SU1693620A1 - Устройство дл сигнализации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматическим системам дл  обнаружени  и анализа взрывоопасных концентраций горючих и взрывоопасных газов и может быть использовано в системах мониторинга окружающей среды, например, буровых установок. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства за счет выполнени  контрол  горючей газовоздушной среды по адресу неисправных датчиков путем ее перераспре- ( делени  исправным датчиком Устройство работает непрерывно в режимах установки нул , установки нижнего концентрированного предела воспламенени  и измерени , причем первые два режима выполн ютс  последовательно и запускаютс  по сигналу Калибровка При отсутствии этого сигнала устройство работает в режиме измерени . Равенство логической 1 контрольного бита первого блока оперативной пам ти свидетельствует о неработоспособности по данному адресу детектора, что приводит к переключению управл емых вентилей и обеспечивает обработку концентрации газовоздушной среды следующим (исправным ) датчиком. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к автоматике, измерительной и вычислительной технике, в частности к автоматическим системам дл  обнаружени  и анализа взрывоопасных концентраций горючих и взрывоопасных газов , и может быть использовано в системах контрол , например, при создании системы мониторинга окружающей среды, автоматической системы безопасности, контрол  и управлени  морских стационарных платформ и плавучих буровых установок континентального шельфа.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства за счет выполнени  контрол  горючей газовоздушной среды по адресу неисправных датчиков путем ее перераспределени  исправным датчикам.

На фиг.1 изображена функциональна  схема устройства дл  сигнализации на фиг.2 - функциональна  схема синхрогене- ратора.

Устройство дл  сигнализации содержит датчики 1, каждый из которых выполнен в виде камеры с установленными в ней детектором 2, мультиплексор 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, блок 5 вычитани , первый 6 и второй 7 регистры, первый 8 и второй 9 блоки элементов И, первый 10 и второй 11 блоки оперативной пам ти, первый 12 и второй 13 блоки сравнени , всасывающие насосы 14, первый 15 и второй 16 поверочные баллоны с управл емыми вентил ми 17 и 18 соответственно, магистраль 19, управл емые вентили 20 маOS

ю со о to

о

1истрали, установленные между подключени ми к ней пробоотборников камер датчиков В каждой камере 1 патрубок с насосом завершен управл ющим входом 21. Устройство содержит также синхрогенератор 22, имеющий пусковой вход 23, вход Калибровка 24, установочный вход 25, выход 26 управлени  камерами датчиков, адресные выходы 27, выход 28 разрешени  считывани  и передачи данных, выход 29 управлени  поверочным баллоном и передачи данных, выход 30 управлени  поверочным баллоном и разрешение считывани , первый выход 31 разрешени  записи, выход 32 разрешени  считывани , второй выход 33 разрешени  записи, выходы 34 управлени  вентил ми магистрали, выходы 35 управлени  насосами.

На фиг.1 позици ми также отмечены установочный вход 36 устройства, его первый 37 и второй 38 сигнальные выходы и адресный выход 39.

Синхрогенератор 22 содержит управл емый генератор 40 импульсов, первый 41, второй 42 и третий 43 триггеры, первый 44, второй 45, третий 46, четвертый 47 и п тый 48 элементы И, первый 49, второй 50, третий 51, четвертый 52 и п тый 53 элементы ИЛИ, блок 54 элементов ИЛИ, элемент НЕ 55, первый 56, второй 57, третий 58 и четвертый 59 регистры сдвига, первый 60, второй 61, третий 62, четвертый 63 и п тый 64 элементы задержки, счетчик 65, регистр 66, первый 67 и второй 68 демультиплексоры

Устройство дл  сигнализации работает следующим образом.

Перед включением в работу производитс  установка элементов и узлов, в частности , очистка содержимого блоков оперативной пам ти, сброс регистров (цепи управлени  не показаны)

Работа устройства производитс  непрерывно в режимах установки нул , установки нижнего концентрационного предела воспламенени  (НКПВ) и измерени , причем первые два режима выполн ютс  последовательно и запускаютс  подачей сигнала Калибровка по входу 24 синхроге- нератора 22 При отсутствии этого сигнала работа устройства выполн етс  в режиме измерени 

Режим установки нул  В исходном состо нии на выходе 27 синхрогенератора 22 устанавливаетс  адрес первого датчика 1, измерительного канала мультиплексора 3, блоков 10 и 11 оперативной пам ти

Синхрогенератор 22 выдает последовательную серию сигналов, которыми с выхода 34 открываютс  управл емые вентили 20 магистрали 19, с выхода 26 - управл ющие

входы 21 камер датчиков 1, с выхода 29 - управл емый вентиль 17 поверочного баллона 15с инертным газом Последний сигнал подготавливает также к работе блок 9

