Устройство для диагностирования троированных дискретных схем автоматики

 

Сущность изобретения: формирование адреса отказа в матричной памяти путем сопоставления двух серий импульсов, одна из которых формируется мультиплексором и кольцевым регистром, а другая - дешифратором . Устройство содержит распределитель импульсов, коммутатор, источник, три датчика-преобразователя, дифференцирующие элементы, выпрямители, формирователи прямоугольных импульсов, мультиплексор, эл ементы И, дешифратор, кольцевой регистр, блок матрпчьои памяти, блок индикации. 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (si>s G 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 4 ЬЭ «4

jQ) ! (.д

1 (21) 4857622/24 (22) 06.08.90 (46) 30.10,92. Бюл. N 40 (72) Б. А. Усик, А. И. Бухаров и В, M. Гордиенко (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 1120503, кл. Н 05 К 10/00, 1984.

2, Авторское свидетельство СССР

N 1100766, кл, Н 05 К 10/00, G 05 В 23(02, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТРОИРОВАННЫХ ДИСКРЕТНЫХ

СХЕМ ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ

Изобретение относится к технике испытаний и контроля технических систем и может быть использовано для диагностирования троированных дискретных схем злектроавтоматики.

В.настоящее время для повышения надежности устройства автоматики широко применяют троирование их схем.

Известны устройства контроля дискретных схем автоматики, которые основаны на установлении соответствия между реакцией схемы на стимулирующий (тестовый) сигнал с ожидаемым результатом (1). При их несовпадении фиксируется неисправность схемы. Такие устройства сложны, громоздки, так как требуют наличия специальных программ проверки, источников стимулирующих сигналов. средств коммутации. сравнения и фиксации полученных результатов, а также устройств сопряжения с обьектом контроля.

При контроле исправности резервированных схем автоматики может быть ис(57) Сущность изобретения: формирование адреса отказа в матричной памяти путем сопоставления двух серий импульсов, одна из которых формируется мультиплексором и кольцевым регистром, а другая — дешифраторо л. Устройство содержит распределитель импульсов, коммутатор, источник, три датчика-преобразователя, дифференцирующие элементы, выпрямители, формирователи прямоугольных импульсов мультиплексор, элементы И, дешифратор, кольцевой регистр. блок латричнои памяти, блок индикации. 1 ил„2 табл, пользован принцип сравнения сигналов «а выходах идентичных каналов при ее работе.

При этом устройство контроля существенно упрощается.

Известно устройство для диагностирования многоканальных резервированных систем (21, содержащее по числу каналов и

К-разрядных шин и по числу разрядов К иразрядных блоков совпадения, (n — 1}-разрядный счетчик, блок анализа, элемент

ИЛИ, счетчик, блок коммутации, инвертор.

Устройство позволяет определить неисправный канал системы путем анализа возможных сочетаний результатов сравнения напряжений на выходах каналов системы с некоторым допустимым значением. Однако известное устройство не позволяет выявить тип отказа в неисправном канале. а также зафиксировать результаты диагностирования при работе системы в разных режима

Наиболее близким к изобретению является устройство для индикации отказав н резервированных системах (3), содержащее

1772783

40

45 три коммутатора. мультиплексор, генератор, реле времени, коммутатор сигналов, дешифратор, кольцевой регистр, элементы

И, блок памяти и цифроной индикатор.

Известное устройство позволяет выявить как номер неисправного канала, так и номер отказавшего выхода и тип отказа, причем результаты диагностирования системы по мере опроса выходов резервных каналов запоминаются н блоке памяти и по окончанию диагностирования могут быть отображены на цифровом индикаторе. Таким образом, известное устройство обладает большей глубиной и меньшим временем диагностирования, так как процесс диагностирования не прерывается при обнаружении отказов (2).

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая надежность из-за наличия большого числа связей с объектом диагностирования, с7 также необходимость н специальной конструктивной доработке обьекта для целей диагностироi3ÿн ия.

