Модель сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле

Модель сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле относится к области релейной защиты и автоматики и может быть использована в системах многоканального контроля и сигнализации для различных технологических процессов.

Недостатком известных устройств является низкое быстродействие сигнализации при многоканальном контроле сигналов. Это обусловлено тем, что анализ каждого канала ведется до тех пор, пока не будет вынесено решение о наличии или отсутствии отклонений параметра сигнала от установленных допусков. Если такой сигнал находится в каналах с последними номерами, то он может быть обнаружен только после просмотра всех каналов, что требует значительных временных затрат и не всегда приемлемо в системах реального времени.

Указанный недостаток устраняется тем, что в известное устройство, реализующее алгоритм последовательного контроля каналов и содержащее датчики по числу контролируемых каналов, коммутатор, формирователи сигналов «Отклонение вверх» и «Отклонение вниз», генератор импульсов, счетчик импульсов и дешифратор, согласно изобретению введены RS-триггер, генератор счетной частоты, два формирователя единичных импульсов, регистр сдвига, элемент ИЛИ, три элемента И, блок реверсивных регистров, блок установки в исходное состояние, два блока элемента И, шифратор, блок памяти, блок индикации и кнопка «Пуск».

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении полезной модели, является повышение быстродействия сигнализации об отклонениях параметров сигналов при многоканальном контроле за счет введения дополнительных элементов в устройство, позволяющих реализовать алгоритм двухэтапного контроля каналов.

1 С.П. Формулы

1 Ил.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области релейной защиты и автоматики и может быть применена в системах многоканального контроля и сигнализации для различных технологических процессов.

Уровень техники

Известно устройство для многоканального контроля, содержащее датчики, коммутатор, блок памяти, триггер, элемент И, анализатор, распределитель импульсов, блок управления и сигнализации (см. авторское свидетельство СССР №1332351, кл. G08В 23/00, опубл. 23.08.1987 в бюл. №31).

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие определения датчика, измерившего сигнал с недопустимыми значениями параметров, вследствие последовательного полного анализа состояния датчиков с длительными преобразованиями сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой модели относится устройство для сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле, состоящее из. датчиков, коммутатора, формирователей сигналов «Отклонение вверх» и «Отклонение вниз», генераторов импульсов, дешифраторов, счетчиков импульсов, элементов ИЛИ-НЕ, буферного каскада и элементов индикации (см. авторское свидетельство СССР №1357991, кл. G08В 23/00, опубл. 07.12.1987 в бюл. №45). Данное устройство взято в качестве прототипа.

Недостатком указанного устройства является низкое быстродействие сигнализации при многоканальном контроле сигналов. Это обусловлено тем,

что анализ каждого канала ведется до тех пор, пока не будет вынесено решение о наличии или отсутствии отклонений параметра сигнала от установленных допусков. Если такой сигнал находится в каналах с последними номерами, то он может быть обнаружен только после просмотра всех каналов, что требует значительных временных затрат и не всегда приемлемо в системах реального времени.

Раскрытие полезной модели

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению быстродействия сигнализации об отклонениях параметров сигналов при многоканальном контроле.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, реализующее алгоритм последовательного контроля каналов и содержащее датчики по числу контролируемых каналов, коммутатор, формирователи сигналов «Отклонение вверх» и «Отклонение вниз», два генератора импульсов, счетчик импульсов и дешифратор, согласно изобретению введены RS-триггер, генератор счетной частоты, два формирователя единичных импульсов, регистр сдвига, элемент ИЛИ, три элемента И, блок реверсивных регистров, блок установки в исходное состояние, два блока элемента И, шифратор, блок памяти, блок индикации и кнопка «Пуск».

Введение дополнительных элементов в устройство позволяет реализовать алгоритм двухэтапного контроля каналов, состоящий в следующем.

На первом этапе состояние каналов предварительно анализируется в течении времени , причем меньше среднего времени Т, необходимого для вынесения решения о значении параметра сигнала контролируемого канала. В течении времени на реверсивный регистр анализируемого канала поступит N₁ импульсов, которые, в зависимости от значения измеряемого параметра, изменят состояние данного регистра.