элементов И. Инертный газ поступает в камеры датчиков, после заполнени  которых их управл ющие входы 21 закрываютс  сн тием сигнала с выхода 26 синхрогенератора . Измеренное значение нулевого

0 разбаланса детектора 2 через мультиплексор 3, АЦП 4 и блок 5 вычитани  поступает на хранение в регистр 6, откуда, пройд  через элементы И блока 9 элементов И, сравниваетс  блоком 13с кодом максималь5 но допустимого значени  нулевого разбаланса датчиков, снимаемого с регистра 7. Логическа  1 выдаетс  блоком 13 сравнени  в случае превышени  первым кодом второго, означающа  потерю работоспо0 собности детектора 2 и записываетс  в контрольный бит соответствующего байта блока 10 оперативной пам ти по сигналу с выхода 31 блока 22 вместе с записью в остальные значимые разр ды байта кода из5 меренного сигнала. Запись в контрольный бит логического О производитс  в противном случае.

Установкой следующего адреса на выходе 27 синхрогенератора 22 повтор етс 

0 цикл обработки данных в режиме, после завершени  которого синхрогенератор 22 обнул ет выход 29 и управл емый вентиль 17 поверочного баллона 15 закрываетс .

Режим установки НКПВ Устройство ус5 танавливаетс  в исходное состо ние. Синх- . регенератор 22 с выхода 26 открывает управл ющие входы 21 камер датчиков 1, с выхода 30 - управл емый вентиль 18 второго поверочного баллона 16 со взрывоопас0 ным газом концентрации НКПВ. Газ поступает в камеры датчиков, после заполнени  которых их управл ющие входы 21 закрываютс  сн тием сигнала с выхода 26 синхрогенератора. Измеренное значение

5 обработки детектором 2 индивидуального уровн  НКПВ через мультиплексор 3 и АЦП 4 поступает на блок 5 вычитани . Сигнал с выхода 30 синхрогенератора 22 также разрешает выборку значений нулевого разба0 ланса датчика из блока 10 оперативной пам ти, контрольный бит которого по входу 25 блока 22 разрешает обработку данных в режиме (при нулевом сигнале), либо ее блокирует (при единичном сигнале) по данному

5 адресу и инициирует переход к следующему адресу.

Блоком 5 производитс  установление динамического диапазона измерени , значение которого хранитс  регистром 6 и по сигналу с выхода 33 синхрогенератора 22

записываетс  в соответствующий байт блока 11 оперативной пам ти.

Установка следующего адреса производитс  сигналом с выхода 27 блока 22. Так производитс  опрос всех датчиков 1 устройства , за исключением тех, дл  которых в режиме установки нул  в контрольный бит байтов блока 10 оперативной пам ти записана логическа  1. После завершени  цикла выход 30 синхрогенератора 22 обнул етс  и управл емый вентиль 18 поверочного баллона 16 закрываетс .

Режим измерени . Устройство приводитс  в исходное состо ние. Обнул ютс  все разр ды на выходе 34 синхрогенератора 22, перекрыва  тем самым управл емыми вентил ми 20 магистраль 19, и его выход 26 открывает управл ющие входы 21 датчиков 1. Значение концентрации анализируемого газа через мультиплексор 3 и АЦП 4 подаетс  на блок 5 вычитани . Код нулевого разбаланса датчика выбираетс  из блока 10 оперативной пам ти (учитываетс  содержимое контрольного бита) по сигналу с выхода 32 синхрогенератора и подаетс  на блок 5. В нем определ етс  нулева  точка отсчета сигнала по амплитуде, котора  хранитс  регистром 6.

Выборка кода индивидуального НКПВ из блока 11 оперативной пам ти производитс  по сигналу с выхода 28 блока 22, по которому код с регистра 6 через блок 8 элементов И поступает на блок 12 сравнени . При равенстве кодов или превышении первым второго, на сигнальный выход 37 устройства выдаетс  тревожный сигнал и синхрогенератор 22 на выходе 27 устанавливает следующий адрес.

Равенство логической 1 контрольного бита соответствующего байта блока 10 оперативной пам ти свидетельствует о неработоспособности по данному адресу детектора 2 по фактору превышени  им максимально допустимого нулевого разбаланса датчиков. При этом синхрогенератором 22 с последующей фиксацией этого адреса с выхода 35 включаетс  соответствующий всасывающий насос 14, закачивающий вход 21, камера неисправного детектора 2 и его пробоотборник в магистраль 19.

