Система для контроля и управления

 

Изобретение относится к ооласти автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах контроля и управления перемещением объектов в АСУТП. Цель изобретения расширение области применения и повышение достоверности контроля путем обеспечения возможности количественного определения времени запаздывания (опережения) реакции объекта кон .троля и формирования в соответствии с этим управляющих воздействий, обеспечения возможности коррекции формируемых управляющих воздействий при изменении в процессе эксплуатации характеристик датчиков информации. Система для контроля и управления со,держит блок задания режима, блок синхронизации , блок индикации, блок определения знака, два формирователя импульсов, два делителя.частоты, первый , второй, третий и четвертые счетчики Импульсов, п блоков коррекции, Q S два коммутатора, первый, второй, третий и четвертый элементы И, два элеО ) мента ИЛИ. Цель изобретения достигается введением блока индикации, двух формирователей импульсов, делителей частоты, блоков коррекции, третьих четвертых счетчиков импульсов, двух коммутаторов, третьих и четвертых элементов И, второго элемента ИЛИ. 4 з.п. ф-лы, 10,ил. . .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3902141/24-24 (22) 27.05.85 .(46) 15. 11.86: .Бюл. У 42 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и про;изводства (72) А.И.Павлов, А.П.Решетников, С.В.Суярко, Г.Н.Тимонькин, С.Н.Ткаченко и В.С.Харченко (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1070556, кл. С 06 F 11/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 883911, кл. G 06 F 11/26, 198 1. (54) СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к ооласти автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах контроля и управления перемещением объектов в АСУТП. Цель изобретения— расширение области применения и новы шение достоверности контроля путем обеспечения возможности количествен(59 4 G 06 F 15 46 G 05 В 23/02 ного определения времени запаздывания (опережения) реакции объекта кон,троля и формирования s соответствии с этим управляющих воздействий, обеспечения воэможности коррекции формируемых управляющих воздействий при изменении в процессе эксплуатации

Ф характеристик датчиков информации.

Система для контроля и управления со,. держит блок задания режима, блок синхронизации, блок индикации, блок определения знака, два формирователя импульсов, два делителя. частоты, первый, второй, третий и четвертые счетчики Импульсов, и блоков коррекции, два коммутатора, первый, второй, третий и четвертый элементы И, два элемента ИЛИ. Цель изобретения достигается введением блока индикации, двух формирователей импульсов, делителей частоты, блоков коррекции, третьих и четвертых счетчиков импульсов, цвух коммутаторов, третьих и четвертых элементов И, второго элемента

ИЛИ. 4 s.п. ф-лы, 10,ил.

1270767 2

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления перемещением сложных объектов в АСУ ТП.

Цель изобретения — повьппение достоверности контроля и расширение области применения °

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой системы для контроля и управления; на фиг.2 — схема блока задания режима; на фиг.3 -схема блока синхронизации; на фиг.4— схема блока индикации; на фиг.5 — схама блока определения знака; на фиг.б— схема первого формирователя импуль-. сов; на фиг.7 — схема второго формирователя импульсов; на фиг.8 - схема блока коррекции; на фиг.9 и .1IO— временная диаграмма работы системы.

Система для контроля и управления (фиг. 1) содержит блок 1 задания режима, блок 2 синхронизации, блок 3 индикации, блок 4 определения знака, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, первый 7 и второй 8 делители частоты, первый 9 и второй 10 счетчики импульсов (счетчики начального отсчета), третий 11 счетчик импульсов (счетчик задания коэффициента коррекции), четвертые 12 - 12 счетчики импульсов, блоки. 13 — 13,, коррекции, первый 14 и второй 15 коммутаторы, третьи 16 . — 16„ и четвертые

17 — 17> элементы И, первый И элемент И 18, второй элемент И 19, первый 20 и второй 21 элементы ИЛИ.

Входы системы: вход "Нулевая отметка" 22, контрольный вход 23.

Выходы системы: выход 24 "Наладочный режим", выход 25 "Основной режим", выход 26 синхронизации, пер-.: вый и второй выходы контроля системы 27 и 28, установочный выход 29, входы и выходы блоков системы 30-45.

Блок 1 задания режима (фиг.2) содержит первый триггер 46 (триггер наладочного режима), второй триггер 47 (триггер основного режима), третий триггер 48 (триггер управления), регистр 49 (тумблерный регистр), первый 50 и второй 51 элементы И, первый 52 и второй 53 элементы ИЛИ, генератор 54 единицы, первый 55, второй

56> третий 57 и:четвертый 58 одновибратор, элемент 59 задержки, первый .