Номера каналов записываются в блок памяти в зависимости от состояния реверсивных регистров в следующем порядке: в первую ячейку - номер канала с максимальным значением уровнем сигнала на выходе канального датчика, во вторую ячейку - номер канала с несколько меньшим уровнем сигнала и т.д. Если при упорядочивании встречаются каналы, у которых реверсивные регистры находятся в одинаковых состояниях, то они упорядочиваются произвольно.

На втором этапе все каналы контролируются в течении времени Т (при поступлении N₂ импульсов на реверсивные регистры, причем N₂>N ₁) в порядке ранжировки их номеров в блоке памяти, т.е. в зависимости от вероятности нахождения в них сигналов тревоги по результатам предварительного анализа.

Результаты исследований свидетельствуют, что при вероятности правильного шага реверсивного регистра р=0,95 и незначительных вероятностях ошибок , обусловленных малыми измерительными шумами, использование предлагаемого устройства для сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле позволяет в 1,5-2,4 раза уменьшить среднее время обнаружения канала с сигналов тревоги по сравнению с прототипом.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема модели сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле.

Устройство содержит кнопку 1 «Пуск», RS-триггер 2, генератор 3 счетной частоты, счетчик 4 импульсов, дешифратор 5, коммутатор 6, датчики 7₁, ..., 7_n по числу контролируемых каналов, формирователь 8 сигнала «Отклонение вверх», формирователь 9 сигнала «Отклонение вниз», первый и второй элементы И 10 и 11, первый генератор 12 импульсов, блок 13 реверсивных регистров, элемент ИЛИ 14, первый формирователь 15 единичного

импульса, блок 16 установки в исходное состояние, второй формирователь 17 единичного импульса, второй генератор 18 импульсов, регистр 19 сдвига, первый блок 20 элементов И, шифратор 21, блок 22 памяти, третий элемент И 23, блок 24 индикации, второй блок 25 элементов И.

Осуществление полезной модели

Модель сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле работает следующим образом.

При нажатии кнопки 1 «Пуск» на S вход RS-триггера 2 подается напряжение и RS-триггер 2 переводится в состояние логической единицы. Напряжение с прямого выхода RS-триггера 2 подается на первый вход генератора 3 счетной частоты и управляющий вход счетчика 4 импульсов для обеспечения его функционирования. С выхода генератора 3 счетной частоты на информационный вход счетчика 4 поступают импульсы с периодом , намного меньшим времени, необходимого для окончательного вынесения решения о наличии сигнала тревоги в анализируемом канале.

Сигнал, соответствующий номеру поступающего импульса, с первого выхода счетчика 4 через дешифратор 5 подается на управляющий вход коммутатора 6 для поочередного подключения датчиков 7 ₁, ..., 7_n к формирователям 8 и 9 соответственно сигналов «Отклонение вверх» и «Отклонение вниз». Измеренный одним из датчиков 7 сигнал с уровнем U _x сравнивается с напряжением верхнего порогового уровня U_в в формирователе 8 сигнала «Отклонение вверх» и с напряжение нижнего порогового уровня U _н в формирователе 9 сигнала «Отклонение вниз».

В случае, если U_x>U_в , то с выхода формирователя 8 сигнал открывает первый элемент И 10 для поступления импульсов с выхода первого генератора 12 импульсов на суммирующий информационный вход одного из регистров блока 13 реверсивных регистров; при U_x<U _н сигнал с выхода формирователя 9 открывает второй элемент И 11 для обеспечения прохождения тактовых

импульсов с генератора 12 на вычитающий информационный вход одного из реверсивных регистров блока 13; если U_нU_xU_в, то на выходах формирователей 8 и 9 сигналы отсутствуют. При этом к выходу элементов И 10 или 11 подключается тот регистр блока 13 реверсивных регистров, номер которого соответствует номеру анализируемого датчика 7. Это обеспечивается за счет подачи разрешающего сигнала на управляющий вход соответствующего из регистров блока 13 с выхода дешифратора 5.

