RU2024064C1

RU2024064C1 - Signalling device

Info

Publication number: RU2024064C1
Authority: RU
Inventors: И.В. Зозуля; Н.И. Базалеев; В.М. Левшин
Original assignee: Зозуля Игорь Викторович; Базалеев Николай Иванович
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: automatics. SUBSTANCE: device has set of sensor 1, each made in form of chamber with detector 2. Before operation initial adjustment is carried out, in particularly, clearing of storage units, resetting of registers. Device operates continuously at zero setting mode, flame spread lower concentration limit setting mode and measuring mode. First two modes are executed successively upon arrival of calibration signal at input 21 of synchronizing signal generator 19. At no such signal, device operates at measuring mode. Each sensor 1 measures explosive gas concentration in all samplers with simultaneous measurement of medium in all samplers. EFFECT: enlarged functional reliability. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике, в частности к автоматическим системам для обнаружения и анализа взрывоопасных концентраций горючих газообразных веществ и их смесей, и может быть использовано в системах контроля, например при создании системы мониторинга окружающей среды, автоматической системы безопасности, контроля и управления морских стационарных платформ и плавучих буровых установок континентального шельфа. The invention relates to automation, measuring and computing, in particular to automatic systems for the detection and analysis of explosive concentrations of combustible gaseous substances and their mixtures, and can be used in control systems, for example, when creating an environmental monitoring system, automatic security system, control and management of offshore fixed platforms and continental shelf floating rigs.

Наиболее близким к изобретению является устройство для сигнализации, содержащее датчики, выполненные в виде камер с двумя пробоотборниками и установленными в них детекторами, мультиплексор, блок вычитания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), три регистра, три блока элементов И, два блока сравнения, два блока оперативной памяти, цифроаналоговый преобразователь, два поверочных баллона и синхрогенератор. Closest to the invention is a device for signaling, containing sensors made in the form of cameras with two samplers and detectors installed in them, a multiplexer, a subtraction unit, an analog-to-digital converter (ADC), three registers, three blocks of AND elements, two comparison blocks, two blocks of RAM, a digital-to-analog converter, two calibration cylinders and a clock generator.

Недостатки устройства - низкая функциональная надежность, заключающаяся в невозможности выполнения контроля каждым датчиком измерительного канала устройств всех контролируемых точек по месту установки датчиков с пробоотборниками, невозможность контроля зоны по адресу неисправного датчика и перераспределения нагрузки. The disadvantages of the device are low functional reliability, which consists in the impossibility of each sensor controlling the measuring channel of the devices of all monitored points at the installation site of the sensors with samplers, the inability to control the zone at the address of the faulty sensor and load balancing.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства. The aim of the invention is to increase the functional reliability of the device.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для сигнализации; на фиг. 2 - функциональная схема синхрогенератора; на фиг. 3 - функциональная схема формирователя синхросигнала; на фиг. 4 - функциональная схема измерительного блока. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device for signaling; in FIG. 2 is a functional diagram of a sync generator; in FIG. 3 is a functional diagram of a clock driver; in FIG. 4 is a functional diagram of a measuring unit.

