Система для контроля и управления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве управлянщей подсистемы в системах управления технологическими процессами . Цель изобретения состоит в расширении области применения системы и в повьшенйй ее надежности. Расши- , рение области применения достигается увеличением числа типов формируемых сигналов, отличающихся частотой. фазой и длительностью периода, а также режимов их выдачи и оперативной коррекцией параметров управляющих сигналов в завйсимости от состояния объекта контроля и управления и условий эксплуатации. Повьшение надежности системы достигается за счет анализа исходного состояния объекта контроля и управления и учета его состояния в ходе выполнения заданного алгоритма на основе анализа информации, поступающей от датчиков контроля. Система для контроля и управления содержит блок задания режима, блок ввода кода параметра, блок коммутации, блок прерывания, (Л блок управления пуском, первьй - третий блоки коррекции частоты, делитель частоты, счетчик, блок сравнения , генератор импульсов, коммутатор, первьй - третий элементы И, элемент ИЛИ. Цель изобретения достигается введением новых элементов: блока за1C дания режима, блока управления пусО5 ком, первого - третьего блоков корсо ел рекции частоты, блока счетчиков, коммутатора. 3 з.п. ф-лы, 9 ил, 1 табл.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

yg 4 G 06 F 15/46 ф»;-., ° — 1 », ql

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3901228/24-24 (22) 27.05.85 (46) 07.11.86. Нюл. М - 41 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и производства (72) А.И.Павлов, А.П.Решетников, . С.В.Суярко, Г.Н.Тимонький, С.Н.Ткаченко и В.С.Харченко .(53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1091159, кл, G 06 F 9/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1042018, кл. G 06 F 9/22, 1983. (54) СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве управляющей подсистемы в системах управления технологическими процессами. Цель изобретения состоит в расширении области применения системы и в повьппений ее надежности. Расширение области применения достигается увеличением числа типов формируемых сигналов, отличающихся частотой, „„SU„„1269154 А1 фазой и длительностью периода, а также режимов их выдачи и оперативной коррекцией параметров управляющих сигналов в зависимости от состояння объекта контроля и управления и условий эксплуатации. Повышение надежности системы достигается за счет анализа исходного состояния объекта контроля и управления и уче та его состояния в ходе выполнения заданного алгоритма на основе анализа информации, поступающей от датчиков контроля. Система для контроля и управления содержит блок задания режима, блок ввода кода параметра, блок коммутации, блок прерывания, блок управления пуском, первьп — третий блоки коррекции частоты, делитель частоты, счетчик, блок сравнения, генератор импульсов, коммутатор, первый — третий элементы И, элемент

ИЛИ. Цель изобретения достигается введением новых элементов: блока saдания режима, блока управления пуском, первого — третьего блоков коррекции частоты, блока счетчиков, коммутатора. 3 з.п. ф-лы, 9 ил, 1 табл.

1269154

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве управляющей подсистемы в системах управления технологическими процессами.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение области применения. 10

На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 - cxeMa блока задания режима, на фиг ° 3 -. схема блока ввода; на фиг. 4 — схема блока коммутации; на фиг. 5 — схема блока прерываний; па фиг. 6 — схема блока запуска; на фиг. 7 — схема блока коррекции частоты; на фиг. 8 — схема узла сравнения блока коррекции: частоты, на фиг. 9 — временная диаграмма работы системы.

Система для контроля и управления (фиг. 1) содержит блок 1 задания режима, блок 2 ввода, блок 3 коммутации, блок 4 прерываний, блок 5 запус- 2 ка, первый 6, второй 7 и третий 8 блоки коррекции частоты, делитель 9 частоты, счетчик 10 импульсов„ блок

11 сравнения, генератор il2 импульсов, коммутатор 13, первый 14, второй 15 и третий 16 элементы И, элемент ИЛИ 17, информационные входы i8 и

19, выход 20, входы и выходы 21-36 блоков системы.

