Способ контроля

 

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, а именно в способах контроля технологического процесса, преимущественно на стационарных пунктах переработки зерна. Сущность изобретения: предложенный способ характеризуется тем, что в качестве линии связи используют промышленную сеть переменного тока, а сигналы опроса и информационные сигналы формируют в виде пачек импульсов, частота следования которых синхронизирована напряжением промышленной сети, при этом информационные пачки импульсов сдвигают относительно пачки опроса на время, пропорциональное номеру опрашиваемого технологического датчика, а в качестве тактового сигнала используют напряжение промышленной сети. Пачку сигналов опроса формируют с большим числом импульсов, чем пачку информационных сигналов. Рассмотрена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ контроля при использовании его для контроля технологического процесса на стационарном пункте переработки зерна. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к способам контроля технологического процесса преимущественно на стационарных пунктах переработки зерна, где требуется контролировать несколько технологических параметров, например, уровень зерна в накопительных бункерах.

Известен способ контроля технологического процесса, основанный на формировании технологическим датчиком импульсных сигналов и передаче их по шинам питания на вход блока контроля. Указанный способ реализован в емкостном сигнализаторе забивания сошников сеялки (см. а.с. СССР N 1724054, кл. A 01 C 7/00, 1992 г.).

Известный способ контроля имеет ограниченные функциональные возможности. Это выражается в том, что известный способ контроля не позволяет использовать в качестве линии связи промышленную сеть 220 В, 50 Гц. Указанный недостаток не позволяет использовать известный способ контроля на стационарных пунктах обработки зерна, где в качестве шин питания используется промышленная сеть 220 В, 50 Гц.

Известен другой способ контроля технологического процесса, основанный на формировании блоком контроля сигналов опроса технологических датчиков и ответных информационных сигналов о контролируемом процессе этими датчиками и передаче указанных сигналов по общей линии связи. Указанный способ реализован в устройстве для контроля высева (см. а.с. СССР N 1205797, кл. A 01 C 7/00, 1986 г.).

Известный способ контроля имеет ограниченные функциональные возможности, по причине указанной выше.

Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей способа контроля за счет передачи информационных сигналов по промышленной сети 220 В, 50 Гц. Указанная особенность предложенного способа контроля позволяет осуществить контроль технологического процесса без применения специальной линии связи между датчиками и блоком контроля, что существенно расширяет область применения предложенного способа.

Для достижения указанной цели в известном способе контроля, основанном на формировании блоком контроля сигналов опроса технологических датчиков и ответных информационных сигналов о контролируемом процессе этими датчиками и передаче этих сигналов по общей линии связи, в качестве линий связи используют промышленную сеть переменного тока, а сигналы опроса и информационные сигналы формируют в виде пачек импульсов, частота следования которых синхронизирована напряжением промышленной сети, при этом информационные пачки импульсов сдвигают относительно пачки опроса на время, пропорциональное номеру опрашиваемого технологического датчика, а в качестве тактового сигнала используют напряжение промышленной сети. Пачку сигнала опроса формируют с большим числом импульсов, чем пачку информационного сигнала любого из опрашиваемых датчиков.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ контроля. На фиг.1 показана структурная схема блока контроля для девяти каналов контроля, а на фиг.2 - структурная схема технологического датчика одного канала контроля.

Блок контроля (фиг.1) содержит фильтр 1, пропускающий на формирователь 2 тактовых импульсов только синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц. Фильтр 3 пропускает на вход формирователя 4 импульсов постоянной длительности только высокочастотные сигналы, содержащиеся в спектре информационных импульсов, а синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц через фильтр 3 не проходит. Преобразователь 5 импульсов содержит ключ 6, конденсатор 7, диод 8, резистор 9 и элемент "И" 10. Выход формирователя 2 соединен с тактовыми входами счетчика 11 и триггера 12, а также с входом элемента "И" 13, выход которого через элемент "И" 14 соединен с входом формирователя 15 пачки импульсов опроса. Входы фильтров 1, 3 и выход формирователя 15 подключены к шинам 16, 17 промышленной сети 220 В, 50 Гц. К этим же шинам подключен блок питания всех функциональных элементов устройства (блок питания на фиг. 1, 2 не показан).

Кнопка 18, "установка исходного состояния" через ждущий мультивибратор 19, подключена к D-входу триггера 12. Элементы "И" 20 - 1... 20 - 9 образуют логический коммутатор, управляемый с выходов десятичного дешифратора 21, соединенного с выходами 5... 8 разрядов счетчика 11. Девятиканальное запоминающее устройство 22 (ЗУ), выполненное, например, на RS-триггерах, подключено информационными входами к выходам элементов 20-1...20-9, а выходами - к входам блока 23 сигнализации, выполненного, например, в виде светодиодной матрицы и формирователя звукового сигнала.

Элементы 24. . .38, входящие в состав технологического датчика (фиг.2), имеют такое же функциональное назначение как аналогичные элементы, входящие в состав блока контроля. Входная шина 39 предназначена для подключения первичного преобразователя (на фиг. 2 не показан) к входу ждущего мультивибратора 40, нагруженного на первый вход элемента "ИЛИ" 41.

Все технологические датчики имеют одинаковые схемы с той лишь разницей, что перемычка 42 в зависимости от номера датчика запаивается в процессе его изготовления на соответствующий вход дешифратора 38 (на фиг. 2 показана схема датчика с номером 3).

Рассмотрим работу устройства с использованием предложенного способа, например, при контроле уровня зерна в накопительных бункерах на стационарном пункте переработке зерна, оборудованном промышленной сетью питания с напряжением 220 В 50 Гц. В этом случае входной шиной 39 каждого из девяти датчиков подключен первичный преобразователь, формирующий логический сигнал высокого уровня (в дальнейшей "1") при переходе контролируемого уровня через установленное значение.

Работает устройство следующим образом. После включения питания нажимают и отпускают кнопку 18 (фиг.1). При этом запускается ждущий мультивибратор 19, который формирует импульс установки системы в исходное состояние. Длительность этого импульса выбрана больше длительности одного рабочего цикла, который определяется емкостью счетчика 11. С приходом первого тактового импульса на вход "C" триггера 12 на его выходе устанавливается "1", которой счетчик 11 удерживается в нулевом состоянии, а все ячейки ЗУ 22 обнуляются. Кроме того, на время действия импульса установки сигналом "0" с инверсного выхода триггера 12 блокируется работа элемента 14. После окончания импульса установки исходного состояния на выходе триггера 12 устанавливается "0", разрешающий счет импульсов счетчиком 11, и разблокируется элемент 14. На нулевом выходе дешифратора 21 в течение времени 16 Тт сохраняется сигнал "1", где Tт - период следования тактовых импульсов. Поэтому шестнадцать тактовых импульсов проходят через элементы 13, 14 на вход формирователя 15, который генерирует пачку импульсов запроса, синхронизированных напряжением питающей сети. Сформированная пачка, состоящая из шестнадцати импульсов, передается выходным каскадом формирователей 15 на шины 16, 17.

После прохождения на вход счетчика 11 шестнадцати тактовых импульсов на первом выходе дешифратора 21 устанавливается "1", подготавливающая элемент 20-1 к приему импульсов с выхода преобразователя 5. На остальных выходах дешифратора 21 сохраняются "0", блокирующие элементы 13, 20-2...20-9. Благодаря этому входы устройства 22 поочередно подключаются к выходу преобразователя 5 на время Tп = 16 Tт, обеспечивая тем самым временную селекцию информационных сигналов с выхода преобразователя 5.

При отсутствии нарушений в контролируемом технологическом процессе в каждый временной интервал Tп соответствующим технологическим датчиком формируется и передается на шины 35, 36 информационный сигнал в виде пачки из восьми импульсов. Схема датчика (фиг.2) построена так, что временное положение пачки информационных импульсов от датчика с номером K соответствует моменту подключения выхода преобразователя 5 к входу запоминающего устройства 22, имеющему номер K.

Преобразователь 5 работает следующим образом. С приходом от каждого датчика на вход фильтра 3 информационной пачки импульсов на выходе формирователя 4 формируется пачка, состоящая из восьми нормированных по длительности импульсов, которые периодически замыкают ключ 6. В результате этого на конденсаторе 7 и на выходе элемента 10 сохраняется "0". В этом случае на выходах ЗУ 22 также сохраняются "0", а сигнализатор 23 информирует оператора о правильном протекании контролируемого процесса. Указанный процесс контроля протекает циклически и за время одного цикла каждый датчик формирует по одной пачке информационных импульсов, сдвинутых относительно пачки опроса. Длительность цикла опроса определяется емкостью счетчика 11 и частотой напряжения питающей сети. В начале каждого цикла, когда на нулевом выходе дешифратора 21 устанавливается "1", формируется сигнал запроса в виде пачки из шестнадцати импульсов.

Если произошло нарушение технологического процесса в каком-либо канале контроля, соответствующий датчик не формирует информационную пачку импульсов, а на выходе элемента 10 во временной интервал, соответствующий номеру этого датчика, формируется "1", которая записывается в ячейку ЗУ 22 с соответствующим номером. В этом случае в сигнализаторе включается световой индикатор, соответствующий номеру датчика, который зафиксировал нарушение технологического процесса. Световой сигнал дублируется звуковым сигналом. Указанные сигналы оповещают оператора о возникших нарушениях.

После устранения нарушения оператор вновь нажимает кнопку 18 на блоке контроля и циклическая работа устройства возобновляется.

Процесс формирования информационных сигналов рассмотрим на примере работы датчика с номером 3, схема которого приведена на фиг.2.

При включении питания счетчик 37 устанавливается, а затем удерживается в нулевом состояния сигналом "1" с нулевого выхода дешифратора 38, который через резистор 32, элемент 41 поступает на вход счетчика 37. В этом состоянии схема находится в режиме ожидания сигнала опроса.

Когда по цепи питания (шины 35, 36) приходит сигнал опроса в виде пачки из шестнадцати импульсов, на выходе формирователя 27 формируется пачка из шестнадцати импульсов нормированной длительности. В результате этого конденсатор 30 разряжается через ключ 29, на входе R счетчика 37 устанавливается "0" и начинается счет тактовых импульсов, поступающих с формирователя 25 на вход C счетчика 37.

После поступления в счетчик 37 шестнадцати тактовых импульсов на первом выходе дешифратора 38 устанавливается "1", а на остальных его выходах - "0". Благодаря этому после окончания пачки опроса, на входе счетчика 37 сохраняется "0", и он продолжает работу в режиме счета тактовых импульсов. В этом режиме работы на выходах дешифратора 38 поочередно появляются импульсы длительностью 16 Tт, сдвинутые во времени относительно пачки опроса.

Когда "1" появляется на третьем выходе дешифратора 38, она подготавливает элемент 33 к пропусканию тактовых сигналов. На второй вход элемента 33 поступают импульсы с выхода четвертого разряда счетчика 37. Поэтому через элемент 33 проходят восемь тактовых импульсов, а формирователь 34 формирует информационный сигнал в виде пачки из восьми импульсов, который поступает на шины 35, 36. Как видно из фиг.2, временное положение информационной пачки импульсов относительно пачки опроса определяется номером выхода дешифратора 38, к которому запаяна перемычка 42.

После переполнения счетчика 37 на нулевом выходе дешифратора 38 вновь устанавливается "1", которой останавливается счет импульсов и схема переходит в режим ожидания пачки опроса от блока контроля. С приходом следующей пачки опроса начинается новый цикл работы датчика аналогичным образом.

Если произошло нарушение технологического процесса, то сигналом с первичного преобразователя, который поступает на шину 39, запускается ждущий мультивибратор 40. Длительность его импульса выбрана так, чтобы она была больше длительности одного цикла. Выходной импульс мультивибратора 40 через элемент 41 удерживает счетчик 37 в нулевом состоянии в течение одного полного цикла. Благодаря этому в этом цикле информационный сигнал датчика не формируется, что регистрируется блоком контроля.

После окончания импульса мультивибратора 40 схема вновь переходит в циклический режим работы, причем начало каждого цикла начинается с приходом сигнала опроса в виде пачки из шестнадцати импульсов.

Использование отличительных особенностей предложенного способа контроля, позволяет существенно расширить область его применения благодаря передаче информационных сигналов от датчиков контроля через шины питания промышленной сети 220 В, 50 Гц. Благодаря этому не требуется прокладки специальных цепей связи между блоком контроля и технологическими датчиками.

Следует указать, что предложенный способ контроля целесообразно использовать в других областях народного хозяйства. В частности, при построении систем охранной сигнализации, а также противопожарной сигнализации, так как эти системы устанавливаются, как правило, в помещениях, оборудованных промышленной сетью питания 220 В, 50 Гц.

Формула изобретения

1. Способ контроля, основанный на формировании блоком контроля сигналов опроса технологических датчиков и ответных информационных сигналов о контролируемом этими датчиками процессе и передаче указанных сигналов по общей линии связи, отличающийся тем, что в качестве линии связи используют промышленную сеть переменного тока, а сигналы опроса и информационные сигналы формируют в виде пачек импульсов, частота следования которых синхронизирована напряжением промышленной сети, при этом информационные пачки импульсов сдвигают относительно пачки опроса на время, пропорциональное номеру опрашиваемого технологического датчика, а в качестве тактового сигнала используют напряжение промышленной сети.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пачку сигнала опроса формируют с большим числом импульсов, чем пачку сигнала, информирующую о выполняемом технологическом процессе в каждом контролируемом канале.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2