СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ИСТОЧНИКОВ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к области автоматического управления технологическим оборудованием, в том числе, дистанционного управления, и информационно-измерительной технике и, в частности, устройствам формирования и передачи электрических сигналов в импульсной форме и может быть использовано для контроля состояния дискретных источников сигналов (например, датчиков, кнопок, переключателей) в системах управления комплексами технологического оборудования, например автоматическими линиями, и информационно-измерительных системах.
В указанных областях техники имеется необходимость получения информации о ходе контролируемого технологического процесса с помощью дискретных контактных датчиков, замкнутое или разомкнутое состояния которых определяется технологическим контактный датчик или кнопка, а с другой - контрольное устройство для формирования процессом.
Эта информация передается по линии связи, к которой с одной стороны подключен контактный датчик или кнопка, а с другой - контрольное устройство для формирования команд управления оборудованием.
В качестве прототипа может быть принято устройство контроля состояния дискретных источников сигналов (патент РФ на полезную модель №53048, G08C 19/18, Н02М 3/335, опубл. 27.04.2006.), содержащее линию связи, на одном конце которой подключен контакт дискретного датчика, на другом - через формирователь вход контрольного устройства, отличающееся тем, что в устройство введен источник импульсов, выход которого подключен к одному из выводов дискретного датчика, другой вывод которого подключен к линии связи, к другому концу которой подключен делитель из двух последовательно включенных резисторов, к выходу которого подключен вход диодного амплитудного детектора с фильтром, выход которого подключен к входу контрольного устройства для формирования команд управления. В состав источника импульсов входят генератор импульсов, источник питания, транзисторный ключ.
К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие контроля состояния линии, по которой передается информация о состоянии дискретного датчика, что снижает достоверность передачи информации. Этот недостаток устраняется предлагаемым решением.
Решаемая задача - расширение функциональных возможностей системы.
Технический результат заключается в том, что, кроме состояния дискретного источника сигнала постоянно контролируется и состояние линии связи, что обеспечивает:
- повышение надежности работы дискретных источников сигнала и достоверности определения их состояния;
- автоматический постоянный контроль обрыва в линии связи;
- мгновенное обнаружение факта обрыва линии и минимизацию, тем самым, времени на его устранение;
- повышение достоверности определения состояния дискретного источника сигнала за счет исключения неправильного восприятия его состояния, связанного с обрывом линии, что позволяет разделить отказы дискретного источника сигнала и линии.
Это достигается тем, что в систему контроля состояния дискретных источников сигналов, содержащую дискретный датчик, подключенный одним выводом к источнику импульсов, состоящему из источника питания, транзисторного ключа и генератора импульсов, другим выводом к началу линии связи, на другом конце которой через формирователь подключен вход контрольного устройства объекта управления, введен блок контроля линии связи, содержащий ключ, первый вход которого подключен ко второму выходу источника питания в составе источника импульсов, а выход ключа подключен к проводу линии связи, соединенному с дискретным датчиком, ко второму проводу которой подключен датчик тока, выход которого через усилитель с элементом задержки подключен через один из входов элемента «ИЛИ» к входу установки в «ноль» триггера, ко второму входу элемента «ИЛИ» подключена кнопка «Сброс», к входу установки триггера в «единицу» подключен один из выходов генератора импульсов, подключенный также ко второму входу ключа блока контроля линии связи, а выход триггера подключен к RC цепи, к выходу которой подключен вход порогового элемента, к выходу которого подключен индикатор состояния линии. Причем, ключ блока контроля линии подключен с возможностью замыкания в промежутках времени, соответствующих разомкнутому состоянию ключа источника импульсов, подключенного к дискретному датчику.
На Фиг.1 приведена принципиальная схема системы; На Фиг.2 - временные диаграммы для иллюстрации работы.
ш
Система содержит источник импульсов 1 с выходами вых.1 и вых.2, дискретный датчик 2, состояние которого определяется технологическим процессом или командой оператора, линию связи 3, формирователь 4 в составе которого имеется делитель на резисторах R1 и R2, к выходу которого подключено контрольное устройство 5 объекта управления, для формирования команд управления, провод 6, соединяющий дискретный датчик с одной стороны с транзисторным ключом 7 источника импульсов, в состав которого также входят источник питания постоянного тока ИППТ и генератор импульсов 8 ГИ, а с другой стороны - с входом линии связи 3 (первый прямой провод Л1.1-Л1.2) Эти элементы присутствуют в прототипе - патент РФ на полезную модель №53048. В систему введен блок контроля линии связи, содержащий во втором обратном проводе линии связи 3 (Л2.1-Л2.2) датчик тока 9 в виде резистора R, подключенный к усилителю 10, выход которого через элемент задержки 11 подключен к первому входу элемента 12 «ИЛИ», выход которого подключен к входу «R» установки в «ноль» триггера 13. Ко второму входу элемента 12 «ИЛИ» подключена кнопка сброса. К входу «S» установки триггера 13 в «единицу» подключен вых.2 генератора импульсов 8 (в составе источника импульсов 1), подключенный также ко второму входу ключа 14 блока контроля линии связи, первый вход которого подключен ко второму выходу с напряжением Uвых.2 ИППТ в составе источника импульсов 1, а выход ключа 14 подключен к первому проводу (Л1.1) линии связи 3. Выход триггера 13 подключен к RC цепи 15 с диодом VD1, к выходу которой (конденсатор С) подключен вход порогового элемента 16, например, в виде триггера Шмитта, к выходу которого подключен индикатор состояния линии 17, в виде светодиода VD2 с резистором R. Для регистрации отказов линии выход порогового элемента 16 может подключаться к ЭВМ. Элементы схемы 9-17 входят в блок контроля линии связи. Ключ 14 блока контроля линии связи подключен с возможностью замыкания в промежутках времени, соответствующих разомкнутому состоянию транзисторного ключа 7 источника импульсов 1, подключенного к дискретному датчику 2.
