входе 9, которое может быть вызвано как обрывом, так и коротким замыканием в входе 9.Для снятия этой неопределенности и выяснения характера отказа необходимо снять управление, т.е. перевести триггер 27 в 0 -е состояние(при этом сигнал Х 14 сохраняет свое "0"-е значение), и, включая тумблер 42 ключа 41 блока 4, подаем принудительно питание Е в вход 9 через открывшийся транзисторный оптрон 43 ключа 41, За счет принудительного возбуждения аптранной пары 32 оптронный ключ 45 блока 4 переходит в закрытое состояние и на выходе 17 блока 4 формируется сигнал Х 1 т, соответствующий логический "1", что говорит о режиме тестирования входа 9 связи (режим 3,1). Одновременно в случае обрыва входа 9 возбуждается оптронная пара 32 ключа 30 блока 2 связи и переводит его в закрытое состояние, Сигнал Х 14 на выходе 14 принимает значение логическая "1", что подтверждает обрыв линии связи. На выходе логического элемента 51 блока 5 появляется сигнал Х 51, соответствующий логической "1",При наличии короткого замыкания в входе 9 входная цепь оптронной пары 32 блока 2 шунтирована короткозамкнутым входом 9, из-за чего возбуждение оптронной связи 32 не происходит и сигнал Х 14 на выходе блока 2 связи сохраняет значение логической "0". На выходе логического элемента 52 блока 5 появляется сигнал Х 52, соответствующий логической "1". Для проверки достоверности полученных выводов о причине отказа (для случая сложного отказа), снимая возбуждение входа 9, проверяем исправность блока 2 связи.Для этого, выключая тумблер 42 ключа 41, включаем тумблер 42 ключа 40, Транзисторный оптран 43 ключа 41 закрывается и разрывает цепь принудительного питания, Оптронный ключ 45 открывается и сигнал Х 17 на выходе 17 блока 4 принимает значение логического "0", а транзисторный оптрон 43 ключа 40 открывается и возбуждает аптроны 32 блока 2 связи и ключа 44 блока 4, На выходе 18 блока 4 появляется сигнал Хи, соответствующий логической "1, чтоговорит о тестировании блока 2 связи (режим 3.2),При исправном блоке 2 связи оптрон 32 . возбуждается и переводит ключ ЗО блока 2 связи в закрытое состояние, Сигнал Хи на выходе 14 принимает значение логической "1", а в случае отказа - логического "О". В последнем случае на выходе 21 логического элемента 53 формируется сигнал Хвз, соответствующий логической "1", указывающий на отказ блока 2 и недостоверности ранее полученных выводов о причинах нарушений,В случае нарушений в цепях нагрузки 22 при ее включении, например межаитковом замыкании в нагрузке, ее омическое сопротивление уменьшается, что приводит к росту тока в цепи датчика 6 тока. Уровень сигнала на входе 11 блока 3 контроля превышает не только Ооп 1, но и Оса, переведя пороговые устройства 34 и 35 в состояние логической "1". В результате этого оптронная пара 32 ключей Зб и 37 возбуждается и переводит их в закрытое состояние. Сигналы Х 15 и Хы на выходах 15 и 16 соответственно принимают значение, соответствующее логической "1",В соответствии с таблицей состояний логических сигналов на выходе логического элемента И 54 Формируется сигнал Ху, соответствующий логической "1", что говорит , о нарушениях в цепях нагрузки 22, Кроме этих сообщений в соответствии с тяблицей , состояний на выходе логического элемента 55 Формируется сигнал Х 55, соответствующий логической "1", если сигнал команды на снятие управления не проходит, что как и в случае короткого замыкания входа 9 приводит к самовыключению (самоходу) нагрузки, а на выходе логического элемента 56 соответствующий логической "1" сигнал Х 6, если не проходит команда на включение управления и нагрузка 22 не включается,Формула изобретения 5 Устройство для ввода;вывода информации, содержащее блок коммутации и блок связи, второй управляющий вход блока коммутации является информационным входом устройства, отличающееся тем,что, 10 с целью повышения надежности и достоверности вввода-аывода дискретных сигналов, в него введены первый и второй блоки контроля, блок задания контрольных воздействий, датчик тока и развязывающий элемент 15 на диоде, второй управляющий вход блокакоммутации соединен с анодом диода и с первым выходом блока задания контрольных воздействий, катод диода соединен с входом блока связи и с вторым выходом 20 блока задания контрольных воздействий,первый и второй входы которого являютсясоответственно четвертым и пятым управляющими входами устройства, третий и четвертый выходы блока задания контрольных 25 воздействий соединены соответственно, спервым и вторым информационными входами второго блока контроля, третий, четвертый, пятый и шестой информационные входы которого соединены соответственно 30 с выходом блока связи, с вторым выходомблока коммутации, с первым и вторым выходами первого блока контроля, вход которого соединен с первым входом блока коммутации и первым выводом датчика тока, вто рои вывод которого соединен с шинойпитания, первый и третий управляющие входы блока коммутации являются соответственно первым, вторым и третьим управляющими входами устройства, выходы 40 второго блока контроля являются выходами устройства.)5:о в 4хяОВ 1 о х В оста в и тел ь С, Кулишехред М,Моргента Гактор Т,Горячева Т л Корректор М.Максимишинец комбиндт "Пдтент", г. Ужгопол. чл.Гдгдоинд. 10 оидволстеенно-идлдтельск каз 4543 Тираж Подписнае ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКК 1 СС 113035, Москва, М(-35, Рауаская наб 4/5