Контрольно-командная система защиты
Изобретение относится к системам управления технологическими процессами. Технический результат заключается в повышении надежности, который достигается за счет того, что контрольно-командная система защиты содержит управляющую схему, дублирующую работу главного органа коммутации в случае его повреждения. Управляющая схема, обнаружив такое повреждение, подает на выход анализирующего устройства сигналы, аналогичные входным сигналам системы, и подает эти сигналы на выход системы через вспомогательный орган коммутации, которым она управляет. Схема управления также контролирует правильное функционирование автоматов, соединенных на входе системы, и сама себя автотестирует. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение касается контрольно-командной системы защиты, имеющей два входа, соединенных с выходами рабочего и аварийного канала, при этом сигналы, выдаваемые рабочим и аварийным каналами, идентичны при нормальной работе основных средств связи, предназначенных для выборочного соединения одного из входов с выходом системы, и средств управления, названных средствами коммутации /переключения/.
Контрольно-командные системы, используемые для увеличения процессами, в частности, для управления режимами работы электростанции, должны надежно контролировать приводы. Обычно это осуществляется с помощью системы, тип которой схематично показан на фиг. 1. Два автомата 1 и 2, соответственно представляющие собой рабочий канал /N/ и аварийный /S/, используются с резервированием. Входы двух автоматов соединены с одним и тем же показанным устройством управления таким образом, чтобы выдавать на выходе избыточные, идентичные сигналы, подаваемые на два входа En и Es контрольно-командной системы. Она имеет единственный выход So, соединенный с одним или несколькими /не показанными/ управляемыми приводами. Главный орган коммутации 3 позволяет выборочно соединять один из входов En и Es с выходом So. При нормальной работе сигнал, подаваемый на вход En через рабочий канал, передается на выход So. Повреждение рабочего канала N, обнаруживаемое им, вызывает на выходе сторожевого устройства возникновение сигнала CGn, который управляет перебросом органа коммутации 3 так, чтобы передавать на выход So информацию, обеспечиваемую аварийным каналом S. В такой системе не учитываются повреждения ни сторожевого устройства рабочего канала, ни органа коммутации. В других известных контрольно-командных системах применяется схема мажоритарной выборки, входы которой соединены хотя бы с тремя зарезервированными каналами. Схема мажоритарной выборки 2/3, например, сравнивает сигналы, подаваемые на ее три входа и передает на выходе только сигналы, соответствующие сигналам, подаваемым хотя бы на два из ее входов. Для предотвращения выхода из строя схемы мажоритарной выборки можно использовать две зарезервированных схемы. Естественно, при этом система становится более сложной и дорогостоящей. В основу изобретения положена задача усовершенствования готовности контрольно-командных систем типа, представленного на фиг. 1. при обеспечении надежности ее функционирования в оптимальном режиме. Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что средства управления содержат первый, второй и третий входы, соответственно соединенные со входами и с выходом системы, выход анализирующего устройства /ответный выход/, соединенный с выходом системы через вспомогательные средства коммутации, управляемые названными средствами управления, и средства тестирования /проверки/ основных средств коммутации, соединенных со входами средств управления и вызывающих закрытие вспомогательных средств коммутации и открытие основных средств коммутации средствами управления в случае обнаружения неисправности средств коммутации. Чаще всего средства управления подают на выход анализирующего устройства сигналы, характерные для сигналов, подаваемых на свой первый вход в случае повреждения основных средств коммутации. В предпочтительном примере выполнения изобретения средства управления содержат средства запоминания сигналов, характерных для положения анализа, соединенных с выходом анализирующего устройства. Для повышения готовности системы средства управления содержат средства, предназначенные в случае повреждения рабочего и аварийного каналов вызвать подачу на выход анализирующего устройства сигналов, характерных для сигналов, подаваемых на входы системы в момент, предшествующий обнаружению неисправности, вызвать закрытие вспомогательных средств коммутации и открытие основных средств коммутации. Для уменьшения перебоев в работе, также при переходе от положения анализа к нормальному положению коммутации, средства управления содержат средства, позволяющие производить постепенное изменение сигналов, характерных для положения анализа, до открытия вспомогательных средств коммутации и закрытия основных средств коммутации с тем, чтобы постепенно привести сигналы, характерные для положения анализа, к величинам, почти