Блок 1 задания режима (фиг,2) содержит генератор 37 единицы, первый

38, второй 39 и третий 40 тумблерные регистры, первый 41 и второй 42 ключи, первый 43 и второй 44 одновибраторы.

Блок 2 ввода (фиг. 3) содержит коммутатор 45, генераторы 46, -46, констант, элемент ИЛИ 47.

Блок 3 коммутации (фиг. 4) содержит коммутатор 48, первый 49,, второй

50 и третий 51 элементы ИЛИ.

Блок 4 прерываний (фиг. 5) содержит триггер 52, первый элемент

ИЛИ 53, элемент И 54, второй элемент

ИЛИ 55, элемент 56 задержки, Блок 5 запуска (фиг. 6) содержит коммутатор 57, триггер 58, первый

59 и второй 60 элементы И, первый

61, второй 62, третий 63 и четвертый

64 элементы ИЛИ.

Блоки 6-8 коррекции частоты Я (фиг. 7) содержат счетчик 65 импульсов, узел 66 сравнения, элемент

ИЛИ 67, элемент 68 задержки.

Узел 66 сравнения (фиг. 8) блока

6 коррекции частоты содержит мультиплексор 69, состоящий из первого дешифратора 70, первых элементов И 71 —

71, первого элемента ИЛИ 72, а также элемент 73 сравнения, второй дешифратор 74, второй элемент И 75, вторые элементы ИЛИ 76,-76л .

Блок 1 задания режима предназначен для задания: кода коррекции, определяющего час" тоту поступления импульсов разгона", т.е. время, в течение которого происходит формирование частоты управляющего сигнала, соответствующего заданному значению параметра (задание этого кода осуществляется на выходе 21 блока с помощью тумблерного регистра 38, фиг. 2); кода коррекции частоты управляющего сигнала, пропорциональной значению кода параметра (этот код форми- руется с помощью тумблерного регистра 39 на выходе 22 блока), кода режима, определяющего условия функционирования блоков 2-5, 13 с помощью тумблерного регистра 40 на выходе 23 блока сигналов пуска и останова, форми-; руемых ключами 41 и 42 и одновибраторами 43 и 44 на выходах 24 и 25 блока.

Блок 2 ввода служит для задания кода значения параметра, определяющего характеристики (частоту, длительность выдачи и т.д.) управляющих сигналов, выдаваемых на объект. Код параметра формируется на выходе коммутатора 45 блока в соответствии с заданным режимом работы. Для режимов

R,,..., R, задаваемых позиционным кодом на управляющем входе 23 блока, он выдается генераторами 46, -46 констант (фиг. 3). Числа h; и f определяют количество нулевых и единичных разрядов в коде, формируемым генератором 46;, i f,m. Позиции еди- ничных и нулевых разрядов задаются соответствующей коммутацией выходов генераторов, Для режимов R +1 R +, которым . соответствует единичный сигнал на одном из входов элемента ИЛИ 47, код параметра проходит на выход коммутатора 45 с входа 18 системы, куда он поступает от объекта контроля и управления или другой управляющей подсистемы, 1269154

Блок 3 коммутации осуществляет коммутацию управляющих сигналов, поступающих от блоков 7 и 8 коррекции частоты.и элемента И 15 на входы

28, 29 и 35 соответственно (фиг. 4), S в зависимости от кода режима работы на выходе 23. Режимы работы делятся на три группы, каждой из которых . соответствует элемент ИЛИ 49-51. Единичные сигналы на выходых этих эле ментов открывают один из элементов

И коммутатора 48 для прохождения управляющих сигналов с входов 28, 29 ,и 35. Информация на выход блока 3 коммутации проходит при наличии еди-,15 ничного сигнала на входе 26 (выходе блока 5 запуска).

Блоки 4 прерывания и делитель 9 частоты, коммутатор 13 и элемент

И 15 служат для выдачи в заданных 20 режимах управляющих сигналов, состоящих из определенного числа импульсов, Блок 4 прерываний предназначен для управления выдачей сигналов с выхода 29 блока 8 через элемент И 15 на блоки 3 коммутации и делитель 9 частоты.