Исходное состояние реверсивных регистров блока 13 обеспечивается при нажатии кнопки 1 «Пуск» и подаче напряжения через элемент ИЛИ 14 на вход первого формирователя 15 единичного импульса. Импульс с выхода формирователя 15 поступает на вход блока 16 установки в исходное состояние, который обеспечивает запись в реверсивные регистры блока 13 определенного количества логических единиц, начиная с первых триггеров данных регистров. Кроме того, импульс с формирователя 15, подаваемый на первый вход первого генератора 12 импульсов, обеспечивает его включение.

Если импульсы с генератора 12 поступают на суммирующий информационный вход (в случае U _x>U_в), то число логических единиц в соответствующем реверсивном регистре блока 13 увеличивается, если импульсы поступают на вычитающий информационный вход (при U_x<U_н), то число логических единиц в регистре блока 13 уменьшается, при соотношении U_нU_xU_в число логических единиц не изменяется (так как в этом случае оба элемента И 10 и 11 будут закрыты). Таким образом, к концу первого этапа контроля во всех реверсивных регистрах блока 13 будет записано количество логических единиц, пропорциональное уровням сигналов на выходе соответствующих датчиков 7₁, ..., 7_n.

После подсчета n-го импульса счетчиком 4 с его второго выхода поступит сигнал на второй вход первого генератора 12 импульсов для его остановки, а также на входы второго формирователя 17 единичного импульса и второго генератора 18 импульсов. Выходной импульс формирователя 17 поступает на информационный вход регистра 19 сдвига в виде логической единицы,

которая при подаче на тактовые входы данного регистра импульсов с выхода генератора 18 продвигается по триггерам регистра 19.

Опрашивающие импульсы с выхода триггеров регистра 19 сдвига последовательно поступают на управляющий вход первого блока 20 элементов И, информационный вход которого соединен с выходами триггеров соответствующих реверсивных регистров блока 13. Опрос регистров блока 13 начинается с анализа состояния последних триггеров одновременного для всех регистров блока 13, затем анализируются предпоследние триггеры регистров блока 13 и т.д. На шифратор 21 через блок 20 элементов И вначале поступит импульс с того реверсивного регистра блока 13, в триггерах которого наибольшее число логических единиц, что соответствует максимальному уровню сигнала из числа измеренных на первом этапе контроля.

С выхода шифратора 21 на вход блока 22 памяти вначале поступает и записывается в первую ячейку памяти информация о номере того датчика 7, который измерил сигнал с максимальным уровнем. Во вторую ячейку блока 22 памяти записывается номер датчика 7, измерившего сигнал с несколько меньшим уровнем сигнала, и т.д. Таким образом, первый этап контроля заканчивается ранжировкой номеров канальных датчиков 7 в блоке 22 памяти в зависимости от вероятности нахождения сигналов тревоги в контролируемых каналах.

При прохождении единичного импульса через все триггеры регистра 19 сдвига на втором его выходе появляется сигнал, который поступает на R вход RS-триггера 2 и перебрасывает данный триггер в состояние логического нуля. Счетчик 4, подключенный к прямому выходу RS-триггера 2, выключается. Кроме того, напряжение с инверсного выхода RS-триггера 2, подаваемое через элемент ИЛИ 14 на первый формирователь 15, обеспечивает формирование единичного импульса, включающего первый генератор 12 импульсов и устанавливающего с помощью блока 16 реверсивные регистры блока 13 в исходное состояние.

Напряжение с инверсного выхода RS-триггера 2 подается также на второй вход генератора 3 счетной частоты. С выхода генератора 3 через открытый элемент И 23 на управляющий вход блока 22 памяти поступают импульсы, период следования Т (Т>) которых равен времени, достаточному для полного анализа сигнала, измеряемого любым из датчиков 7. Данные импульсы обеспечивают последовательное подключение ячеек памяти блока 22 к второму входу дешифратора 5, обеспечивая при этом контроль состояния тех каналов, вероятность нахождения сигналов тревоги в которых максимальна.

По аналогии с первым этапом контроля коммутатор 6 осуществляет подключение датчиков 7 к формирователям сигналов 8 и 9. При этом в первую очередь подключается датчик 7, номер которого записан в первую ячейку памяти блока 22, так как в сигнале с его выхода наибольшая вероятность тревожной информации, затем к формирователям 8 и 9 подключается датчик 7, номер которого записан во второй ячейке блока 22 памяти, и т.д.