Сигналом с выхода 34 блока 22 открываетс  управл емый вентиль 20, освобождающий газовоздушной среде доступ по магистрали 19 к второму датчику 1. Синхрогенератор 22 на выходе 27 устанавливает адрес второго датчика 1, измерительного канала мультиплексора 3, блоков 10 и 11 оперативной пам ти. Блок 22 последовательно с выходов 32 и 28 производит из блоков 10 и11 оперативной пам ти выборку

содержимого, в то числе контрольного бита по данному второму адресу и по входу 25 его проверку. Логический О в контрольном бите вызывает обработку концентрации газо- 5 воздушной среды, поступившей по месту локализации первого (неисправного) датчика 1, вторым (исправным) датчиком 1 согласно описанному алгоритму. После этого управл емый вентиль 20 перекрывает маги- 0 страль 19 между датчиками 1 с предыдущим и насто щим (первыми и вторыми) адресами с отключением соответствующего насоса 14 и под управлением синхрогенератора 22 на- 5 чинаетс  измерение концентрации газовоздушной среды вторым датчиком 2 по месту его собственной локализации,

В случае по влени  при опросе датчиков 1 более двух соседних неисправных про- 0 изводитс  дополнительное включение в цепочку соответствующих управл емых вентилей 20 магистрали 19 и по аналогии - опрос среды последовательно по адресу каждого неисправного датчика. 5 В общем случае алгоритм опроса может мен тьс  и закладываетс  в структуру синхрогенератора 22.

Синхрогенератор 22 работает следующим образом. Счетчик 65 устанавливаетс  в 0 состо ние, соответствующее первому адресу датчика 1.

В режиме Установка нул  запускаемый с входа 23 синхрогенератора управл емый генератор 40 импульсов через элемент 5 И 48 выдает импульсы на регистр 59 сдвига. Сери  управл ющих сигналов с выходов блока 59 выдаетс  соответственно через элемент ИЛИ 51 - на выходе 26 синхрогенератора 22 и через элемент 64 задержки - на 0 выходе 31. Сигналом с третьего выхода регистра 59 сдвига взводитс  триггер 41 и через элемент ИЛИ 49 увеличиваетс  содержимое счетчика 65, что приводит к установке на выходе 27 синхрогенератора 5 следующего адреса. Цикл опроса датчиков 1, во врем  которого на выходе 33 синхрогенератора присутствует логическа  1, завершаетс  срабатыванием триггера 42 и обнулением выхода 29.

0В режиме Установка НКПВ счетчик 65

устанавливаетс  в исходное состо ние. Работа синхрогенератора обусловлена отсутствием логического единичного сигнала блокировки по его входу 25 и разрешением 5 прохождени  импульсов с генератора 40 через элемент И 47 на вход регистра 58 сдвига. Синхрогенератор выдает серию сигналов: через элемент ИЛИ 51 - на выходе 26, через элемент 63 задержки - на выходе 33 и поддерживает наличие логической 1 через элемент 60 задержки на выходе 30. Наличие

нулевого логического сигнала на входе 25 синхрогенератора 22 через элемент НЕ 55 и триггер 43 вызывает блокировку элемента И 47 и через элемент И 44 - изменение состо ни  счетчика 65, а равно и адреса на выходе 37. Цикл опроса датчиков 1 завершатс  перебросом триггера 41 и обнулением выхода 30 синхрогенератора.

Работа синхрогенератора 22 в режиме Измерение также обусловлена наличием или отсутствием сигнала блокировки по его входу 25 и аналогична описанному. Счетчик 65 приведен в исходное состо ние, выход 34 синхрогенератора 22 обнулен.

Импульсы с генератора 40 (при нулевом сигнале на входе 25) через элемент И 46 поступают на регистр 56 сдвига, который через элемент ИЛИ 51 выдает единичный сигнал на выходе 26 синхрогенератора, через элемент ИЛИ 52 и элемент 62 задержки - на выходе 32 и (при отсутствии логической 1 на входе 25) через элемент 1 задержки - на выходе 28синхрогенератора 22, вызыва  через элемент ИЛИ 49 изменение содержимого счетчика 65 и повторное выполнение операций внутреннего цикла.

Логическа  1 на входе 25 через элемент И 45 и регистр 57 сдвига вызывает фиксацию на регистре 66 текущего адреса, снимаемого со счетчика 65, и формировани- е единичного сигнала на соответствующем разр де (в данном случае - первом) демуль- типлексора 68 и выходе 35 синхрогенератора . Через элемент ИЛИ 49 измен етс  содержимое счетчика 65 и формируетс  на выходе 27 следующий адрес и единичный сигнал на соответствующем разр де (в данном случае первом и открывающем вентиль 20 между первым и вторым датчиками 1) де- мультиплексора 67. На выход 32 синхрогенератора через элемент ИЛИ 52 и элемент 62 задержки выдаетс  логическа  1, наличие нулевого сигнала на входе 25 вызывает выдачу логической 1 на выходе 28 синхрогенератора и выполнение внешнего цикла операций.