Блок 5 управления пуском обеспечивае .управление пуском и останов системы при нормальном функционировании; блокировку пусковых операций при отсутствии исходного состояния соответствующих датчиков объекта контроля и управления в различных 35 режимах функционирования; останов при появлении сигналов от средств контроля объекта в заданных режимах функционирования.

Единичное состояние триггера 58 4о (фиг. 6) соответствует работе системы. Сигнал пуска формируется коммутатором 57 при наличии единичного сигнала на выходе элемента И 59 и соответствующих сигналов на входах

19 и 23 блока 5. Единичный сигнал на выходе элемента И 59 появляется при поступлении команды "Пуск" на вход 24 и отсутствии общей блокиров.ки объекта по входу 19. Пуск устрой- 5О ства может затем произойти только при отсутствии в заданных режимах, которым соответствуют единичные сигналы на выходах элементов ИЛИ 63 и 64, селективных блокировок объекта,поступающих в виде сигнала низко.го уровня с входов 19 системы на входы коммутатора 57.

Установка в нулевое состояние триггера 58 производится либо по сигналу останова на входе 25, проходящему далее через элемент ИЛИ 61 на R-вход, либо при появлении в заданных режимах, которым соответст- вует единичный сигнал на одном из входов элемента ИЛИ 62, сигнал блокировки, вызванного срабатыванием датчиков контроля объекта и поступающего на элемент И 60.

Блоки 6-8 коррекции частоты предназначены для деления частоты на заданный коэффициент деления в соот»" ветствии с сигналами настройки с выходов 21 и 22 блока 1 задания режима и выхода 31 счетчика 10. Работа блоков 6-8 коррекции частоты начинается при появлении едичного сигнала на одном из входов элемента ИЛИ 67, после чего разрешается счет импульсов, поступающих на входы 32, 36 и

33, счетчиком 65.

Узел 66 сравнения формирует сигналы обнуления счетчика 65, подаваемые на его установочный вход через элемент 68 задержки (время задержки необходимо для надежного срабатывания элементов узла 66). а также импульсы откорректированной частоты, являющейся результатом деления блоками 6-8).

Узел 66 сравнения блока 6 обеспечивает увеличение частоты импульсов на первом выходе в зависимости от кода на входе 21 (адресном входе мультиплексора) и выходах счетчика

65 (входах дешифратора 74). Мультиплексор выдает импульсные сигналы, которые совпадают по фазе с импульсами, поступающими на вход 32 — управляющий вход дешифратора 74.

Поскольку по импульсам на входе

32 происходит изменение содержимого счетчика 65, то это приводит к изменению сигналов на входах дешифратс ра

74 (фиг ° 8), Выходы дешифратора 74 группируются и подключаются к входам элементов ИЛИ 76 таким образом, что в каждой группе единичный сигнал появляется в течение заданного промежутка времени в определенные моменты.

Выбор той или иной серии импульсов осуществляется дешифратором 74 в соответствии с кодом на выходе 21.

Элемент 73 сравнения формирует сигнал в случае равенства кодов на вхо12691

5 дах дешифраторов 70 и 74, который стробируется на элементе И 75 импульсами, поступающими на вход 32.

Генератор 12 формирует импульсы двух опорных частот, выдаваемые на выходах 32 и 33. Запуск генератора производится единичным сигналом, поступающим с выхода 26 блока 5 на его вход.

Система для контроля и управления 10 работает следующим образом.

Множество возможных режимов работы выдачи управляющих сигналов задается с помощью тумблерного регистра

40 блока 1 задания режима. Оно может быть разделено на два подмножества (макрорежима). К первому подмножеству (М,) относятся режимы работы с заданием кода параметра от объекта контроля и управления или управляющей щ0 подсистемы верхнего уровня. В этом случае информация о коде параметра . поступает на вход 18. К второму подмножеству (М ) относятся режимы, в которых код параметра формируется оц- 25 ним из генераторов 46 константы блока 2 ввода в соответствии с управляющим кодом, задаваемым на выходе ,23 блока 1 задания режима.