60, второй 61, третий 62 и четвертый

63 ключи, переключатель 64.

Блок 2 синхронизации (фиг. 3) содержит первый 65 и второй 66 счетчики импульсов, генератор 67 импульсов, первый 68 и второй 69 триггеры, первый 70, второй 71 и третий 72 элементы И. Блок 3 индикации (фиг. 4) содержит счетчик 73 импульсов, регистр 74, триггер 75, элемент И 76, элемент ИЛИ 77, формирователь 78, первый 79 и второй 80 узлы индикации, первый 81 элемент индикации, содержащий элемент HE 81 и индикатор 81, а также индикаторы 82-84.

Блок 4 определения знака (фиг.5) содержит первый 85 и второй 86 триггеры, первый 87 и второй 88 элементы И, одновибратор 89. Первый формирователь 5 импульсов (фиг.б) содержит триггер 90, первый 91, второй

92, третий 93 элементы И, элемент

ИЛИ 94 и одновибратор 95. Второй формирователь 6 импульсов (фиг.7) содержит первый 96 и второй 97 триггеры и первый 98, второй 99 и третий

100 элементы И.

Блок 13 коррекции (фиг.8) содержит коммутатор 101, первый 102 и вто-. рой 103 элементы И, элемент ИЛИ 104 °

Входы и выходы, элементов блока 105 и 106.

Суть дисциплины функционирования, реализуемой в системе, заключается в следующем.

В наладочном режиме осуществляется проверка датчиков объекта и производится оценка их характеристик. При этом определяется количество импульсов N<, формируемых ими за один пол" ный цикл перемещения (поворота) объекта контроля . Вследствие "старения" их количество М может превосходить величину N, соответствующую коли" честву импульсов, которые должны быть действительно выданы за один цикл -перемещения объекта контроля.

Производится вычисление коэффициента коррекции, являющегося функциейН иИ

K„„ = V(N, N,). (1)

Действительно, значение коэффициента коррекции К„др затеи хранится в течение основного режима работы

55 объекта.

В основном режиме осуществляется определение отклонения во времени фронта сигнала С, поступающего от з 1270 объекта контроля по отношению к эталонному сигналу 1

iî, Величина (r) является контролируемым параметром, в соответствии с которым выдается определенное число импульсов, пропорциональное g(t) 767 4 нал) . Импульсы с выхода элемента И 18 поступают в счетчик 9, который отсчитывает их общее число между двумя сигналами нулевой отметки. После прихода на вход элемента ИЛИ 21 следующего сигнала в счетчик 9 будет записано N импульсов, число которьм определяется следующим выражением:

M(1:) = с(И(С), (3) АОО (5) где И „. — допустимое значение рассогласования.

Если H(t) ) Mgpp что свидетельствует об аварийном режиме функционирования объекта, производится отхлючение системы.

Система для контроля и управления работает следующим образом.

В исходном состоянии все элементы памяти находятся в нулевом состоянии. Цепи установки исходного состояния условно не показаны. Система работает в двух основных режимах: наладочном, который включает подрежим вычисления кода коррекции, и основном. В наладочном режиме осуществляется определение кода коррекции датчиков. После нажатия кнопки 63 на выходе 24 блока 1 задания режима появляется единичный сигнал, которым объект контроля переводится в наладочный режим. В результате на выход

39 формирователя 5 начинают поступать импульсы, несущие информацию с датчиков контроля объекта. После прихода сигнала на вход элемента ИЛИ 21, который соответствует исходному положению объекта контроля, снимается запрет на запись информации в счетчике 9 (на выходе 29 блока 1 задания режима появляется нулевой сигЭО

40

50

55 где — коэффициент пропорциональности, С учетом определенного действительно значения коэффициента К

«оР производится коррекция величины M(t) 15

М (t) = К„" К(), (4) где + —. операция коррекции.

Таким образом, на выход системы поступает управляющий сигнал, пара- 20 метры которого соответствуют состоянию объекта с учетом "старения" его датчиков контроля.

В ходе основного режима производится проверка выполнения условия

1 л 11о где N — суммарное фактическое чис9 ло импульсов, поступившИх на вход счетчика 9 между двумя сигналами на входе элемента ИЛИ 21

N — число импульсов соответ-. о ствующих одному циклу пере мещения (поворота) объекта при использовании эталонных датчиков.

Поскольку известна максимально возможная величина N „д«„ то разрядность r счетчика 9 выбирается следующим образом:

r ) j log N„(, (7) где ) К(— ближайшее целое число, не меньшее, чем Ы .