Устройство для сигнализации содержит (фиг. 1) датчики 1, каждый из которых выполнен в виде камеры с установленным в ней детектором 2, измерительные блоки 3, первый 4, второй 5 и третий 6 регистры, первый 7 и второй 8 поверочные баллоны, элемент ИЛИ 9, по числу датчиков газовые переключатели 10 и противопламенные фильтры 11, дополнительный управляемый вентиль 12, управляемые вентили 13 и 14 соответственно первого 7 и второго 8 поверочных баллонов, по числу датчиков управляемые двухвходовые клапаны 15, одновходовые клапаны 16 и пробоотборники 17, отводной канал 18 магистрали и синхрогенератор 19, имеющий пусковой вход 20, вход 21 "Калибровка", выход 22 управления отводным каналом магистрали и установочные входы 23, адресные выходы 24, выход 25 разрешения считывания и передачи данных, выход 26 управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и передачи данных, выход 27 управления поверочным баллоном и двухвходовыми клапанами и разрешения считывания, первые выходы 28 разрешения записи, выходы 29 разрешения считывания и вторые выходы 30 разрешения записи, а также установочный вход 31 устройства, его первый 32 и второй 33 сигнальные выходы. The device for signaling contains (Fig. 1) sensors 1, each of which is made in the form of a camera with a detector 2 installed in it, measuring units 3, first 4, second 5 and third 6 registers, first 7 and second 8 calibration cylinders, OR element 9, according to the number of sensors, gas switches 10 and flame filters 11, an additional controlled valve 12, controlled valves 13 and 14 of the first 7 and second 8 calibration cylinders, according to the number of sensors, controlled two-way valves 15, one-way valves 16 and samplers 17, outlet channel al 18 mains and a clock generator 19 having a start input 20, input 21 "Calibration", output 22 control the branch channel of the main line and installation inputs 23, address outputs 24, output 25 enable reading and transmitting data, output 26 control calibration cylinder and two-way valves and data transmission, output 27 control calibration cylinder and two-way valves and read permissions, the first outputs 28 write permissions, outputs 29 read permissions and second outputs 30 write permissions, as well as the installation input 31 of the device First 32 and second 33 signal outputs.

Синхрогенератор 19 (фиг. 2) содержит формирователи 34 и элемент ИЛИ 35. Формирователь 34 синхросигнала (фиг. 3) содержит первый 36 и второй 37 триггеры, первый 38, второй 39, третий 40, четвертый 41 , и пятый 42 элементы И, первый 43 и второй 44 элементы ИЛИ, элемент НЕ 45, первый 46, второй 47 и третий 48 регистры сдвига, первый 49, второй 50 и третий 51 элементы задержки, счетчик 52, управляемый генератор 53 импульсов. The clock generator 19 (Fig. 2) contains the drivers 34 and the OR element 35. The clock generator 34 (Fig. 3) contains the first 36 and second 37 triggers, the first 38, the second 39, the third 40, the fourth 41, and the fifth 42 And elements, the first 43 and second 44 elements OR, element NOT 45, first 46, second 47 and third 48 shift registers, first 49, second 50 and third 51 delay elements, counter 52, controlled pulse generator 53.

Измерительный блок 3 содержит (фиг. 4) блок 54 вычитания, регистр 55, первый 56 и второй 57 блоки оперативной памяти, первый 58 и второй 59 блоки сравнения, АЦП 60. The measuring unit 3 contains (Fig. 4) a subtraction unit 54, a register 55, a first 56 and a second 57 blocks of RAM, the first 58 and second 59 blocks of comparison, the ADC 60.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед его работой производится начальная установка элементов и узлов, в частности очистка содержимого блоков оперативной памяти, сброс регистров и других элементов (на фиг. 1-4 цепи управления, сброса, фиксации и установки не показаны). Исходное состояние адресных выходов синхрогенератора 19 соответственно для каждого измерительного блока 3 и газовых переключателей 10 соответствует первому, второму, третьему и т.д. до N-го адресам. Before its work, the initial installation of elements and nodes is performed, in particular, the contents of the RAM blocks are cleared, the registers and other elements are reset (in Fig. 1-4, the control, reset, fixation, and installation circuits are not shown). The initial state of the address outputs of the clock generator 19, respectively, for each measuring unit 3 and gas switches 10 corresponds to the first, second, third, etc. to the Nth addresses.

Работает устройство непрерывно в режимах установки нуля, установки нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) и измерения, причем первые два режима выполняются последовательно и запускаются подачей сигнала "Калибровка" по входу 21 синхрогенератора 19. При отсутствии этого сигнала устройство работает в режиме измерения. The device operates continuously in the modes of setting zero, setting the lower concentration limit of flame propagation (LEL) and measuring, and the first two modes are performed in sequence and are triggered by the signal “Calibration” at input 21 of the clock 19. In the absence of this signal, the device operates in measuring mode.

Режим установки нуля. Zero setting mode.

Синхрогенератор 19 с выхода 26 выдает сигнал, которым открываются управляемый вентиль 13 первого поверочного баллона 7 с инертным газом и через элемент ИЛИ 9 управляемый двухвходовый клапан 15, открывающий доступ инертного газа в камеры датчиков 1. Измеренное значение нулевого разбаланса детекторов 2 по всем измерительным каналам одновременно (синхронизация выдачи управляющих и разрешающих сигналов синхрогенератора 19 выполнена с учетом инерционности отработки самого медленнодействующего детектора) поступает на входы измерительных блоков 3, на примере первого блока 3 (фиг. 4) преобразуется в цифровой код АЦП 60, через блок 54 вычитания поступает на хранение в регистр 55 и сравнивается блоком 58 с кодом максимально допустимого значения нулевого разбаланса датчиков, снимаемого с регистра 4. Логическая "1" выдается блоком 58 сравнения в случае превышения первым кодом второго, означает потерю работоспособности детектора 2 и записывается в контрольный бит соответствующего байта блока 56 оперативной памяти по сигналу с выхода 28 синхрогенератора 19 вместе с записью в остальные значимые разряды кода измеренного сигнала. Запись в контрольный бит логического "0" производится в противном случае. The synchro-generator 19 outputs 26 a signal that opens the controlled valve 13 of the first inert gas cylinder 7 and, through the OR element 9, the controlled two-way valve 15, which allows inert gas to enter the sensor chambers 1. The measured value of zero unbalance of the detectors 2 over all measuring channels simultaneously (the synchronization of the issuance of control and enabling signals of the clock generator 19 is made taking into account the inertia of the development of the slowest-acting detector) is fed to the inputs of the measuring units 3, using the example of the first block 3 (Fig. 4), it is converted into a digital ADC code 60, through the subtraction block 54 it is stored in register 55 and compared by block 58 with the code of the maximum allowable value of zero unbalance of sensors removed from register 4. Logical "1 "issued by the comparison unit 58 if the first code exceeds the second, it means that the detector 2 is inoperative and is written to the control bit of the corresponding byte of the RAM unit 56 by the signal from the output 28 of the clock generator 19 together with the record for the remaining significant times Rows of code of the measured signal. Logical “0” is written to the control bit otherwise.

Результаты сравнения кодов блоками 58 измерительных блоков поступают на регистр 5 для хранения, откуда с первых сигнальных выходов 32 устройства могут быть сняты и индицированы поразрядно с целью определения неисправных детекторов. Сигнал с выхода 26 синхрогенератора 19 снимается и управляемый вентиль 13 поверочного баллона 7 закрывается, а управляемый двухвходовый клапан 15 изменяет направление потока пропускаемого через него газа, после чего синхрогенератором с выхода 22 выдается сигнал, открывающий дополнительный управляющий вентиль 12 отводного канала магистрали для выпуска из камер датчиков 1 отработанного инертного газа, после завершения которого выход 22 синхрогенератора 19 обнуляется. The results of the comparison of codes by blocks 58 of the measuring blocks are sent to register 5 for storage, from where from the first signal outputs 32 of the device can be removed and displayed bitwise in order to identify faulty detectors. The signal from the output 26 of the clock generator 19 is removed and the controlled valve 13 of the calibration cylinder 7 is closed, and the controlled two-way valve 15 changes the direction of the flow of gas passed through it, after which a signal is generated from the output of the synchronizer 22, opening an additional control valve 12 of the exhaust channel of the main for discharge from the chambers sensors 1 of the inert exhaust gas, after which the output 22 of the clock 19 is reset.

Режим установки НКПР. NKPR installation mode.

Устройство установлено в исходное состояние. Синхрогенератор 19 выдает с выхода 27 сигнал, которым открываются управляемый вентиль 14 поверочного баллона 8 с взрывоопасным газом концентрации НКПР и через элемент ИЛИ 9 управляемый двухвходовые клапан, 15 открывающий доступ взрывоопасного газа в камеры датчиков 1. Измеренные значения отработки детекторами 2 индивидуального уровня НКПР по соответствующим измерительным каналам одновременно поступают на входы измерительных блоков 3, в которых через АЦП 60 подаются на первые входы блоков 54 вычитания. Сигналы с выходов 27 синхрогенератора 19 разрешают выборку значений нулевого разбаланса датчиков из блоков 56 оперативной памяти, контрольные биты которых по входам 23 синхрогенератора 19 разрешают обработку данных в режиме (при нулевых сигналах), либо ее блокируют (при единичных сигналах). The device is reset. The synchro-generator 19 generates a signal from output 27, which opens a controlled valve 14 of a calibration cylinder 8 with explosive gas of concentration LEL and through element OR 9 a controlled two-way valve 15 that allows access of explosive gas to camera chambers 1. Measured values of detectors 2 of individual LEL measuring channels simultaneously arrive at the inputs of the measuring units 3, in which through the ADC 60 are fed to the first inputs of the subtraction units 54. The signals from the outputs 27 of the clock generator 19 allow the sampling of values of zero unbalance of the sensors from the blocks 56 of the RAM, the control bits of which at the inputs 23 of the clock generator 19 allow the processing of data in the mode (with zero signals) or block it (with single signals).

Блоками 54 производится установление динамических диапазонов измерения, которые хранятся регистрами 55 и по сигналам с выходов 30 синхрогенератора 19 записываются в соответствующие байты блоков 57 оперативной памяти. Сигнал с выхода 27 синхрогенератора снимается и управляемый вентиль 14 поверочного баллона 8 закрывается, управляемые двухвходовые клапаны 15 изменяют направление потока пропускаемого через него газа, после чего синхрогенератором с выхода 22 сигналом открывается дополнительный управляемый вентиль 12 отводного канала магистрали, разрешающий выпуск из камер датчиков 1 отработанного взрывоопасного газа, после завершения которого выход 22 синхрогенератора обнуляется. Blocks 54 establish dynamic measurement ranges, which are stored by the registers 55 and are recorded by the signals from the outputs 30 of the clock generator 19 in the corresponding bytes of the RAM blocks 57. The signal from the output of the synchro-generator 27 is removed and the controlled valve 14 of the calibration cylinder 8 is closed, the controlled two-input valves 15 change the direction of the flow of gas passed through it, after which the synchro-generator from the output 22 of the signal opens an additional controlled valve 12 of the exhaust channel of the line, allowing the exhaust of the spent sensors from the cameras explosive gas, after which the output 22 of the sync generator is reset.

Режим измерения. Measurement mode.

Устройство приведено в исходное состояние, управляемый вентиль 12 отводного канала 18 магистрали открыт, на выходах 24 синхрогенератора 19 каждого измерительного блока 3 и соединенных с ними входами соответствующих газовых переключателей 10 установлены адреса с первого до n-го. Пробоотборники 17, установленные в соответствующих технологических контролируемых зонах, производят забор газовоздушной среды. Противопламенные фильтры 11 при этом защищают магистраль устройства от возможного появления и прохождения зажигающего пламени среды, которое через магистральные входы газовых переключателей 10 распределяется по его магистральным выходам через одновходовые клапаны 16 на измерение в датчики (для первого газового переключателя только на первый датчик, для второго только на второй и т.д.). The device is in its initial state, the controlled valve 12 of the branch channel 18 of the highway is open, at the outputs 24 of the clock generator 19 of each measuring unit 3 and the inputs of the corresponding gas switches 10 connected to them, the addresses from the first to the n-th are set. Samplers 17, installed in the respective technological controlled areas, take the gas-air medium. At the same time, flame filters 11 protect the device’s main line from the possible occurrence and passage of an igniting medium flame, which is distributed through the main inputs of the gas switches 10 through its main outputs through single-input valves 16 for measurement in sensors (for the first gas switch, only for the first sensor, for the second only on the second, etc.).

Значение концентрации анализируемого газа через АЦП 60 в каждом измерительном блоке 3 подается на блок 54 вычитания, код нулевого разбаланса датчика выбирается из блока 56 оперативной памяти (учитывается содержимое контрольного бита) по сигналу с выхода 29 синхрогенератора 19 и также подается на блок 54, в котором определяется нулевая точка отсчета сигнала по амплитуде и поступает для хранения в регистр 55. The value of the concentration of the analyzed gas through the ADC 60 in each measuring unit 3 is supplied to the subtracting unit 54, the zero-unbalance code of the sensor is selected from the random access memory unit 56 (the contents of the control bit are taken into account) by the signal from the output 29 of the clock generator 19 and also fed to the block 54, in which determined by the zero reference point of the signal in amplitude and is stored in the register 55.

Выборка кода индивидуального НКПР из блока 57 оперативной памяти в каждом измерительном блоке 3 производится по сигналу с выхода 25 синхрогенератора 19, по которому код с регистра 55 поступает на блок 59 сравнения. При равенстве кодов или превышении первым второго выдается тревожный сигнал логической "1", поразрядная индикация которых со всех вторых выходов измерительных блоков 3 производится с регистра 6 по вторым сигнальным выходам 33 устройства. The selection of the individual NKPR code from the RAM block 57 in each measuring block 3 is made by the signal from the output 25 of the clock generator 19, by which the code from the register 55 is sent to the comparison block 59. If the codes are equal or the first exceeds the second, a logical “1” alarm signal is generated, the bitwise indication of which from all the second outputs of the measuring units 3 is made from register 6 to the second signal outputs 33 of the device.

Claims

1. A DEVICE FOR ALARM, containing N sensors, each of which is made in the form of a camera with a detector installed in it, two calibration cylinders with controlled valves, the first measuring unit, two registers and a clock generator, the starting input and the Calibration input of which are respectively the starting input and input "Calibration" of the device, the installation input of which is the input of the first register, the output of which is connected to the installation input of the first measuring unit, the signal input of which is connected to the output of the first about the detector, the control input of the controlled valve of the first calibration cylinder is connected to the control output of the calibration cylinder and two-input valves and data transmission of the first group of outputs and inputs of the clock generator and combined with the data transmission input of the first measuring unit, the address inputs of which are connected to the address outputs of the first group of outputs and inputs a clock generator, the control output of the calibration cylinder and two-input valves and read permission of the first group of outputs and inputs of which is connected to the first the read input of the first measuring unit and the control input of the controlled valve of the second calibration cylinder, the first recording input of the first measuring unit is connected to the first write enable output of the first group of outputs and inputs of the clock generator, the read enable output of the first group of outputs and inputs of which is connected to the second read input of the first measuring unit , the second recording input of which is connected to the second output of the recording permission of the first group of outputs and inputs of the clock generator, the permission output with of washing and transmitting data of the first group of outputs and inputs of which is connected to the reading and transmitting input of data of the first measuring input, the installation output of which is connected to the installation input of the first group of outputs and inputs of the clock generator, characterized in that, in order to increase the functional reliability of the device, the third register, the OR element, the outlet channel of the highway and the number of sensors gas switches, flame filters, samplers, one-way and controlled two-way valves, hell The output outputs of the first group of outputs and inputs of the clock generator are connected to the control inputs of the first gas switch, each sensor chamber is connected via a controlled two-way valve to the outlet channel of the line and, through the single-input valve, to the corresponding main outputs of the gas switches, the main inputs of which are connected to the samplers through flame filters , control output of the calibration cylinder and two-way valves and data transmission and control output of the calibration cylinder and two-way valves and read permissions of the first group of outputs and inputs of the clock generator are connected to the first and second inputs of the OR element, the output of which is connected to the combined control inputs of the controlled two-input valves, the controlled valves of the first and second calibration cylinders are connected to the outlet channel of the line, the output of which is installed additional controlled valve, the control input of which is connected to the control channel outlet output of the synchro generator main, outputs N-1 det Ktorov, N-1 group of outputs and inputs of the clock generator, each containing its address outputs, first write enable output, read enable output, installation input, second write enable output, control output for the calibration cylinder and two-input valves and read enable, read and write enable output data and the output of the control of the calibration cylinder and two-way valves and data transmission and the outputs of the first register and the control inputs of the N-1 gas switches connected to the corresponding address outputs the odes of the Ni groups of outputs and inputs of the clock generator are connected to the corresponding N-1 inputs of the measuring units identical to the first, the first outputs of the N measuring units are connected to the inputs of the second register, the outputs of which are the first signal output of the device, the second signal output of which is connected to the outputs of the third register whose inputs are connected to the second outputs of N measuring units.

2. The device according to claim 1, characterized in that the clock generator contains an OR element and, by the number of sensors, the clock drivers, the outputs of the branch channel control of which are connected to the inputs of the OR element, the output of which is the output channel control of the branch channel of the clock generator, the group of outputs and inputs of which containing each of its address outputs, a first write permission output, a read permission output, a setup input, a second write permission output, a control balloon and two-input control output valves and read permissions, the output permission read and transmit data and the control output of the calibration cylinder and two-input valves and data transfer are connected respectively to the same outputs and inputs of the shapers of the clock signal, the trigger input and the input “Calibration” of the clock are connected respectively to the trigger inputs and inputs of the “Calibration” "shapers of the clock signal, each of which is made in the form of a controlled pulse generator of two triggers, five AND elements, two OR elements, an inverter, tr ex shift registers, three delay elements and a counter, the inverter input and the first input of the first AND element are combined and are the installation input of the clock driver, the inverter output is connected to the first inputs of the second and third elements And, the control input of the controlled pulse generator is the start input of the clock driver, output a controlled pulse generator is connected to the first input of the fourth element And and the second inputs of the first, second and third elements And, the installation input of the first trigger is is the Calibration driver input, the direct output of the first trigger is connected to the second input of the fourth element And the third input of the third element And the first input of the fifth element And the inverse output of the first trigger is connected to the third input of the second element And is the output of the read permission of the clock , the output of the first AND element is connected to the first input of the first OR element, the output of the second AND element is connected to the input of the first shift register, the first output of which is connected to the first input the second OR element, the second output is to the second input of the second OR element and the input of the first delay element, the output of which is the output of the read and send data of the clock generator, the third output of the first shift register is connected to the second input of the first OR element and to the third input of the second element OR, the output of the third element AND is connected to the input of the second shift register, the first output of which is connected to the fourth input of the second element OR, the second output to the input of the second delay element, the output of which is the second output of the write enable of the clock generator, the third output of the second shift register is connected to the third input of the first OR element and to the first signal input of the first trigger, the output of the fourth element is connected to the input of the third shift register, the first output of which is connected to the fifth input of the second OR element, the output of which is the control output of the branch channel of the synchronizer driver, the second output of the third shift register is connected to the input of the third delay element, the output to is the first output of the write enable of the clock generator, the third output of the third shift register is connected to the first signal input of the second trigger and the fourth input of the first OR element, the output of which is connected to the counter input, the bit output of which is the address output of the clock driver, the output of the highest bit of the counter is connected to the second signal inputs of the first and second triggers, the direct output of the second trigger is connected to the fourth input of the third element And the second input of the fifth e ementa AND, whose output is the output of the control cylinder and the two-input span flaps and permit the reading clock signal generator, a second flip-flop inverse output is connected to the third input of the fourth AND gate is the output of the control cylinder and the two-input span flaps and data clock generator.

3. The device according to claim 1, characterized in that the measuring unit contains an analog-to-digital converter, the input of which is the signal input of the measuring unit, and the outputs are connected to the first inputs of the subtraction unit, the outputs of which are connected to the inputs of the register, the outputs of which are connected to the combined signal the inputs of the first and second blocks of RAM and the first and second blocks of comparison, the output of the first block of comparison is the first output of the measuring block and is connected to the control input of the first block an external memory, the control output of which is the installation output of the measuring unit, the second output of which is connected to the output of the second comparison unit, the resolution input of which is combined with the read input of the second random access memory unit and is the input of reading and transmitting data of the measuring unit, the installation input of which is connected to the second inputs the first comparison unit, the resolution input of which is the data transmission input of the measuring unit, the address inputs of which are connected to the address inputs of the first and the second RAM blocks, the information outputs of the first of which are connected to the second inputs of the subtraction block, the information outputs of the second RAM block are connected to the second inputs of the second comparison block, the recording input of the second RAM block is connected to the second recording input of the measuring block, the first recording input of which is the recording input of the first block of RAM, the first and second readings of which are the first and second readings of the measuring unit.