Первый макрорежим (М2) включает два множества режимов — с коррекцией и без коррекции частоты управляющих сигналов М„„ и М„ь соответственно, В режимах М„„ единичный сигнаЛ присутствует на выходе элемента

ИЛИ 51 блока 3 коммутации, а в режимах М, — на выходе элемента ИЛИ 49 этого же блока.

Второе подмножество режимов (М2) делится на три части; режимы М „, ф3 аналогичные режимам М „; режимы М, аналогичные режимам М„, режимы М,, управляющие сигналы которых формируются в виде последовательности импульсов заданной длины. В этом

45 случае единичный сигнал присутствует на выходе элемента ИЛИ 50 блока 3 коммутации.

Кроме того, полное множество ре жимов. M = М V.М может быть разде50 лено на несколько подмножеств в зависимости от того, какие сигналы блокировок (сигналы от каких датчиков объекта) необходимо учитывать перед началом функционирования и в ходе выдачи управляющих сигналов.

В простейшем случае таких подмножеств может быть выделено,цва M

54 и М . Множеству M соответствует единичный сигнал на выходе элемента

ИЛИ 63, который разрешает пуск системы при отсутствии нулевого сигнала частичной блокировки с входа 19, а множеству M единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 64, разрешающий пуск при отсутствии нулевого сигнала полной блокировки с входа 19.

Множествам M и M могут соответствовать одни и те же Режимы, задаваемые на входах элемента ИЛИ 62, в которых останов может быть произведен при поступлении сигнала от средств контроля с входа 19 на вход элемента И,60.

Таким образом, всего можно выделить десять основных групп режимов работы системы, задаваемых подмно» »» » »»жествами М„„, М,„, М,, М ь, М „, » Ф»» +%

2Б 2Б 2П 2п

Взаимосвязь указаннйх режимов работы с кодами, формируемыми на выходе 23 тумблерным регистром 40 блока

2 задания режима, и порядок соединения отдельных выходов (разрядов) это го регистра с. другими узлами системы поясняются следующей таблицей (для простоты регистр 40 выбран двенадцатиразрядным):

В приведенной таблице записи

K(i) = K(j) „ S(i) = S(j) означают, что на выход х или на выход элемента

i поступает код (К) или сигнал (S) с входа j или с выхода элемента

Рассмотрим работу системы в режимах без коррекции частоты управляющих сигналов (множества M„» М, 26 2Б)

В исходном состоянии все элементы установлены в нулевое состояние (цепи установки исходного состояния системы условно не показаны). На тумблерных регистрах 38 и 40 задают .код коррекции блока 6 коррекции частоты и код режима работы системы.

По команде "Пуск" на выходе 24 блока 1 задания режима при отсутствии нулевых сигналов блокировки триггер

58 блока 5 запуска устанавливается в единичное состояние, Единичным сигналом с его выхода 26 разрешается работа генератора 12 импульсов, открывается элемент И 14 и блок 3 коммутации, настроенный на выдачу управляющих сигналов с выхода 29 блока 8 коррекции частоты. На выходах

32 и 33 начинают формироваться им269

1 пульсы частотой f u f соответстЬ2 венно.

Блок 6 коррекции частоты в соответствии с заданным алгоритмом работы осуществляет выдачу импульсов с на- растающей частотой f . Эти импульсы проходят через элемент И 14 и заполняют счетчик 10.

После того, как в счетчик запишется число импульсов, код которого ра- $0 вен коду на выходе блока 2, срабатывает блок 11 сравнения, блокируя подачу импульсов в счетчик 10.

После записи в счетчик 10 первого импульса начинает работать блок 8 15 коррекции частоты, который осуществляет деление частоты f с выхода 33 генератора 12 импульсов. Управляющие сигналы, формируемые на выходе 29 блока 8 коррекции частоты, через 20 блок 3 коммутации поступают на выход

20 системы. Работа системы в этом режиме продолжается до тех пор, пока не будет подана команда "Останов" с выхода 25 блока 1 задания режима или 25 до появления единичного сигнала на выходе элемента И 60 блока 5 запуска.