идентичным величинам входных сигналов, подаваемых в систему. Согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения управления содержат средства автотестирования и автоматические средства управления, управляющие автоматически переключением основных средств связи на выходе рабочего канала в случае обнаружения неисправности средств управления. Другие преимущества и характеристики будут более подробно изложены далее в конкретных примерах осуществления изобретения, данных в качестве иллюстративных, а не ограничительных примеров и представленных на прилагаемых чертежах, где: Фиг. 1 - упомянутый выше прототип. Фиг. 2 - блок-схема контрольно-командной системы согласно изобретению. Фиг. 3 один из примеров выполнения управляющей схемы системы согласно фиг. 2. Фиг. 4 представляет один из примеров выполнения главного органа коммутации системы согласно фиг. 2. Система, представленная на фиг. 2, содержит, как и система согласно фиг. 1, главный орган коммутации 3, позволяющий выборочно соединить входы En и Es с выходом So. Управление органом 3 осуществляется управляющей схемой 4 с микропроцессором. Управляющая схема получает на вход /E1, E2, E3/ сигналы, имеющиеся на входах En и Es и на выходе So системы. Она содержит выход R анализирующего устройства и выходы /S1, S1, S3/ управления, предназначенные для управления главным органом коммутации 3, а также вспомогательным органом 5, соединенным между выходом R анализирующего устройства и выходом So системы. Выход S4 управляющей схемы 4 соединяется с устройством сигнализации 6, в то время как вход E4 соединяется с органом контроля 7. Устройство 6 и орган 7 могут обращаться друг с другом, интегрироваться в управляющую схему 4 и/или располагаться на расстоянии в случае необходимости в одном устройстве. Каждый из автоматов 1 и 2 выдает управляющей схеме 4 сигнал сторожевого устройства, CGn или CGs, характерный для его работы. Обычно такой сигнал приводится к 0 в случае повреждения соответствующего автомата. Один из примеров выполнения управляющей схемы 4, более всего подходящий к случаю, когда входными и выходными сигналами системы являются аналоговые сигналы, представлен на фиг. 3. На ней управляющая схема содержит центральный блок, представленный в виде микропроцессора 8. Микропроцессор 8 получает сигналы, подаваемые на входы E1, E2, и E3 управляющей схемы через аналого-цифровой преобразователь 9. Он также получает сигналы от сторожевого устройства, CGn и CGs, в известных случаях через интерфейс "все или ничего" TOR 10, а также сигналы, подаваемые на вход E4 системы. Он выдает управляющие сигналы логическому интерфейсу 11, сигнализационные сигналы выходу S4 и сигналы схеме сторожевого устройства 12 классического типа, который вырабатывает сигнал сторожевого устройства CGU, характерный для работы микропроцессора. Он выдает также сигналы схеме запоминания 13 положения анализа, она же соединена с выходом R анализирующего устройства через аналого-цифровой преобразователь 14. Логический интерфейс 11 также получает сигналы сторожевого устройства CGn и CGu и соединен с управляющими выходами S1-S3 системы. В каждый момент управляющая схема 4 проверяет состояние системы и нормальное функционирование рабочего и аварийного каналов на входе. В частности, она проверяет состояние различных сторожевых устройств /GCn, Cgs, CGu/, когерентность входных сигналов En и Es и их когерентность с выходными сигналами So. При отсутствии дефекта одновременно в самой системе и на ее входе /CGn= CGs = CGu= 1, En=Es=So/ управляющая схема 4 выдает на своих контрольных выходах S1-S3 сигналы, при которых выход So системы будет соединяться со входом En через главный орган коммутации 3, а вспомогательный орган коммутации 5 будет открыт. Это нормальное положение переключателей соответствует положению, показанному на фиг. 2. Если управляющая схема 4 обнаруживает повреждение в главном органе коммутации 3, она выдает на своих управляющих выходах S1-S3 сигналы, при которых связь между входами En и Es и выходом So будет прервана и выход So будет соединен с выходом анализирующего устройства R. Тогда управляющая схема 4 дублирует работу главного органа коммутации 3 и подает на выход R анализирующего устройства сигналы, аналогичные сигналам, имеющимся на выходах En и Es и соответственно подаваемых на входы E1 и E2 управляющей схемы 4. В примере, представленном на фиг. 3, эти сигналы преобразуются в цифровые преобразователем 9 и читаются микропроцессором 8. В случае повреждения главного органа коммутации, обнаруживаемого управляющей схемой 4, если рабочий канал функционирует правильно /CGn=1/, микропроцессор выдает схеме запоминания 13 входные величины En. Эти величины преобразуются в аналоговые преобразователем 14 до подачи на выход анализирующего устройства. Управляющая схема 4 таким образом дублирует без сбоев работу главного органа коммутации 3 в случае его повреждения. Таким образом, она образует избыточный канал, способный заменить главный орган коммутации. Если управляющая схема