Целью изобретения является упрощение устройства диагостирования, Для достижения указанной цели в устройство для диагностирования троиронанных дискретных схел электроавтоматики, содержащее мультиплексор, коммутатор, дешифратор. Групг а выходов которого соединена с группой информационных сходов строк матричного запоминающего блока, группа выходов которого соединена с группой информационных входов блока индикации, источник питания, кольцевой регистр, и три элемента И, введены распределитель управляющих импульсов, три дифференцирующих элзмента, три выпрямителя, три формиронате> я прямоугольных импульсов и три датчика-преобразователя тока, размещенных в цепях питания трех дискретных схем электроэнтоматики, информационные выходы трех датчиков-преобразователей тока через соединенные последователы(о дифференцирующий элемент, выпрямитель и формирователь прямоугольнь1х импульсон подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего элементов И, а также к перволюбу, второму и третьему информацион,hlM входам мультипликатора, первый вход первого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента И. первый вход второго — с вторым входом первого. а первый вход третьего — с вторым входом второго элемента И, выходы первого, второго и -i ретьего элементов И соедине. ны с соответствующими входами первой группы входов дешифратора и с одноименными адресными входами мультиплексора, выход которого соединен с тактовым входом кольцевого регистра, выходы которого поразрядно соединены с группой информационных входов столбцов матричного запоминающего блока, тактовые выходы распределителя управляющих импульсов соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом источника питания, а выходы являются выходами устройства для подключения к входам состояния трех дискретных схем электроавтоматики и соединены с соответствующими входами второй группы входов дешифратора, выход начала цикла контроля блока распределения управляющих импульсов соединен с обнуляющими входами кольцевого регистра, матричного запоминающего блока и блока индикации.

Сущность работы устройства состоит н следуюшем.

Работа дискретной схемы электроантоматики сопровождается последовательным включением или отключением ее дискретных элементов н соответствии с логикой их соединения. При этом происходит скачкообразное изменение тока, потребляемого схемой от источника питания. Изменение тока в цепи питания схемы электроавтоматики на каждом такте ее работы может быть зафиксиоовано при помощи включе (ного Р эту цепь датчика-преобразователя тока. Путем преобразования сигнала, снимаемого с этого датчика, можно получить последовательность импульсов, соответствующих Оаботе схемы по тактам. Сравнивая эту последовательность с эталонной. можно установить, на каком из тактов произошел отказ схемы электроавтоматики.

При контроле троиронанной схемы электроантоматики для формирования эталонной последовательности импульсов может использоваться мажоритарный принцип, в соответствии с которым импульс принимается за эталонный, если Он одновременно появился в двух измерительнопреобразовательных каналах, так как вероятность возникновения одинаковой неисправности в двух каналах одновременно ничтожно мала. Сформированная таким Образом эталонная последовательность импульсов служит для сопоставления с последовательностями импульсов, соответствуют,их всем трем зарезервированным схемам электроавтоматики

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для диагностирования роированных дискретных схем электроавгоматики, содер>кащая ранг ределитель 1— управляющих импульсne; >мл1 у;. го, — 2;

1772783 источник питания — 3; датчик-преобразова-. тель — 4; дискретную схему автоматики — 5, дифференцирующий элемент — 8; выпрямитель — 7; формирователь — 8 прямоугольных импульсов; мультиплексор — 9; элемент И—

10; дешифратор — 11; кольцевой регистр.—

12; матричный запоминающий блок — 13; блок индикации — 14.

Распределитель 1 управляющих импульсов предназначен для обнуления кольцевого регистра 12, матричного запоминающего блока 13 и блока 14 индикации, а также формирования команд на замыкание коммутатором 2 цепей, включающих зарезервированные дискретные схемы автоматики 5 в соответствующий режим работы.

Источник питания 3 подает напряжение на дискретные схемы автоматики 5 и коммутатор 2.

Датчик-преобразователь тока 4 преобразует протекающий через него ток в напряжение. Он представляет собой шунт малого сопротивления, падение напряжения на котором усиливается усилителем напряжения.

Дифференцирующий элемент 6 формирует одиночные импульсы н моменты скачкообразного изменения напряжения на выходе датчика-преобразователя тока 4.

Выпрямитель 7 преобразует последовательность и энополярных импульсов в единопо>,ярну1о, которая преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов при помощи формирователя прямоугольных импульсов 8, в качестве которого можетбыть использована схема однонибратора.

Мультиплексор 9 соединяет свой выход только с тем информационным входом„который соответствует заведомо исправной на данном такте схеме 5 электраавтаматики. Он может быть выполнен, например, на интегральной схеме К155КП5 (4).

Элемент 10 И формирует на выходе импульс при одновременной подаче на его выход импульсов с соответствующей пары формирователей прямоугольных импульсов 8.

Дешифратор 11 формирует сигнал на определенном выходе в зависимости от кода, образуемого комбинацией сигналов на входах, соединенных с выходами элементов

И, и на входах, соединенных выходами коммутатора 2. Он может быть выполнен путем объединения, например. интегральных схем К155ИДЗ (4).

Кольцевой регистр 12 последовательно формирует на своих выходах импульсы по мере поступления на его вход тактовых импульсов с выхода мультиплексора 9, Он ма5

55 жет быть выполнен, например, путем объединения интегральных схем К155ИД1 (4).

Матричный запоминающий блок 13 предназначен для записи информации о режиме работы устройства. номере зарезервированной схемы электроавтоматики 5, такте ее работы и состоянии на данном такте. Он может быть выполнен, например, на интегральных схемах типа К155РУ5 (4).