Блок 1 задания режима затем формирует сигнал на выходе 30, которым код L„, записанный в счетчике 9, передается в счетчик 10. Затем счетчик 9 обнуляется сигналом с выхода

29 блока 1 задания режима (фиг.9).

При этом сигналом с входа 22 также обнуляются элементы памяти блоков 416 и запрещается выдача импульсов на выходах 26-34 и 35 блока 2 сии° хронизации.

После этого система переходит в ,режим вычисления коэффициента коррекции. Запись информации в счетчик

10 приводит к тому, что появляется единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 20. Этим сигналом разблокируетея элемент И 19 и импульсы с выхода 33 блока 2 синхронизации через делители 7 и 8 начинают поступать на вычитающие входы счетчиков 10 и 11.

К моменту обнуления счетчика 10 в счетчике 11 будет записан код коэффициента коррекции, который определяется выражением

К = 10 -N (8) «ОР + Kg где К (К ) — коэффициенты деления блоков 7 (8);

S 12 п — число десятичных разрядов счетчика » .

При n - =6, М = 360000, коэффициенты деления блоков 7 и 8 выбираются следующим образом: К =. 100, К =

36.

После обнуления сче чика 10 на выходе элемента ИЛИ 20 появляется нулевой сигнал, которым блокируется элемент И 19. Этот сигнал поступает также на входы блока 1 задания режима и блока 3 индикации.

Если система работает в ручном реаиме, то по эасвечиванию индикатора

81 блока 3 индикации основной режим инициируется кнопкой 6 1. При этом может быть .также зафиксировано значение коэффициента коррекции с помощью узла 79 индикации.

Если система работает в автоматическом режиме, то сигнал, формируемый одновибратором 55, устанавливает в единичное состояние триггер 47.

С появлением сигнала на выходе 25 блока 1 задания режима система переходит в основной режим функционирования. По сигналу на выходе 25 производится вкл1очение объекта контроля в основной режим функционирования и вновь разрешается выдача импульсов на выходах 34,35 и 26 блока

2 синхронизации. С выхода 26 поступают эталонные стимулирующие сигналы на вход объекта контроля и входы блоков 4-6.

Затем производится контроль моментов поступления сигналов на вход

23. Если И (t) = L — l 1 0 (2), то появляется единичный сигнал на выходе

36 блока 4 (фиг.10), который разрешает прохождение импульсов с выхода 35 блока 2 через блок 5. Если я (t) (О, то блок 4 формирует сигналы на .выходах 37 и 38, по которым блок 6 вырабатывает последовательность импульсов на выходе 40.

Число импульсов на выходе 39 (40) блока 5 (6) пропорционально величине !

4(t), Последовательность импульсов поступает на один из счетных входов счетчика 12, управляющие входы

1 коммутатора 14 (15) и входы блока 3 индикации. Блоки 13 - 13 коррекции и в соответствии с кодом, записанным в счетчике 11, формируют сигналы на выходах 43.1 и 44; таким образом, что на выход 25 (26) системы проходит

70767 часть импульсов И„ „, выдаваемых блоком 5 (6) .

Величина Ин зависит от значения нор коэффициента коррекции.

Принцип действия блока 13„ коррек. ции поясняется таблицей.

Данная таблица описывает формирование сигналов на выходе 43! узла

13 ° коррекции, Если обозначить сигна1 лы на выходе 41 через ч„- q а сиг1 е налы на выходе счетчика 12 ° через ,1 то логическая функция, описывающая работу узла по выходу 43; будет HMeTx> BHp

S = еч1ЧЬЧК, (9) где е = ц 0„(4 (10)

Q2 (») (12) (13) (14)

Так как импульсы на всех выходах блоков 13; коррекции на коммутаторах

25 14 и 15 собираются по ИЛИ, необходимо, чтобы импульсы младшей декады отсутствовали при наличии переноса в старшую декаду при любом коэффициенте коррекции. Как следует иэ таблицы этому условию удовлетворяет четвертый импульс счетчика 12 . Тогда сигнал переноса формируется по следующему правилу

S = Q Q Q (15)

44 3 2 4

Логические функции (9) — (15) реализуются элементами блока 13 коррек1 ции (фиг.9) ° Логические функции (9) (13) реализуются коммутатором 01, 40 логическая функция (14) — элементами

И 102, 103 и ИПИ 104, логическая функция (15) — элементом И 102.

Коммутаторы 14 и. 15 реализуют следующие логические функции: (16) (17)

431 и обеспечивают выдачу откорректированных импульсных последовательностей на выходы 25 и 26 системы.