одновременно обнаруживает плохое функционирование рабочего канала на входе системы /CGn=0/, а аварийный канал при этом работает правильно /CGs=1/, тогда она подает на выход R анализирующего устройства характерные сигналы входа Es. В предпочтительном примере выполнения, представленном на фиг. 2, главный орган коммутации 3 образован последовательным соединением двух коммутационных элементов. Переключатель C1 последовательно соединяется с прерывателем C2. Выход переключателя с 1 может под управление сигналов, подаваемых на управляющий выход S1 схемы 4, выборочно соединяться со входами En и Es. Прерыватель C2, устанавливаемый между выходом переключателя C1 и выходом So, управляется сигналами, подаваемыми на управляющий выход S2 схемы 4. В этом случае блокировка в открытом положении прерывателя C2 обнаруживается управляющей схемой 4 путем простого сравниванием сигналов, имеющихся на выходе En и на выходе So. В действительности, хотя CGn=CGu=1, сигналы En и So неидентичны /En

Формула изобретения
1. Контрольно-командная система защиты, содержащая два входа (En, Es), соединенные с выходами рабочего канала и аварийного канала, причем сигналы, выдаваемые рабочим и аварийным каналами, идентичны при нормальной работе, главный орган коммутации, предназначенный для выборочного соединения одного из входов (En, Es) с выходом (Sо) системы, и управляющую схему, отличающаяся тем, что управляющая схема снабжена первым (E1), вторым (E2) и третьим (E3) входами, соответственно соединенными с входами (En, Es) и с выходом (Sо) системы, ответным выходом (R), соединенным с выходом (Sо) системы через вспомогательный орган коммутации, при этом управляющая схема содержит микропроцессор, соединенный с входами (E1, E2, E3) и с ответным выходом (R), предназначенный для закрывания вспомогательного органа коммутации и открывания главного органа коммутации в случае сбоя главного органа коммутации. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что управляющая схема предназначена для подачи на ответный выход (R) сигналов, аналогичных сигналам на входе (En) в случае сбоя главного органа коммутации. 3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что управляющая схема снабжена схемой запоминания, соединенной с ответным выходом (R). 4. Система по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что управляющая схема снабжена логическим интерфейсом, который совместно с микропроцессором и схемой запоминания предназначены в случае повреждения рабочего и аварийного каналов для подачи на ответный выход (R) сигналов, аналогичных сигналам, подаваемым на входы (En, Es) системы в момент, предшествующий обнаружению повреждения, и обеспечения закрытия вспомогательного органа коммутации и открытия главного органа коммутации. 5. Система по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что управляющая схема снабжена входом (E4) и логическим интерфейсом, которые совместно с микропроцессором и схемой запоминания предназначены в случае повреждения рабочего и аварийного каналов для подачи на ответный выход (R) сигналов, подаваемых на вход (E4) управления ручными и/или дистанционными средствами управления для последующего закрытия вспомогательного органа коммутации и открытия главного органа коммутации. 6. Система по п.4 или 5, отличающаяся тем, что управляющая схема содержит средства обнаружения некогерентности между сигналами, подаваемыми на первый и второй входы (En, Es) системы. 7. Система по одному из пп.4 - 6, отличающаяся тем, что управляющая схема снабжена по меньшей мере четвертым входом (CGn, CGs) для подачи сигналов, характерных для нормального функционирования соответственно рабочего и аварийного каналов, связанным с микропроцессором для анализа сигналов (CGn, CGs). 8. Система по п. 3, отличающаяся тем, что управляющая схема содержит средства для постепенного изменения сигналов, характерных для положения анализа, до открытия вспомогательного органа коммутации и закрытия главного органа коммутации и для постепенного приведения сигналов, характерных для положения анализа, к величинам, аналогичным величинам входных сигналов (En, Es), подаваемых в систему. 9. Система по одному из пп.4 - 7, отличающаяся тем, что управляющая схема содержит сторожевое устройство, которое совместно с логическим интерфейсом предназначено для автоматического управления коммутацией главным органом коммутации на выходе рабочего канала в случае обнаружения повреждения управляющей схемы. 10. Система по п.9, отличающаяся тем, что управляющая схема, содержащая микропроцессор и логический интерфейс, снабжена логическими схемами, входы которых предназначены для приема управляющих сигналов, выдаваемых микропроцессором, и сигналов (CGn, CGu), соответственно характерных для правильного функционирования рабочего канала и микропроцессора, при этом названные логические схемы предназначены для выдачи контрольных сигналов (S1, S2, S3) основного и вспомогательного органов коммутации.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4