Блок 14 индикации предназначен для отображения результатов диагностирования при считывании информации из матричного запоминающего блока 13. Он мажет быть выполнен на светодиодах, загорание которых происходит при срабатывании соответствующих дискретных элементов, например триггеров.

На фиг, 1 тактовые выходы распределителя управляющих импульсон 1 соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора 2, информационный вход которого соединен с выходом источника питания 3, а выходы являются выходами устройства для подключения к выходам состояния трех дискретных схем электроавтоматики 5 и соединены с соответствующими входами второй группы входон дешифратора 11, Выход н гала цикла кг;,троля блока распределения управля;ощих импульсов 1 соединен с обнуляющими входами кольцевого регистра 12, матричного запоминающего блока 13 и блока индикации 14.

Датчики-преобразователи тока 4 размещены в цепях питания трех дискретных схем электроавтоматики 5. Информационные выходы этих датчиков через соответствующие соединенные последовательно дифференцирующий элемент 6, выпрямитель 7 и формирователь прямоугольных импульсов 8 подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего элементов 10 И, а также к первому, второму и третьему информационным входам мультиплексора 9. Первый вход первого элемента 10 И соединен с вторым входом третьего эле1лента И, первь1й вход второго — с вторым входом первого, а первый вход третьего — с вторым входом второго элемента 10 И. Выходы первого, второго и третьего элементов

И соединены с соответствующими входами первой группы входов дешифратора 11 и с одноименными адресными входами мультиплексора 9. Выход мультиплексора 9 соединен с тактовыми входами кольцевого регистра 12, выходы которого поразрядно соединены с группой информационных входов столбцов матричного запомина ощего блока 13, группа информационных входо;строк которого соединена с группой ны о1772783 дов дешифратора 11, а группа выходов которого — с группой информационных входов блока индикации, Устройство работает следующим образом.

В начале цикла контроля по сигналу с выхода блока распределения управляющих импульсов 1 осуществляетсл обнуление кольцевого регистра 12, матричного запоминающего блока 13 и блока индикации 14, При переводе распределителл управляющих импульсов 1 в то или иное состояние появляется управляющий импульс на одном из его управляющих выходов, под действием которого коммутатор 2 замыкает определенную цепь запуска трех схем алектроавтоматики 5 в соответствующий режим работы, а также подает напрл>кение на соответствующий вход второй группы входов дешифратора 11, Дискретное изменение состояний схем 5 в данном режиме скачкообразно изменяет потребление тока от источника питания 3. Токи, протекающие через датчики-преобразователи тока 4. преобразуютсл в напряжения, которые подаются на соответствующие дифференциру1ощие элементы, на выходе которых формируется последовательность разнополлрных импульсов, которая выпрямляется выпрямителем 7 и преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов при помощи соответствующего формирователя прямоугольных импульсов 8. Таким образом, на ка>кдом такте срабатывания схемы 5 будет появляться прямоугольный импульс на выходе формирователя 8 прямоугольных импульсов. При отказе схемы на каком-либо такте укаэанный импульс будет отсутствовать, Мультиплексор 9 совместно с формирователями прямоугольных импульсов и элементами 10 И позволяет на своем выходе сформировать полную последовательность импульсов, т. е, такую последовательность, которая отражает работу по всем тактам исправной схемы электроавтоматики. Совместная работа трех формирователей прямоугольных импульсов 8, соответствующих элементов 10 И и мультиплексора 9 заключаетсл в следующем.

Импульсы с первого, второго и третьего формирователей импульсов 8 поступают на одноименные информационные входы мультиплексора 9, а на входы элементов 10 И подаются импульсы с соответствующей пары формирователей 8: 1-ro u

2-го, 2-га и 3-го, 3-го и 1-го, соответственно.

Таким образом на выходах элементов 10 И будут появлятьсл импульсы только при одновременном приходе импульсов с cooT. - т5

1(50 ствующей пары формирователей 8, Мультиплексор 9 соединяет со своим входом только тот информационный вход, на который подается импульс, соответствующий исправной на данном такте работы схеме 5 электроавтоматики. Так, например, импульс на выходе первого формирователя 8 может быть принят соответствующим такту работы исправной схемы 5 электроавтоматики, если одновременно появляютсл импульсы на вь1ходе 1-ro и 2-ro, 1-ro и 3-ro или 1-го, 2-ro и 3-го формирователей соответственно, т. е. тогда, когда на выходах элементов 10 И будут следующие комбинации логических нулей и единиц(1, О, О), (О, 0, 1) или (1, 1, 1).

Работа мультиплексора может быть пояснена при помощи табл, 1.

