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 использована для контроля состояния дискретных источников сигналов (например, датчиков, кнопок, переключателей) в системах управления комплексами технологического оборудования, например автоматическими линиями, и в 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 процессом.
Эта информация передается по линии связи, к которой с одной стороны подключен дискретный 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 №59301, G08C 19/18, Н02М 3/335, опубл. 10.12.2006), содержащее 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 и синхронный детектор с фильтром, выход которого подключен к входу контрольного устройства для формирования команд управления, в устройство введен синхронный детектор, один из входов ключа которого подключен к выходу делителя, вход управления ключом подключен к выходу генератора, управляющего силовым ключом источника импульсов, а к выходу синхронного детектора подключен вход фильтра.
К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие контроля состояния линии, по которой передается информация о состоянии дискретного источника сигнала, 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.
- упрощение схемы источника питания постоянного тока в составе источника импульсов и возможность увеличения амплитуды импульсов контроля линии связи, что повышает надежность контроля линии связи.
Это достигается тем, что в систему контроля состояния дискретных источников сигналов, содержащую источник импульсов, состоящий из источника питания, генератора импульсов и силового транзисторного ключа, выход которого подключен к одному из выводов дискретного контактного датчика, другой вывод которого подключен к линии связи, к другому концу которой подключен делитель из двух последовательно включенных резисторов и синхронный детектор с ключом, вход управления которого подключен к выходу генератора импульсов, управляющего силовым ключом источника импульсов, а к выходу ключа синхронного детектора подключен вход фильтра, выход которого подключен к входу контрольного устройства для формирования команд управления, введен блок контроля состояния линии связи, содержащий ключ, первый вход которого подключен к выходу источника питания постоянного тока в составе источника импульсов, а выход ключа подключен к первому проводнику линии связи, соединенного с контактом датчика, ко второму проводу которой подключен датчик тока, выход которого через усилитель с элементом задержки подключен через один из входов элемента «ИЛИ» ко входу установки в «ноль» триггера, ко второму входу элемента «ИЛИ» подключена кнопка сброса, ко входу установки триггера в «единицу» подключен один из выходов генератора импульсов, подключенный также ко второму входу ключа в составе блока контроля состояния линии связи, а выход триггера подключен ко входу RC - цепи, к выходу которой подключен вход порогового устройства, к выходу которого подключен индикатор состояния линии связи. Причем ключ в составе блока контроля состояния линии связи подключен с возможностью замыкания в промежутках времени, соответствующих разомкнутому состоянию силового ключа источника импульсов, подключенного к контакту датчика и разомкнутому состоянию ключа синхронного детектора.
На Фиг.1 показана принципиальная схема системы; на фиг.2 - временные диаграммы для иллюстрации работы системы.
Принципиальная схема системы контроля состояния дискретных источников сигналов (фиг.1) содержит источник импульсов 1, к которому подключен дискретный датчик 2, состояние которого определяется технологическим процессом или командой оператора, соединенный с одной стороны с входом линии связи 3 (первый прямой провод Л1), к концу линии подключен формирователь 4, в составе которого имеется делитель из двух резисторов R1 и R2 и синхронный детектор с транзисторным ключом и фильтром, к выходу которого подключено контрольное устройство 5 объекта управления, для формирования команд управления. С другой стороны дискретный датчик 2 проводом 6 соединен с транзисторным ключом 7 источника импульсов, в состав которого также входят источник питания постоянного тока ИП 1 и генератор импульсов 8 ГИ. В систему введен блок контроля линии связи БКЛС, в состав которого входит датчик тока 9 в виде резистора Яш, подключенный во второй обратный провод Л2 линии связи 3, выход датчика тока 9 подключен к входу усилителя 10, выход которого через элемент задержки 11 подключен к первому входу элемента 12 «ИЛИ», а выход элемента 12 - 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 к первому входу ключа 14, второй вход которого подключен к положительному выводу источника питания ИП1 в составе источника импульсов 1, а выход ключа подключен к первому проводу Л1 линии связи 3, соединенному с дискретным датчиком 2. Выход триггера 13 подключен к RC цепи 15 с диодом VD1, к выходу которой (конденсатор С) подключен вход порогового элемента 16, в виде триггера Шмитта, к выходу которого подключен индикатор 17 состояния линии связи 3, в виде светодиода VD2 с резистором R. Для регистрации отказов линии связи выход порогового элемента 16 может подключаться к ЭВМ. Элементы схемы 9-17 входят в блок контроля линии связи.
Ключ 14 в составе блока контроля состояния линии связи подключен с возможностью замыкания в промежутках времени, соответствующих разомкнутому состоянию силового ключа 7 источника импульсов 1, подключенного к контакту дискретного датчика 2 и разомкнутому состоянию ключа синхронного детектора в составе формирователя 4, поскольку эти ключи управляются от одного и того же выхода (вых.1) генератора импульсов 8.