Элементы И первой и второй групп предназначены для управления импульсов в счетчики 12 — 12, причем

8 ° $44, если i =

46> S . - S ., если i=2 п-1

461-л 44 (18) 1270767

40 44 ли 1 = 1

47; $д, S 4., если 1=2 п-1, И< «{ 44 4 (19) где Я„ .(S, ) — значение сигнала на

461 выходе элемейта И 16 (17„) .

Если в процессе функционирования произойдет переполнение счетчика 73, то срабатывает триггер 75 и элемент

84 индикации, сигнал с выхода 45 бло- tO ка 3 синхронизации поступает в блок

1 задания режима и производит останов системы вследствие отказа объекта.

Таким образом, система позволяет 15 корректировать информацию о состоянии объекта с учетом изменения характеристик его датчиков. Эффективность состоит в обеспечении высокой достоверности контроля и более широкой 20 области применения, поскольку оно дает воэможность уменьшить вероятность неправильной классификации состояния объекта, увеличить срок эксплуатации предлагаемой системы и 25 распространить область ее использования на систему ЛСУ ТП, работающие в реальном масштабе времени и пе имеющие воэможности частого технического обслуживания. 30

Формула изобретения

1. Система для контроля и управления, содержащая блок определения знака, первый элемент И, подключенный выходом к счетному входу первого счетчика импульсов, второй элемент И, связанный первым входом с первым управляющим выходом блока синхрониза- 40 ции, второй счетчик импульсов, соединенный выходами с входами первого элемента ИЛИ, а синхровходом — с пер.вым выходом "Запись" блока задания режима, подключенного первым -входом к входу "Нулевая отметка" системы, а установочным выходом — с установочным входом первого счетчика импульсов, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности 50 контроля и расширения области применения, в нее введены блок индикации, два формирователя импульсов, два делителя частоты, и блоков коррекции, два коммутатора, третий и и-четвертых счетчиков импульсов, (n-1) третьих и четвертых элементов И и второй элемент ИЛИ, подключенный пепвым входом к первому входу первого элемента И, к выходу "Наладочный режим блока задания режима и к выходу "Наладочный режим" системы, вторым Вхо дом — к выходу "Основной режим" блока задания режима и к выходу Основной режим" системы, а выходом — к входу блока синхронизации, связанного вторым управляющим выходом с выходом синхронизации системы, с входом "Эталон" блока определения знака и с первыми управляющими входами первого и второго формирователей импульсов, третьим и четвертым управляющими входами — с вторыми и третьими управляющими входами соответственно первого и второго формирователя импульсов, подключенного информационным входом к третьему выходу блока определения знака, связанного первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым информационными входами первого формирователя импульсов, а контрольным входом — с контФ рольным входом системы, подключенной первым и вторым контрольными выходами соответственно к выходу первого коммутатора и к выходу второго коммутатора, соединенного управляющими входами с первым входом первого из четвертых элементов И, с первым входом блока индикации, с выходом второго формирователя импульсов и с вычитающим входом первого из чет; вертых счетчиков импульсов, подключенного суммирующим входом к выходу первого формирователя импульсов, к второму входу первого элемента И, к ду o JIoKB. индикации вому входу первого из третьих элементов И и к управляющим входам первого коммутатора, установочные входы всех четвертых счетчиков импульсов подключены к первому входу блока задания режима, а выходами — к первым входам соответствующих блоков коррекции, соединенных вторыми входами с третьими входами блоха индикации и с соответствующими выходами третьего счетчика импульсов, связанного счетным входом с выходом второго делителя частоты, синхровходом— с вторым выходом "Запись" блока задания режима, а информационными входами — с выходами "Код коррекции" блока задания режима, подключенного вторым входом к выходу блока индикации, связанного четвертым входом г

1270767 третьим входом блока задания режима ! с выходом первого элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента И, соединенного выходом с входом второ. го делителя частоты и с входом первого делителя частоты, подключенного выходами к счетному входу второго счетчика импульсов, связанного информационными входами с выходами первого счетчика импульсов, причем первый выход каждого блока коррекции соединен с соответствующими информационными входами первого и второго коммутаторов, а второй выход каждого i-го (i=1 n) блока коррекЦии подключены к вторым входам -х третьих и четвертых элементов И (j=1...n-1), выходы которых поцключены к входам соответственно, (j +

+ 1)-х третьих и четвертых элемен- gp тон И, выходы (и-1) — х третьих и четвертых элементов И связаны соответственно с суммирующим и вычитающим входами n-ro из четвертых счетчиков импульсов. 25