Импульсы, последовательно подаваемые с мультиплексора 9 на вход кольцевого регистра 12, вызывают поочередную подачу импульсов с его выходов на соответствующие инф ормационные входы столбцов матричногс запоминающего блока 13. На первую группу входов дешифратора 11 подается комбинация логических нулей и единиц с выходов трех элементов И 10, а на один из входов второй группы входов — логическал единица с соответствующего выхода коммутатора 2, причем появление логической диницы на этом входе соответствует определенному режиму, в котов м осуществляется диагностирование схем 5 электроавтоматики, Отсутствие же напряжений на оста. ьных входах второй группы входов дешифратора 11 соответствует логическим нулям.

Импульсы, подаваемые с выхода мультиплексора 9 на вход кольцевого регистра

1?, вь,зывают поочередное появление импульсов í". выходах госледнего, которые связаны с соответствуюшими информационными входами столбцов матричного запоминающего блока 13. Одновременно с появлением тактового импульса на одном из столбцов блока 13 с определенного выхода дешифратора 11 подается импульс на соответствующий информационнь Й вход строкA этого блока. Комбинация логических нулей и единица, подаваемая с выходов трх элементов i0 И на первую группу входов дешифратора, определяет состояния схем 5 элек; роавтоматики в соответствии с табл. 2.

Напряжение, подаваемое на один из входов второй группы входов дешифратрра

1 с соответствующего управляющего выхода коммутатора 2, определяет режим работы схем 5 злектроавтоматики в процессе диэгн, .;тированил.

1772783

Таблица 1 мутируемый инмационный вход

Состоя н

1 или 2 или 3

1 или 2

2 или 3

1 или 3

Таким образом, на каждом такте работы схем 5 электроавтоматики в матричный запоминающий элемент будет записана информация о режиме работы схемы, номера такта работы схемы в этом режиме, состоянии схемы на данном такте ее работы.

Информация считывается с блока индикации 14, количество индикаторов которого равно числу элементов памяти матричного запоминающего блока 13. Загорание индикаторов соответствует тем или иным неисправностямм.

Устройство диагностирования позволяет производить диагностирование троированных дискретных схем электроавтоматики при каждом их включении в работу.

При этом определяется не только отказавшая в данном режиме зарезервированная схема, но и такт, на котором произошел ее отказ.

Экономический эффект от применения устройства заключается в снижении затрат на его производство и эксплуатацию за счет значительного упрощения устройства.

Косвенный экономический эффект определяется повышением наде>кности устройства за счет уменьшения его связей с обьект и длагностирования, своевременным пр .,отвр - щением отказов схемы электрол: ма гки и уменьшением времени на поиск неисправностей за счет увеличения глубины диагностирования.

Формула изобретения

Устройство для диагностирования троированных дискретных схем электроавтоматики, содер>кащее мультиплексор, коммутатор, дешифратор, группа выходов которого соединена с группой информационных входов строк матричного запоминающего блока, группа выходов которого соединена с группой информационных входов блока индикации, источник питания, кольцевой регистр и три элемента И, о т л и5

45 ч а ю щ е е с я тем, что. с целью упрощения, в него введены распределитель управляющих импульсов, три дифференцирующих элемента, три выпрямителя, три формирователя прямоугольных импульсов и три датчика-преобразователя тока, размещенные в цепях питания трех дискретных схем электроавтоматики, информационные выходы трех датчиков-преобразователей тока через соответствующие, соединенные последовательно, дифференцирующий элемент, выпрямитель и формирователь прямоугольных импульсов подключены к первым входам соответственно первого, второго и третьего элементов И, а также к первому, второму и третьему информационным входам мультиплексора, первый вход первого элемента И соединен с вторь:.л входом третьего элемента И, первый вход второго — с вторы л входом первого, а первый вход третьего — с вторым входом второго элемента И, выходы первого, второго и третьего элементов И соединены с соответствующими входами первой группы входов дешифратора и с одноименными адресными входами мультиплексора, выход которого соединен с тактовым входом кольцевого регистра, выходы которого поразрядно соединены с группой информационных входов столбцов матричного запоминающего блока, тактовые выходы распределителя управляющих импульсов соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом источника питания, а выходы являются выходами устройства для подключения к входам состояния трех дискретных схем электроавтоматики и соединены с соответствующими входами второй группы входов дешифратора, выход начала цикла контроля распределения управляющих импульсов соединен с обнуляющими входами кольцевого регистра, матричного запоминающего блока и блока индикации, 12

1772783

Таблица 2

Составитель А.Бухаров

Техред М. Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", f. Ужгород, ул.Гагарина, 1Р1

Заказ 3845 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Рауаская наб., 4/5