Отличительной особенностью работы

Устройства в Режимах М,„, М"„„", М „ и М „ является то, что импульсы с 30

Ф ф выхода 29 блока 8 коррекции частоты поступают через элемент И 16 открытый единичным сигналом с выхода элемента ИЛИ 17, в блок 7 коррекции частоты, где происходит дополнительное изменение частоты управляющих сигналов. Управляющие сигналы с выхода 28 через блок 3 коммутации вьдаются на выход 20 системы. режимах М" „ и М,» блок 3 ком- 40 мутации настроен на передачу на выход 20 управляющих сигналов с выхода 35 элемента И 15. На коммутатор

13 с выхода 23 блока 1 задания режи ма поступает код, определяющий чис,ло импульсов в последовательности.

По сигналу с выхода 26 блок 4 прерываний разрешает прохождение импульсов на выход 35 элемента И 15 и далее на входы блоков 3 коммутации и делителя 9 частоты. Делитель 9 частоты осуществляет подсчет импульсов.

После появления сигнала переноса на ь-м выходе делителя сигнал проходит . через коммутатор 13 и обнуляет триг- 55 гер 52 блока 4 прерываний. При этом запрещается подача импульсов через элемент И 15.

154

Повторная вьдача управляющих сигналов в этих режимах возможна только после установки исходного состоя. ния и повторной подачи команды

"Пуск".

Система позволяет расширить номенклатуру типов формируемых управляющих сигналов по частоте и длительности их вьдачи, увеличить множество возможных режимов вьдачи управляющих сигналов, обеспечить возможность коррекции в зависимости от состояния объекта контроля и управления, задаваемого кодом режима, параметров управляющих сигналов, что расширяет ее область применения по сравнению с известными системами.

Кроме того, предлагаемая система обеспечивает увеличение функциональной надежности, поскольку позволяет учитывать исходное и текущее состояЪ ния объекта (сигналы частичных и полных блокировок, ошибки и т.д.).

Формула изобретения

1. Система для контроля и управления, содержащая три элемента И, элемент ИЛИ и блок ввода, соединенный информационным входом с первым информационным входом системы, подключенный выходом к выходу блока коммутации, блок прерываний, связанный выходом с первым входом второго элемента И, и счетчик импульсов, подключенный счетным входом к выходу первого элемента И, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, в нее введены три блока коррекции частоты, делитель частоты, блок запуска, блок сравнения, коммутатор и блок задания режима, подключенный первым и вторым вы. ходами к информационным входам соответственно первого и второго блоков коррекции частоты, выходом

"Пуск" и выходом "Останов" соответственно к первому и второму управляющим входам блока запуска, а третьими информационными выходами — к первым управляющим входам блока коммутации, управляющим входам коммутатора, первым управляющим входам блока прерываний, управляющим входам блока ввода, входам элемента ИЛИ и к третьим управляющим входам блока запуска, связанного информационным

1269154

9 входом с вторым информационным входбм системы, а выходом — с входом генератора импульсов, вторыми управляющими входами блоков коммутации: и прерываний и с первым входом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу первого блока коррекции частоты, а третьим входом — к выходу блока сравнения, связанного первыми входами с выходами блока 10 ввода и соединенного вторыми входами с выходами счетчика импульса и с информационными входами третьего блока коррекции частоты, подключенного управляющим входом к первому выходу 35 генератора импульсов, а выходом — к первому информационному входу блока коммутации, к первому входу третьего элемента И, к второму входу вто,рого элемента И, соединенного выкодом с вторым информационным входом блока коммутации и с входом делите. ля частоты, подключенного выходами к информационным входам коммутатора, связанного выходом с третьим управ- 25 ляющим входом блока прерываний, причем выход второго блока коррекции частоты соединен с третьим информационным входом блока коммутации, а управляющим входом — с выходом треть-30

его элемента И, подключенного вторым входом к выходу элемента ИЛИ, а второй выход генератора импульсов связан с управляющим входом первого блока коррекции частоты, 35

2. Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что блок прерываний содержит триггер, генератор нуля, элемент ИЛИ, элемент И и элемент задержки, подключенный входом к инверс-40 ному выходу триггера, а выходом †.к первому входу элемента И, связанного вторым входом с вторым управляющим входом блока, подключенного первыми управляющими входами к входам элемен-15 та ИЛИ, соединенного выходом с третьим входом элемента И, связанного выходом с S-входом триггера, подключенного прямым выходом к выходу блока, С-входом к третьему управляющему входу блока, а D-входом — к выходу генератора нуля.

3. Система по и. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что блок запуска содержит коммутатор, два элемента

И, четыре элемента ИЛИ и RS-триггер, связанный прямым выходом с выходом

/ . блока, единичным входом — с выходом коммутатора, а нулевым входом — с выходом первого элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу второго элемента И, а вторым входом — к второму управляющему входу блока, соединенного первым управляющим входом с первым входом первого элемента И, а информационным входом— с вторым входом первого элемента И, первым входом второго элемента И и с информационными входами коммутатора, подключенного первым управляющим входом к выходу первого элемента И, а вторым и третьим управляющими входами — к выходам соответственно третьего и четвертого элементов

ИЛИ, соединенных входами с соответствующим разрядом третьего управляющего входа блока, соединенного другими разрядами того же входа с входами второго элемента ИЛИ, связанного выходом с вторым входом второго элемента И.

4. Система по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что каждый блок коррекции частоты содержит элемент задержки, элемент ИЛИ, узел сравнения и счетчик импульсов, подключенный управляющим входом к выходу элемента ИЛИ, установочным входом — к выходу элемента задержки, счетным входом — к управляющему входу блока и к управляющему входу узла сравнения, связанного первым выходом с выходом блока, вторым выходом - с входом элемента задержки, первыми информационными входами — с информационными входами блока и с входами элемента ИЛИ, а вторыми информационными входами — с выходами счетчика импульсов, 1269154

К какому множеству режимов относится

Какая операция реализуется

К (45) = К (46,) м, К (45) = К (462) К (45) = К (46> ) мг

К (45) К (18) М1

4 и 5

S (48) = S (28) м1K 9

M2i

6и7 м„,, М2Б

S (48) = S (29) 8и9

S (70) = S (30 ) (30 ) - сл

S (70) = S (К 3) 4, 6, 7, 9 и 11 (63)»

S (57) = S

xS (59), S (60) = S (6.2) 5, 8„

10 и 12

S (57) = S

«S (59), S (60) = S (64) (Ь2) Номер разряда тумблерного ре-. гистра

40 (выхода 23 блока

1) Какие сигналы формирует

Сигнал на первом управляющем входе коммутатора 45

Сигнал на втором управляющем входе коммутатора 45

Сигнал на третьем управляющем входе коммутатора 45 (= 3) Сигнал на четвертом управляющем входе коммутатора 45 (первом и втором входах элемента ИЛИ 47

Сигналы на входах элемента

ИЛИ 51 блока 3 и элемента ИЛИ 17

Сигналы на входах элементов

ИЛИ 49 блока 3

Сигнал на управляющем входе (1) коммутатора 13,сигналы на входах элемента ИЛИ 50 блока 3 и элемента ИЛИ 55 блока 4

Сигнал на управляющем входе (2) коммутатора 13

Сигнал на управляющем входе (3) коммутатора 13

Сигналы на входах элементов

ИЛИ 62 и 63

Сигналы на входах элементов

ИЛИ 62 и 64

s (7о) = s (зо, ) м, 1269154

1269154 .

Фиг. Х

Фиг. 4

Фи1. Ю

Фи а. С

1 269154

Яб

Составитель А.Лишанский

Техред M.Ходанич Корректор М.Самборская

Редактор А.Шишкина

Заказ б038/52 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4