2. Система, по п.1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что блок задания режима содержит элемент задержки, три триггера, четыре одновибратора, четыре ключа, тумблерный регистр, два элемента ИЛИ, дна элемента И, переключатель и генератор единицы, подключенный выходом к первым выводам всех ключей переключателя, тумблерного регистра и к "3" и "К" вхо35 дам третьего триггера, подключенного С-входом к выходу первого элемента ИЛИ, инверсным выходом — к установочному выходу блока, к первому входу первого элемента И, а прямым выходом — к.первому входу второго элемента И, соединенного вторым входом с первым входом блока и с вторым входом первого элемента И, а выходом — с первым выходом Запись" блока, с входом элемента задержки и с

R-входом первого триггера, связанного прямым выходом с третьим входом первого элемента И и с выходом "Наладочный режим" блока, соединенного выходом "Основной режим" с прямым выходом второго триггера, подключен-. ного $-входом через нормально-замкнутый контакт переключателя к выходу первого одновибратора, а через нормально-разомкнутый контакт — к выходу третьего однонйбратора, R-вход второго триггера подключен к выходу второго элемента ИЛИ, соединенного первым входом с вторым входом блока,„ связанного третьим входом с входом первого одновибратора, а вторым выходом Запись" — с выходом второго однонибратора, причем вторые выводы первого, второго, третьего и четвертого ключей связаны соответственно с входами второго и третьего однонибраторов, вторым входом второго элемента ИЛИ, входом четвертого одновибратора, подключенного выходом к $-входу первого триггера, вторые выводы тумблерного регистра соединены с выходами "Код коррекции" блока, а выход элемента задержки подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, связанного вторым входом с выходом первого элемента И.

3. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок синхронизации содержит два счетчика импульсов, два триггера, три элемента И и генератор импульсов, подключенный выходом к первому управляющему выходу блока и к счетному входу первого счетчика импульсов-, связанного с первым входом первого элемента И, соединенного вторым входом с входом блока, а выходом — с С-входом первого триггера и с первыми входами второго и третьего элементов И, подключенных вторыми входами соответственно. к прямому и к инверсному выходам первого триггера, а выходами — соответственно к четвертому и третьему управляющим выходам блока, соединенного вторым управляющим выходом с прямым выходом второго триггера, связанного С-входом с выходом нторого счетчика импульсов„ соединенного счетным входом с инверсным выходом первого триггера. ч. Система по п.1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что блок определения знака содержит два элемента И, два триггера и одновибратор, соединенный выходом с третьим выходом блока, а входом — с вторым выходом блока и с прямым выходом второго триггера, подключенного Б-входом к выходу второго элемента И, а R-входом — к первому входу второго элемента И, к

R-входу первого триггера, к первому входу первого элемента И и к контрольному входу блока, соединенного

67 12 рекции, первым информационным входом — к выходу элемента ИЛИ, а вторы-, ми и третьими информационными входами соответственно к первым и вторым разрядам первого входа блока, связанного первым, вторым и третьим разрядами первого входа с первым и вто-, рым инверсными и прямыми входами первого элемента И, соединенного выходом с вторым выходом блока и с первым входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу второго элемента И, связанного :первым и вторым входами соответственно с первым и четвертым разрядами первог входа блока.

Число (код) в счетчике 12

Число (код) на выходе 41

О 1 2 3 4 5

0000) (0001) (0010) (0011) (0100) (0101) (О

О О О О О О О О

О О (0000) 1 (0001) О

2 (0010) О

О

О (0011) О

4 (0100) О

О

О (о1о1) о

6 (01 10) - О

О

О (0111) 8 (1000) 1 (1001) 1

11 12707 входом Эталон" с вторым входом второго элемента И и с вторым входом первого элемента И, подключенного третьим входом к инверсному выходу второго триггера, а выходом — к

S-входу первого триггера, соединенного прямым выходом с первым выходом блока, а инверсным выходом — с третьим входом второго элемента И.

5. Система по п.1, о т л и ч а — 10 ю щ а я с я тем, что каждый блок коррекции содержит два элемента И, элемент ИЛИ и коммутатор, подключенный четырьмя управляющими входами к четырем разрядам второго входа блока,15 выходом — к первому выходу блока кор6 7 8 9

0110) 0111} 1000) 1001) 1270767

РигЛ

1270767

1270767

1 270767

1270767

Составитель А.Лишанский

Редактор Ю.Середа Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6244/51

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

У7

М

Я

Ю7

39 фр ф

О

76

7Х

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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