Система работает следующим образом (Фиг.1 и Фиг.2). Импульсы от источника импульсов 1 поступают на дискретный датчик 2. При замкнутом его состоянии эти импульсы поступают в линию связи 3 (провод Л1) и далее после обработки формирователем 4 поступают в контрольное устройство 5 объекта управления для формирования команд управления. На вход дискретного датчика 2 импульсы поступают через провод 6 от источника питания ИП1 в составе источника импульсов 1 при замыкании транзисторного ключа 7, управление которым происходит импульсами с вых.1 ГИ 8 (Фиг.2а). В соответствии с прототипом эти импульсы отличаются большой скважностью, т.е. выполняется условие, что
и
и
t<<T,
и
где t - длительность импульсов,
и
Т - период следования импульсов.
Блок контроля линии связи БКЛС обеспечивает подачу в линию связи контрольных импульсов, прохождение которых по линии проверяется с помощью датчика тока 9, включенного во второй обратный провод Л2 линии связи 3. Процесс контроля состояния линии связи иллюстрируется временными диаграммами на Фиг.2.
выx
Транзисторный ключ 14 в составе БКЛС, обеспечивает подачу в линию (провод Л1) импульсов с амплитудой U.1 от источника питания ИП1 источника импульсов 1 (Фиг.2, б).
и
и
3
выx
Управление ключом 14 БКЛС осуществляется импульсами с вых.2 генератора импульсов 8, которые следуют с тем же периодом T и длительностью t, но смещены (задержаны) относительно импульсов, формируемых силовым ключом 7 на время t1. Таким образом, подача в линию смещенных импульсов с той же амплитудой U.1 для проверки ее целостности происходит в промежутках между основными импульсами.
Наличие транзисторного ключа в составе формирователя 4, управление которым осуществляется от тех же импульсов, которые управляют силовым ключом, позволяет упростить схему источника питания постоянного тока источника импульсов 1, увеличить амплитуду импульсов контроля линии, поскольку они поступают в линию, когда силовой ключ 7 и ключ синхронного детектора в составе формирователя 4 оказываются разомкнутыми, что в итоге обеспечивает надежный контроль линии.
ш
ш
Назовем основные первые импульсы (Фиг.2, а) импульсами контроля датчика КД, а смещенные импульсы (Фиг.2, б) импульсами контроля линии КЛ. Для контроля прохождения импульсов КЛ по линии, во второй ее провод Л2 включен датчик тока 9 в виде сопротивления шунта R. При нормальном состоянии линии и замыкании ключа 14 проходит ток по цепи: +ИП1 (источника импульсов 1), ключ 14, первый провод линии Л1, резисторы делителя R1, R2, в составе формирователя 4, второй провод линии Л2, датчик тока 9 (R), - ИП1 источника импульсов 1.
3
Импульсы с вых.2 генератора импульсов 8 управляют замыканием ключа 14 и поступают одновременно на вход «S» установки в единицу триггера 13 (Фиг.2, д, норма). При прохождении тока по линии вследствие действия импульсов КЛ, на датчике тока 9 образуется импульсный сигнал ДТ (Фиг.2, в), который через усилитель 10 и элемент задержки t2 (11) (Фиг.2, г) поступает на один из входов логического элемента 12 "ИЛИ" и далее на вход «R» сброса триггера 13 в нулевое состояние и сбрасывает последний. На его выходе устанавливается напряжение, соответствующее уровню логического нуля.
После триггера 13 подключена цепь RC 15, поэтому в единичном состоянии триггера, конденсатор С начинает заряжаться, но вследствие кратковременного такого состояния триггера 13, напряжение на конденсаторе С не успевает достигнуть значения уставки для срабатывания порогового элемента 16 (Фиг.2, ж, норма), вследствие чего на его выходе будет присутствовать уровень логического нуля и отсутствует свечение светодиода VD2 индикатора 17 состояния линии связи. Этот процесс соответствует нормальному состоянию линии связи.
порог.
В случае обрыва какого-либо провода линии, при поступлении на вход линии Л1 импульсов КЛ (Фиг.2, б), ответного сигнала с датчика тока ДТ не поступит, вследствие чего триггер 13, поставленный в единицу импульсом с вых.2 генератора импульсов, не будет сброшен (Фиг.2, е, «Обрыв»). При этом конденсатор RC - цепи 15 заряжается до порогового уровня U (Фиг.2, ж, «Обрыв»), что приводит к переключению порогового элемента 16 в единичное состояние и свечению светодиода VD2 индикатора 17, сигнализирующего об обрыве линии (Фиг.2, з, «Индикация обрыва линии»).
Единичный сигнал с выхода порогового элемента 16 может также поступать на ЭВМ для регистрации такого события, как обрыв линии и принятия мер по его устранению. После устранения обрыва линии должна быть нажата кнопка «Сброс» для приведения блока контроля линии в исходное состояние (Фиг.2, и). Диод VD1 в составе RC - цепи 15 обеспечивает быстрый разряд конденсатора С при переключении триггера 13 из единичного в нулевое состояние.