Работа системы происходит следующим образом (Фиг.2).
выx
Импульсы на входе дискретного датчика 2 образуются от ИППТ с напряжением U.1, в составе источника импульсов 1, при замыкании транзисторного ключа 7, управление которым происходит импульсами с вых.1 генератора импульсов 8. При замыкании дискретного датчика 2 эти импульсы поступают в линию связи 3 (Фиг.2,а) и далее после обработки формирователем 4 поступают в контрольное устройство 5 объекта управления. В соответствии с прототипом эти импульсы отличаются большой скважностью, т.е. выполняется условие, что
и
и
t<<T,
и
где t - длительность импульсов,
и
T - период следования импульсов.
вых
Для контроля состояния линии транзисторный ключ 14 обеспечивает подачу в начало линии связи импульсов (Фиг.2,б), от второго выхода ИППТ источника импульсов 1. с более низким напряжением U.2.
вых
д
лог..ед.
Напряжение U.2 выбирается таким, чтобы импульсы для проверки линии, не приводили к формированию команд управления контрольным устройством 5. Это достигается тем, чтобы напряжение U выхода делителя R1, R2 формирователя 4 оказывалось меньше, чем входное напряжение контрольного устройства 5, соответствующее уровню логической единицы U.
или
Если принять, чтобы эти условия выполнялись с запасом, то
и
и
3
вых
вых
Управление ключом 14 осуществляется импульсами с вых.2 генератора импульсов ГИ 8, которые следуют с тем же периодом T и длительностью t, но смещены (задержаны) относительно импульсов с вых.1 ГИ на время t1 (Фиг.2,б). Таким образом, подача в линию импульсов с амплитудой U.2 происходит в промежутках между основными импульсами с амплитудой U.1.
вых
вых
ш
вых
Назовем основные первые импульсы с амплитудой U.1 - импульсами контроля датчика КД, а импульсы с амплитудой U.2 - импульсами контроля линии связи КЛ. Для контроля прохождения импульсов КЛ по линии связи, во второй ее провод Л2.1 - Л2.2 включен датчик тока 9 в виде сопротивления шунта R. При нормальном состоянии линии и замыкании ключа 14 проходит ток по цепи U.2 ИППТ, ключ 14, первый провод линии Л1.1 - Л1.2, резисторы делителя R1, R2 в составе формирователя 4, второй провод линии Л2.2 - Л2.1, датчик тока 9, общий провод (⊥) ИППТ.
3
Импульсы с вых.2 ГИ 8 управляют замыканием ключа 14 и поступают одновременно на вход «S» установки в единицу триггера 13, что показано на Фиг.2,д. При прохождении тока по линии вследствие действия импульсов КЛ, на датчике тока 9 образуется импульсный сигнал ДТ (Фиг.2,в), который через усилитель 10, элемент задержки 11, смещающий его на время t2 (Фиг.2,г) и элемент "ИЛИ" 12 поступает на вход «R» триггера 13 и переводит его в исходное состояние. На его выходе устанавливается напряжение, соответствующее уровню логического нуля. Этот процесс соответствует нормальному (норма) состоянию линии связи (Фиг.2,д).
К выходу триггера 13 подключена RC цепочка, поэтому в единичном состоянии триггера 13, конденсатор С начинает заряжаться, но вследствие кратковременного единичного состояния триггера 13, напряжение на конденсаторе С не успевает достигнуть значения уставки срабатывания порогового элемента 16, вследствие чего на его выходе будет присутствовать уровень логического нуля. При этом светодиод VD2 не светится, что показывает нормальное состояние линии связи.
порог
В случае обрыва какого-либо провода линии, при поступлении на вход линии Л1.1 импульсов КЛ (Фиг.2,б), ответного сигнала с датчика тока 9 не поступит, вследствие чего триггер 13, поставленный в единицу импульсом с вых. 2 ГИ, не будет сброшен (Фиг.2,е, «Обрыв»). При этом конденсатор С (RC - цепи 15) заряжается до порогового уровня U.(Фиг.2,ж), что приводит к переключению порогового элемента 16 в единичное состояние (Фиг.2,з)и свечению светодиода VD2 индикатора состояния линии 17, сигнализирующего об обрыве линии.
Единичный сигнал с выхода порогового элемента 16 может также поступать на ЭВМ для регистрации обрыва линии связи и принятия мер по его устранению. После устранения обрыва линии связи должна быть нажата кнопка «Сброс» для приведения блока контроля линии связи в исходное состояние (Фиг.2,и). Диод VD1 в составе RC - цепи 15 обеспечивает быстрый разряд конденсатора С при переключении триггера 13 из единичного состояния в нулевое.