В формирователях 8 и 9 осуществляется сравнение уровней U_x измеренных сигналов с пороговыми уровнями: верхним U _в и нижним U_н. Если U _x>U_в, то с формирователя 8 сигнал «Отклонение вверх», подаваемый на управляющий вход элемента И 10, обеспечит прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 12 на суммирующий информационный вход одного из реверсивных регистров блока 13. Число логических единиц при этом в регистре блока 13 будет увеличено на число поступивших тактовых импульсов. Выбор реверсивного регистра, соответствующего номеру анализируемого канала, обеспечивается за счет подачи сигнала на первый управляющий вход блока 13 реверсивных регистров с выхода дешифратора 5, на второй вход которого поступает информация с выхода блока 22 памяти.

При U_x<U_н сигнал «Отклонение вниз», подаваемый с формирователя 9 на управляющий вход элемента И 11, обеспечит уменьшение числа логических единиц в регистре блока 13 на число тактовых импульсов, поступающих с генератора 12 на вычитающий вход реверсивного регистра.

Результат текущего контроля состояния каналов, анализируемых на втором этапе, отражается в блоке 24 индикации, первый вход которого подключен к выходу блока 13 реверсивных регистров. Индикация номера контролируемых каналов (датчиков 7) обеспечивается за счет подачи информации на второй вход блока 24 с выхода второго блока 25 элементов И, информационный вход которого подключен к выходу блока 22 памяти, а управляющий вход - к инверсному выходу RS-триггера 2.

Таким образом, на втором этапе контроля в первую очередь анализируется состояние тех каналов, вероятность нахождения сигналов тревоги в которых максимальна (по результатам первого этапа контроля). Предлагаемая полезная модель позволяет уменьшить общее время нахождения канала с недопустимым уровнем сигнала (с сигнализацией о номере канала и уровне измеряемого параметра) в 1,5-2,4 раза по сравнению с известными устройствами.

Модель сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле, содержащее датчики, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, первый вход которого соединен с первым выходом счетчика импульсов, формирователь сигнала «Отклонение вверх» и формирователь сигнала «Отклонение вниз», объединенные входы которых подключены к выходу коммутатора, два генератора импульсов, отличающаяся тем, что дополнительно введены RS-триггер, генератор счетной частоты, два формирователя единичных импульсов, регистр сдвига, элемент ИЛИ, три элемента И, блок реверсивных регистров, блок установки в исходное состояние, два блока элемента И, шифратор, блок памяти, блок индикации и кнопка «Пуск», подключенная к первому входу элемента ИЛИ и S входу RS-триггера, прямой выход которого соединен с первым входом генератора счетной частоты и управляющим входом счетчика импульсов, второй выход которого подключен к второму входу первого генератора импульсов и входам второго генератора импульсов и второго формирователя единичного импульса, выход которого подключен к информационному входу регистра сдвига, второй выход которого подключен к R входу RS-триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первым входом третьего элемента И, управляющим входом второго блока элементов И и вторым входом генератора счетной частоты, выход которого подключен к информационному входу счетчика импульсов и второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, выход которого подключен к второму входу дешифратора, второй выход которого подключен к первому управляющему входу блока реверсивных регистров, суммирующий информационный вход которого соединен с выходом первого элемента И, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя сигнала «Отклонение вверх», вычитающий информационный вход блока реверсивных регистров соединен с выходом второго элемента И, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя сигнала «Отклонение вниз», а информационные входы первого и второго элементов И соединены с выходом первого генератора импульсов, первый вход которого вместе с входом блока установки в исходное состояние подключены к выходу первого формирователя единичного импульса, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход блока установки в исходное состояние подключен к второму управляющему входу блока реверсивных регистров, выход которого подключен к информационному входу первого блока элементов И и первому входу блока индикации, второй вход которого соединен с выходом второго блока элементов И, информационный вход которого подключен к выходу блока памяти, вход которого соединен с выходом шифратора, вход которого подключен к выходу первого блока элементов И, управляющий вход которого соединен с первым выходом регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов.