Устройство для допускового контроля параметров объектов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (И 1 ц 6 05 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ ер орановики АН Укельство СС46, 1976,ьство СССР02, 1981.ьство СССР02 1980 о А.Г. и др. Приманалоговых ИС. М оц, 1980,с. 127. В.С, Интегральная ительных приборах 194, с, 104, ессорные ь ем Под 4. Алексеенкние прецизионных"Советское рад5. Гутйиковтроицка в измерЛ ".Энергия",6. Микропроцинтегральных схсиленкова и В,и связь", 19827. ФилипповПроектирование не" ек. комплектред. А.А. М "Р о ВМ, 63 М., "Советско 264.8, Орнитски кие измерения школа", 1980,П П Авт приборы543. тичес"Высшая ДЛЯ ДОПУСКОБЪЕКТА, сзователь аа, информацединен с п(54)(57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ жащее первый преобр длительность импуль ВОГОдералого ныи вход кот входом устро орого сйства,с блоко,вход -в бл од че сравнения - управляющий а ик первым имплителя импу ульс ым выходом спред ь ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ. 32.А.Г., Белкин О.С.логических узлов Эрадио", 1974, с, 2 сов, подключенного входом через ивый элемен. И к выходу переноса иследовательного сумматора, выходсуммы которого подсоединен к информационному входу регистра сдвига, апервый вход - к выходу первого элемента ИЛИ, соединенного первым входом с выходом регистра сдвига, вторым и третьим входами - с выходамивторого и третьего элементов И со-ответственно, блок синхронизации,группа выходов котЬрого соединеначерез блок уставок спервыми входами второго и третьего элементов И,вторые входы которых подключены квыходам первого и второго триггеровсоответственно, управляющий выходблока синхронизации соединен с управляющим входом регистра сдвига,второй вход последовательного сумматора подключен к первому выходугруппы выходов блока синхронизации, последний выход из которыхсоединен с вторым входом первогоэлемента И и с нулевыми входами первого и второго триггеров, единйчныевходы которых подключены к первомуи второму импульсным выходам расгределителя импульсов соответственно,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения достоверности контроля переходных процессов, в неговведены второй и третий преобразователи аналог - длительность импульса, второй элемент ИЛИ, четвертый."пемент И и элемент НЕ, причем второй преобразователь аналог - длительность импульса соединен информационным входом с вторым входом устройства, выходом - с первым входомвторого элемента ИЛИ, а управляю105 б 134щим входом - с вторым импульсным выходом распределителя импульсов, третий преобразователь аналог - длительность импульса соединен информационным входом с третьим входом устройства, выходом - через элемент НЕ с первым входом четвертого эле 1. Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительнойтехнике и может быть использованодля контроля как установившихся, таки переходных процессов в различныхтехнологических объектах, напримерэнергоблоков электростанций.Известно устройство для допускового контроля параметров объекта,содержащее последовательно соединенные управляемый многоканальныймасштабный преобразователь, аналоговые сумматоры, прямые преобразователи аналог - код, блок вывода измеряемой информации,а также общийдля всех каналов блок обратного преобразователя код - аналог и вычислительный блок 1.1 .Недостатками такого устройствадля допускового контроля являютсяего сложность, обусловленная наличием большого числа преобразователейаналог - код и аналоговых сумматоров, и низкая точность контроля параметров объекта, вызванная использованием аналогового сумматора,Известно также устройство длядопускового контроля параметров объекта, содержащее Й преобразователейаналог, - длительность импульсов,где И - количество входных каналовустройстЬа, блок синхронизации, блокуставок, И блоков сравнения, Й блоков индикации блок регистрации, дварегистра, сдвига, последовательныйсумматор, И+1 распределителей импуль;сов, два триггера, элемент задержки,три элемента ИЛИ и три элемента ИГ 2 НеДостатками этого устройства для допускового контроля являются его относительная сложность и низкая достоверность контроля переходных процессов. мента И, а управляющим входом - стретьим импульсным выходом распределителя импульсов, два выхода уровня которого соединены соответственночерез второй элемент ИЛИ и четвер"тый элемент И с входами блока сравнения.фНаиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для допускового контроляпараметров объекта, содержащее пре образователь аналог - длительностьимпульса, блок синхронизации, блокуставок, блок сравнения, блок индикации, блок регистрации, регистрсдвига, последовательный сумматор, 10 распределитель импульсов,. два триггера, элемент задержки, элемент ИЛИи три элемента И 133.Недостатком устройства являетсянизкая достоверность контроля пере ходных процессов объекта.Цель изобретения - повьеиение достоверности контроля переходногопроцесса объекта.Поставленная цель достигается 20 тем, что в устройство дпя допускового контроля параметров объекта,содержащее первый преобразователь аналог - длительность импульса, информа"ционный вход которого соединен с 25 первым входом устройства, выход через блок сравнения - с блоком индикации, а управляющий вход - с первым импульсным выходом распределите,ля импульсов, подключенного входом 30 через первый элемент И к выходу лере.носа последовательного сумматора,выход суммы которого подсоединен кинформационному входу регистра сдвига, а первый вход " к выходу первого элемента ИЛИ, соединенного пер,:вым входом с выходом регистра сдвига, вторым и третьим входами - свыходами второго и третьего элементов И соответственно, блок синхрощ 0 низации, группа выходов которогосоединена через блок уставок с первыми входами второго и третьего элементов И, вторые входы которых подключены к выходам первого и второ3 10561го триггеров соответственно, управляющий выход блока синхронизации сое.,динен с управляющим входом регистра,сдвига, второй вход последовательного сумматора подключен к первомувыходу группы выходов блока синхро"низации, последний вьмод из которыхсоединен с вторым входом первогоэлемента И и с нулевыми входамипервого и второго триггеров, единич. 10ные входы которых подключены к пер 1вому и второму импульсным выходамраспределителя импульсов соответственно, введены второй и третий преобразователи аналог - длительность,импульса, второй элемент ИЛИ, четвертый элемент И и элемент НЕ, причемвторой преобразователь аналог - дли"тельность импульса соединен информационным входом с вторым входом устройства, выходом - с первым входомвторого элемента ИЛИ, а управляющим входом - с вторым импульсным выходом распределителя импульсов, третий преобразователь аналог - длитель.ность .импульса соединен информационным входом с третьим входом устройства, выходом - через элемент НЕ спервым входом четвертого элемента И,а управляющим входом - с третьим им 30пульсным выходом распределителя импульсов, два выхода уровня которогосоединены соответственно через второй элемент ИЛИ и четвертый элементИ с входами блока сравнения.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -, функциональная схема блока синхронизации и блока. уставок; на фиг.Звременная диаграмма работы устрой 40ства; на фиг. 4 - временная диаграмма работы отдельных блоков устройства,Устройство содержит преобразователи 1-3 аналог в . длительность импульса, блок 4 сравнения, блок 5 ин, 45дикации, блок 6 синхронизации, блок7 уставок, распределитель 8 импульсов, последовательный сумматор 9,регистр 1 О сдвига, триггеры 11 и 12,элементы ИЛИ 13, и 14, элементыИ 15-18, элемент НЕ 19 и информационнные входы 20-22 устройства.Блок 4 сравнения содержит элементыИ 23 и 24 и элемент НЕ 25.Блок 6 синхронизации (фиг. 2)содержит генератор 26 тактовых импульсов и распределитель 27 импульсов, Блок 7 уставок содержит комму 34 4таторы 28 и 29 и элементы ИЛИ ЗО и 31.Выход 32 генератора 26 тактовых импульсов соединен с управляющим входом регистра 10 сдвига. Первый 33 и последний 34 выходы распределителя 27 импульсов соединены соответственно с вторым входом после. . довательного сумматора 9 и с вторым входом элемента И 15.Выходы 35 и 36 элементов ИЛИ 30 ,и 31 соединены с первыми входами элементов И 16 и 1 соответственно.Примеры реализации преобразователей 1-3. аналог " длительность импульса содержатся в 1,4 1,Блок 5 индикации может быть реализован по любой схеме динамическойиндикации 5 1,Блок 6 синхронизации, содержащийгенератор 26 тактовых импульсов ираспределитель импульсов, может бытьреализован например, на микросхемеК 536 ГГ 62.Примеры реализации распределителя 8 импульсов, последовательногосумматора 9 и регистра 10 сдвига со"держатся, например, в 1. 7 .Коммутаторы 28 и 29 могут бытьреализованы в виде клавишных переключателей на И направлений, где и -количество. разрядов регистра 1 О сдвигов, либо в виде блока и параллельных ключей, управляемых по сигналамот цифровой вычислительной машиныцентрализованного управления,Устройство дпя допускового контро.ля параметров объекта выполняетфункции допускового контроля как установившихся значений параметра объекта, так и переходных процессов,когда параметры;о 5 ъек г:1 изменяютсяот одного до другого установившегося значения. Это обеспечивается функ.циональным изменением в переходномпроцессе верхней и нижней границ по- .ля допуска в зависимости от двухдругих параметров объекта или программных сигналов, формируемых, например, функциональными генераторамие Верхняя и нижняя границы поля допуска изменяются во времени согласно соотношениямхн ( ) =.11 ( )+ "но 1(С)= Чх, 0561где,Ч(й) и Ч - нижний и верхнийуправляющие параметры соответственно;х и хо - начальные значения нижней иверхней границполя допуска .со"ответственно;1 с и 1 с1 2 - постоянные коэф- Официенты.В переходном процессе параметрыЧ и Ч 2 (й) объекта изменяют границы поля допуска для контролируемого параметра объекта х. 5Устройство работает следующим образом.Начальные значения поля допуска задаются блоком 7 уставок, на ком- мутаторах 28 и 29 которого наби-20рают соответственнодополнитель-. ный двоичный код начальной нижней границы поля допуска 2 -х ,где количество разрядов регистра 1 Осдвига, и дополнительный двоичный 25 код начального поля допуска 2 (х " -х ). В единичных разрядах дополн тельных кодов коммутаторы 28 и 29 подключают соответствующий выход ,п-канального распределителя 27 импульсов блока 6 синхронизации к соответствующему входу элементов ИЛИ 30 и 31.В"нулевых разрядах набираемых дополнительных кодов на соответствующих выходах коммутаторов 28 и 29 присутствует сигнал ло" гического нуля.После запуска устройства на и-выходах распределителя 27 импульсов Формируется и последовательность импульсов частоты 1/п, где У - тактовая частота генератора 26, сдвину" тых друг относительно друга на время 1 Д, Из последовательностей импульаов распределителя 27 импульсов блока 6 синхронизации на выходах элементов ИЛИ 30 и 3 блока 7 уставок формируются две последовательности импульсов, периодически повторяющие последовательные двоичныекоды 2 -х и 2 -(х -хн)1Последовательность -импульсов на выходе первого канала распределителя 27 импульсов блока 6 синхронизации, поступает на вход последовательно 55 го сумматора 9, который совместно с регистром 10 сдвига образует счетчик импульсов. Первый импульс перво-. го канала распределителя 27. импуль 34сов записывается через последователь ный сумматор 9 в регистр 1 О сдвигапод действием тактовых импульсов генератора 26 тактовых импульсов блока б синхронизации. При поступлении второго импульса из первого канала распределителя 27 импульсов состояние регистра 10 сдвига увеличивается на единицу и т.д. до тех пор, пока на выходе переноса последовательного сумматора 9 не сформируется сигнал переполнения регистра 10 сдвига, который совпадает с импульсом послед него и"го канала распределителя 27 импульсов блока б синхронизации на входах элемента И 15.Импульс с выхода элемента И 15 поступает через распределитель 8 импульсов на его первый импульсный выход, запускает преобразователь 1( аналог - длительность импульса н ус" танавливает триггер 11 в единичное состояние. Триггерв единичном состоянии находится и тактов и под-ключает с помощью элемента И 6 первый выход блока 7 уставок через элемент ИЛИ 13 к первому входу последовательного сумматора 9., Последовательный двоичный код 2 -х дей"о ствующий на первом выходе блока 7 уставок, начиная с мпадшего разряда, записывается через элементы И 16, ИЛИ 13 и последовательный сумматор 9 в регистр 1 О сдвига под действием тактовых импульсов. блока б синхронизации, Следовательно, после переполнения регистра 10 сдвига счетчик, образованный последовательным сумматором 9 и регистром 1 О сдвига, начинает счет последовательности импульсов первого канала распределителя 27 импульсов блока б синхронизации, начиная с начального кода 2 -хН . Спустя время х и/1 регистр и10 сдвига вновь переполняется и, на выходе элемента И 15 формируется импульс,. который поступает через рас" пределитель 8 импульсов на его второй импульсный выход, запускает преобразователь 2 аналог - длительность импульсов и устанавливает триггер 12 в одиночное состояние на время и тактов. Триггер 12 в одиночном состоянии подключает с помощью элемента И 7 второй выход блока 7 уставок через элемент ИЛИ 13 к первому входу последовательного сумматора 9. Последовательный двоичный код 2 -(х-х, действуций на втором выходе34 50 7 10561блока 7 уставок, начиная с младшегоразряда, записывается через элемен"ты И 17, ИЛИ 13 и последовательныйсумматор 9 в регистр 10 сдвига поддействием тактовых импульсов блока 6синхронизации. Этим обеспечиваетсясчет последовательности импульсов первого канала распределителя 27 импульсов блока 6 синхронизации в счетчике, образованном последовательным сум Оматором 9 и регистром 10 сдвига,начиная с начального кода 2 -(х ;х .Ъо нСпустя время (х р ) и/1 регистр 10сдвига вновь переполняется, и на выходе элемента И 15 формируется импульс, 5который через распределитель 8 импульсов поступает на его третий выходи запускает преобразователь 3 аналогдлительность импульса. Так как послепереполнения в регистре О сдвига 20содержится нулевой код, то счетчик,образованный последовательным сумматором 9 и регистром 10 сдвига, начинает счет последовательности импульсов. первого канала распределителя 27 2 Бимпульсов блока 6 синхронизации снулевых начальныхусловий и следующее переполнение регистра 10 сдвигапроизойдет через время 2 и/Г. Нагэтом первый цикл опроса преобразователей 1-3 аналог - длительность импульса с помощью трехканального распределителя 8 импульсов заканчивается, и в следующих циклах опросаустройство работает аналогичным образом.Распределитель 8 импульсов, кроме,трех импульсных выходов, содержиттри выхода уровня, на которых формируются три последовательности сигналов длительностью хи/Г,-),п/Г и 2 . п/1, действующие периодиически с периодом (х +2")и/Г; Напервом и втором выходах уровня распределителя 8 импульсов действуютпоследовательности сигналов длительностью х . и/1 и 2и/1, сдвинутыелИодруг относительно друга на времяДО/ . При отсутствии на входах 21 и 22 . аналоговых сигналов и соответственно отсутствии импульсных сигналов иа выходах преобразователей 2 и 3 элемент,И 18 поддерживается в открытом состоянии с помощью элемента НЕ 19. В этом случае устройство выполняет функции допускового контроля параметра х объекта в пределах поля допуска, заданного границами х ихо, следующим образом,В момент формирования переднегофронта сигнала на первом выходе уровня распределителя 8 импульсов преобразователь 1 аналог - длительностьимпульса запускается сигналом первого импульсного выхода распределителя8.импульсов и преобразует аналоговыйсигнал параметра х объекта, действующий на информационном входе 20 устройства, в импульсный сигнал, длительность которого пропорциональнавеличине парамегра х объекта.Если,контролируемый параметр хменьше нижней границы допуска х,то длительность импульса на выходелреобразователя 1 аналог - длительность импульса будет меньше, чем длительностьимпульса на первом выходе уровня рас"пределителя 8 импульсов. В этом случае на выходе элемента. И 23 блока 4сравнения сформируется импульсныйсигнал длительностью (х 10-х) и/1,который, поступая на блок 5 индикации, зафиксирует выход контролируемого параметра х за пределн нижнейграницы допуска.Если контролируемый параметр хбольше нижней границы допуска х 10, товыходной импульс преобразователяаналог - длительность импульса, длительность которого будет больше, чемдлительность импульса на первом выходе уровня распределителя 8 импульсов, закроет элемент И 23 блока 4сравнения с помощью элемента НЕ 25.Если контролируемый параметр хбольше верхней границы допуска хто импульс на выходе преобразователя1 аналог - длительность импульса будет действовать некоторое время после формирования переднего фронтасигнала на втором выходе уровня распределителя 8 импульсов, который повторяется на выходе элемента И 18.Совпадение выходного импульса преобразователя 1 аналог - длительностьимпульса с передней частью импульсана втором выходе уровня распределителя 8 импульсов вьщеляется элементом И 24 блока 4 сравнения, на выходе которого формируется импульс длительностью (х-хв, и/Г. Выходнойимпульс элемента И 24 блока 4 сравнения, поступая в блок 5 индикации,приводит к срабатыванию индикато ра, фиксирующего выход контролируемого параметра за пределы верхней45 50 границы допуска, Если контролируемый параметр х меньше верхней гра ницы допуска х,1 в, то элемент И 24 будет закрыт, так как импульс на выходе преобразователя 1 аналог " дли тельиость Импульса закончится раньше, чем начнет действовать сигнал на втором выходе уровня распределителя 8 импульсов.Если в контролируемом объекте воз- Ю никает переходной процесс, вызванный, например, изменением его режима работы, то на информационных входах 21 и 22 устройства действуют аналоговые сигналы, определяющие измене ние нижней и верхней границ поля допуска в переходном процессе, В этом случае на выходах преобразователей 2 и 3 аналог - длительность импульса формируются импульсные сигналы, 20 длительность которых пропорциональна и соответствует текущим значениям аналоговых сигналов управляющих параметров М(й) и М (1) нижней и верхней данйцами поля допуска.25Так кйк преобразователь 2 аналог- длительность импульса запускается в момент формирования заднего фронта сигнала .на первом выходе уровня распределителя 8 импульсов, то на выходе элемента ИЛИ 14 формируется импульсный сигнал, длительность которо" го пропорциональна текущей величине нижней границы поля допуска хнИ)=с, (С)+хИО.35Преобразователь 3 аналог -длительность импульса запускается в момент формирования переднего Фронта сигнала на втором выходе уровня распределителя 8 импульсов, Выходной им пульс преобразователя 3 аналог - дли тельность импульса с помощью элемента НЕ 19 закроет элемент И 18 на вре мя, пропорциональное Ч (й), дейст-вующему на информационном входе 22 устройства, В результате верхняя граница поля допуска сместится по времени на величину, пропорциональную Ч (й), по отношению к начальному значению х , а текущая верхняя граница поля допуска будет соо-ветствовать величине хв(Й)=к 21(С) +хволичественные оценки отклонений кЬнтролируемого параметра от55 верхней или нижней границы допуска могут быть зафиксированы цифровым хронометром, используемым в качестве блока 5 индикации, так как длительность импульсов на первом и втором выходах блока 4 сравнения пропорциональна отклонению контролируемогопараметра х от нижней или верхнейграниц поля допуска,Данные о количественных отклонениях контролируемого параметра ввиде двоичного кода величины х-хположительного отклонения отверхней границы допуска или дополнительного кода величины х -х отрицательНного отклонения от нижней границыдопуска могут быть считаны по импульсам блока 6 синхронизации изрегистра 10 сдвига после окончаниядействия выходного импульса преобразователя 1 аналог - длительностьимпульса в любое устройство цифро-;вой регистрации данных(цифропечать,перфоратор, управляющую вычислитель.ную машину).На. Фиг. 3 приведена времейнаядиаграмма работы устройства и формирования импульсных сигналов положительной полярности на выходах блока 4 сравнения в случаях выхода контролируемого параметра за пределыполя допуска в переходном процессе. Пунктиром изображено допустимоеизменение контролируемого параметрах в переходном процессе.Временная диаграмма на фиг. 4 иллюстрирует процесс Формирования сиг"налов положительной полярности наимпульсных выходах и выходах уровня распределителя 8 импульсов, обозначенных одним и двумя штрихамисоответственно. Пример в целях простоты и наглядности, выбран для двух"разрядного регистра 10 сдвига, прихуЗ и хо 0,4.иоОдин из выходов уровня распределителя 8 импульсов который не используется, обозначен на фиг. 3 2 РИ 8,Выходы суммы и переноса последовательного сумматора 9 обозначены нафиг; 4 соответственно 1 См 9 и 1 См 9.Остальные обозначения соответствуютцифровым обозначениям чертежей фиг,1и 2 и описанию изобретения.Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства для допускового контроля объекта заключа- .ются в выполнении допускового контроля не только установившихся процессов, но и переходных процессов,что повышает достоверность контроляпри изменении режима работы объекта ипозволяет в этом случае исключить11 05634 2 "ложную" индикацию выхода параметра . ности учета переходных процессов. Дейэа допустимые пределы. Повьппение до- ствительно время одного цикла иэместоверности контроля переходных про- рення в предлагаемом .устройстве знацессов в свою очередь позволяет опе- чительно меньше, чем в базовом, а, ратору, например, энергоблока АЭСфункции базового устройства ограниче" своевременно выявить тенденцию изме- .ны, поскольку оно позволяет контронения его состояния и своевременно лировать параметр объекта только при предпринять действия, направленные постоянно заданных уставках поля дона устранение .неблагоприятного изме- пуска.кения состояния контролируемого объ- Оекта. Чакснмальное время одного циклаЕсли в качестве базового устрой- контроля в предлагаемом устройстве ства выбрать прибор Щ 153 на микро" составляет 32 и/Г, где Г " такто.й процессоре, программа которого преду- вая частота, ъ " разрядность регистсматривает выполнение функций допус ра 10 сдвига. Например, при 1 3 ИГц кового контроля, то предлагаемое и и 10 время одного цикла контроля устройство повышает достоверность кон" в предлагаемом устройстве составлятроля как за счет снижения времени ет О мс, в то время как прибор цикла опроса, так и за счет возмож- Ц 1531 имеет время измерения 200 мс 8,.Заказ 9304/40 Тираж 874 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4