Устройство управления исполнительными органами

 

Устройство управления исполнительными органами относится к средствам автоматики и телемеханики и может быть использовано в резервированных системах управления, формирующих релейные команды на исполнительные органы. Содержит источник управляющих сигналов, диоды, элементы включения соответственно по одному на каждый исполнительный орган, дополнительные элементы включения, источник питания и источник дополнительных управляющих сигналов. Последний открывает дополнительные элементы включения, через них подключаются цепи питания исполнительных органов, соединенных через одноименные диоды с выходами одноименных элементов включения. Последние открываются при поступлении сигналов с соответствующих выходов источника управляющих сигналов. 1 ил.

Изобретение относится к средствам автоматики и телемеханики и может быть использовано в резервированных системах управления, формирующих релейные команды на исполнительные органы, в частности, по результатам дешифрации входных кодов по типу "1 из m".

Известные устройства, применимые для управления исполнительными органами, могут быть выполнены по типу матриц, пирамид и т.п.

Обладая защитными свойствами в части искажений в принимаемых данных за счет введения избыточности колов, они, тем не менее, не защищены от отказов в самих дешифраторах и их выходных каскадах (усилителях мощности или релейных каскадах коммутаторов).

Для увеличения надежности управляющие устройства (или ЭВМ) всячески резервируют.

Однако при этом резко возрастает избыточность системы управления в целом и все равно не исключена возможность выхода из строя самого напряженного узла устройства - его выходного каскада. При этом выходные каскады трудно поддаются диагностике, в то время, как их отказ чреват негативными последствиями, в том числе полным выходом из строя всей системы управления.

Наиболее близким по назначению и технической реализации (прототипом) может быть признано устройство, предназначенное для управления исполнительными органами и содержащее источник управляющих сигналов, диоды и элементы включения по одному на каждый исполнительный орган, дополнительные элементы включения и источник питания, в устройстве управляющие входы элементов включения подключены к одноименным выходам источника сигналов, одноименные исполнительные органы и диоды соединены последовательно в одноименные цепочки, одни выводы которых объединены.

Недостатком этого устройства является его сложность и как следствие невысокая функциональная надежность.

Задача изобретения - упрощение и увеличение функциональной надежности устройства за счет уменьшения количества аппаратных средств.

Для обеспечения этого технического результата в устройство управления исполнительными органами, содержащее источник управляющих сигналов, диоды, элементы включения по одному на каждый исполнительный орган, первый и второй дополнительные элементы включения, источник питания, причем управляющие входы элементов включения подключены к одноименным выходам источника управляющих сигналов, одноименные исполнительные органы и диоды последовательно соединены в одноименные цепочки, одни выводы которых объединены, введен источник дополнительных управляющих сигналов, входы элементов включения соединены с первой шиной источника питания через первый дополнительный элемент включения, управляющий вход которого соединен с первым выходом источника дополнительных управляющих сигналов, выходы элементов включения подключены к другим выводам одноименных цепочек из последовательно соединенных одноименных исполнительных органов и диодов, объединенный выводы которых соединены с второй шиной источника питания через второй дополнительный элемент включения, который управляющим входом подключен к второму выходу источника дополнительных управляющих сигналов.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит источник питания 1, источник 2 управляющих сигналов (выходные порты ЭВМ или специальный контроллер), источник дополнительных управляющих сигналов 3, первый дополнительный элемент включения 4, второй дополнительный элемент включения 5, исполнительные органы 6₁-6_n управляемого объекта (при индуктивном характере могут иметь параллельные диоды для снятия ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении индуктивного исполнительного органа), диоды 7₁-7_n, включенные последовательно с исполнительными органами 6₁-6_n и образующие с ними одноименные цепочки, элементы включения устройства 8₁-8_n (для упрощения схемы показаны полевые транзисторы, однако могут быть использованы биполярные транзисторы, реле, магнитные усилители и т.п.), в устройстве первая шина (+Е) источника питания 1 подключена к первому дополнительному элементу включения 4, а вторая (-Е) - ко второму дополнительному элементу включения 5.

Выхода Q₁-Q_n источника 2 управляющих сигналов подключены к управляющим входам элементов включения 8₁-8_n, а к выходам элементов включения 8₁-8_n через диоды 7₁-7_n подключены исполнительные органы 6₁-6_n. Выбор элемента включения 8 осуществляется источником 2 управляющих сигналов. Для открытия элемента включения 8 из источника 2 управляющих сигналов должно поступать управляющее напряжение на его управляющий вход (или ток, если в качестве элемента включения 8 используется биполярный транзистор и т.д.) Общая точка элементов включения 8₁-8_n имеет связь с первой шиной (+Е) источника питания 1 через последовательно включенный первый дополнительный элемент включения 4, управляющий вход которого подключен к первому выходу S1 источника дополнительных управляющих сигналов 3.

Общая точка исполнительных органов 6₁-6_n имеет связь с второй шиной (-Е) источника питания 1 через последовательно включенный второй дополнительный элемент включения 5, управляющий вход которого подключен к второму выходу S2 источника дополнительных управляющих сигналов 3.

На чертеже комплект исполнительных органов 6 управляемого объекта обведен пунктиром, на котором обозначены выводы каждого исполнительного органа 6 и вывод их общей точки. Эти выводы в системе управления соединяются напрямую не только с выходами данного управляющего устройства, но и с выходами аналогических резервирующих управляющих устройств (показано стрелками).

Работает устройство следующим образом.

После включения источника питания 1 состояние сигналов дополнительного источника управляющих сигналов 3 должно быть таким, чтобы дополнительные элементы включения 4 и 5 были закрыты. Для обеспечения этого дополнительные управляющие сигналы (с учетом особенностей элементов включения) могут быть, например, равны +Е для одного дополнительного элемента включения и -Е для другого. При этом независимо от информации на выходе источника 2 управляющих сигналов ток через все элементы включения 8₁-8_n устройства не протекает и, даже вне зависимости от их качества, исполнительные органы 6₁-6_n выключены.

При штатной работе источник управляющих сигналов 2 открывает выбранный элемент включения 8_i, дополнительные управляющие сигналы откроют соответственно первый 4 и второй 5 дополнительные элементы включения, после чего включится соответствующий исполнительный орган 6_i управляемого объекта.

Если в устройстве управления обнаружится дефект (обрыв или короткое замыкания в цепи элементов включения 8 или выход из строя источников управляющих сигналов 2 и 3, или закончится его гарантированный ресурс, то резервированная система управления сможет работать, управляя теми же исполнительными органами 6₁-6_n от аналогичного управляющего устройства, выходы которого подключены к тем же исполнительным органам 6₁-6_n (связи с таким резервным устройством показаны стрелками). Для этого достаточно в данном устройстве выключить напряжение питания или снять управляющие сигналы с элементов включения 8₁-8_n данного устройства, включить напряжение питания и/или подать управляющие сигналы на элементы включения аналогично резервного устройства (не показано). При этом напряжение, поступающее на исполнительный орган 6_i(+E - на верхний по схеме вывод исполнительного органа 6_i-E-на нижний) от резервного управляющего устройства, не будет проходить в цепи выходных каскадов основного устройства (равно, как и наоборот), поскольку при закрытых ключах основного устройства цепи разомкнуты вне зависимости от того подано питание на основное устройство управления или нет, а при дефекте любого ключа, например при его пробое и выключенном напряжении питания отказавшего устройства, это напряжение не пройдет в сторону ключей и источника питания, поскольку в каждом устройстве последовательно с ключами, на которых выполнены элементы включения 8₁-8_n, включены диоды 7₁-7_n, выполняющие развязывающие функции.

Такие устройства в резервированной системе управления могут работать параллельно, будучи одновременно включенными. При этом они в каждый момент времени могут управлять одними и теми же исполнительными органами (например, для снижения нагрузки на элементы включения и, тем самым, для увеличения ресурса управляющего устройства) или разными (например, для увеличения быстродействия системы).

В устройстве могут быть применены известные узлы и элементы (например, дешифраторы типа 591КНЗ - в качестве источников управляющих сигналов, полевые транзисторы типа КП703, КП704 или биполярные транзисторы типа КТ825 и КТ825 - в качестве элементов включения), однако в совокупности с новыми связями они позволяют решить поставленную задачу, а именно упростить устройство управления исполнительными органами и увеличить его функциональную надежность и надежность системы управления, в которой используется данное устройство, путем обеспечения возможности перехода на аналогичное резервное устройство в случае выхода из строя основного вне зависимости от причины выхода из строя основного устройства.

Формула изобретения

Устройство управления исполнительными органами, содержащее источник управляющих сигналов, диоды, элементы включения по одному на каждый исполнительный орган, первый и второй дополнительные элементы включения, источник питания, причем управляющие входы элементов включения подключены к одноименным выходам источника управляющих сигналов, одноименные исполнительные органы и диоды последовательно соединены в одноименные цепочки, одни выводы которых объединены, отличающееся тем, что в него введен источник дополнительных управляющих сигналов, входы элементов включения соединены с первой шиной источника питания через первый дополнительный элемент включения, управляющий вход которого соединен с первым выходом источника дополнительных управляющих сигналов, выходы элементов включения подключены к другим выводам одноименных цепочек из последовательно соединенных одноименных исполнительных органов и диодов, объединенные выводы которых соединены с второй шиной источника питания через второй дополнительный элемент включения, который управляющим входом подключен к второму выходу источника дополнительных управляющих сигналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1