Количество таких циклов соответствует алгоритму опроса датчиков 1 и св зано с возможностью аппаратного наращивани  синхрогенератора 22 в пределах неизмен емой структуры устройства Временна  дли- тельность элементов 60 - 64 задержки обусловлена временем прохождени  сигналом измерительного тракта

Claims (2)

1. Формула изобретени  i. .Устройство дл  сигнализации, содержащее датчики, управл ющие входы которых объединены и подключены к выходу управлени  камерами датчиков синхрогенератора , адресные выходы которого подключены

   к адресным входам первого и второго блоков оперативной пам ти и мультиплексора и  вл ютс  адресным выходом устройства, аналого-цифровой преобразователь, блок

   вычитани , два регистра, два блока элементов И, два блока сравнени , насос, магистраль , управл емые вентили, два поверочных баллона с управл емыми вентил ми, каждый датчик выполнен в виде камеры с одним

   0 пробоотборником и с установленным в ней детектором, выходы детекторов подключены к сигнальным входам мультиплексора, выходы первого регистра подключены к первой группе входов первого и второго

   5 блоков элементов И, входам сигнала данных первого и второго блоков оперативной пам ти , выход разрешени  считывани  и передачи данных синхрогенератора подключен к второй группе входов первого блока эле0 ментов И и входу считывани  второго блока оперативной пам ти, выход управлени  поверочным баллоном и передачи данных синхрогенератора подключен к второй группе входов второго блока элементов И и управ5 л ющему входу управл емого вентил  первого поверочного баллона, выход управлени  поверочным баллоном и разрешени  считывани  синхрогенератора подключен к первому входу считывани  первого

   0 блока оперативной пам ти и управл ющему входу управл емого вентил  второго поверочного баллона, первый выход разрешени  записи и выход разрешени  считывани  синхрогенератора подключены соответст5 венно к входу записи и второму входу считывани  первого блока оперативной пам ти, второй выход разрешени  записи синхрогенератора подключен к входу записи второго блока оперативной пам ти, выхо0 ды первого блока элементов И и информационные выходы второго блока оперативной пам ти подключены соответственно к одной и другой группам входов первого блока сравнени , выход которого

   5  вл етс  первым сигнальным выходом ycTJ ройства, вход второго регистра  вл етс  установочным входом устройства, выходы второго блока элементов И и второго регистра подключены соответственно к одной и

   0 другой группам входом второго блока сравнени , выход которого  вл етс  вторым сигнальным выходом устройства и подключен к контрольному входу первого блока оперативной пам ти, вход Калибровка синхро5 генератора  вл етс  входом Калибровка устройства, пусковой вход синхрогенератора  вл етс  пусковым входом устройства, информационные выходы первого блока оперативной пам ти подключены к одним входам блока вычитани , а контрольный выход - к установочному входу синхрогенера- тора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности устройства за счет выполнени  контрол  горючей газовоздушной среды по адресу неисправных датчиков, в него введены по числу датчиков насосы, дополнительные управл емые вентили, выходы управлени  дополнительными вентил ми магистрали синхрогенератора соответственно подключены кдополнитель- ным управл емым вентил м, число которых на один меньше числа датчиков и которые размещены на магистрали между подключени ми к ней пробоотборников датчиков, управл ющий вход каждой камеры датчика соответственно соединен с насосом, выходы управлени  насосами синхрогенератора подключены соответственно к управл ющим входам насосов, выходы управл емых вентилей первого и второго поверочных баллонов соединены с магистралью, выход мультиплексора через аналого-цифровой преобразователь подключен к другим входам блока вычитани , выход которого подключен к входу первого регистра.
2. 2. Устройство по п. 1.отличающее- с   тем, что синхрогенератор содержит управл емый генератор импульсов, три триггера , п ть элементов И, п ть элементов ИЛИ, блок элементов ИЛИ, элемент НЕ, че- тыре регистра сдвига, п ть элементов задержки , счетчик, регистр и два демуль- типлексора, вход элемента НЕ и первый вход первого элемента И объединены и  вл ютс  установочным входом синхроге- нератора, управл ющий вход управл емого генератора импульсов  вл етс  пусковым входом синхрогенератора, а выход подключен к второму входу первого элемента И и первым входам второго - п того элементов И, установочный вход первого триггера  вл етс  входом Калибровка синхрогенератора , пр мой выход первого триггера подключен к вторым входам четвертого и п того элементов И, первой группе входов блока элементов ИЛИ и третьему входу первого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу счетчика, выходы разр дов которого подключены к адресным входам первого демультиплексо- ра. входам данных регистра и  вл ютс  адресными выходами синхрогенератора, инверсный выход первого триггера подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и вторым входам второго и третьего элементов И, выход второго элемента ИЛИ подключен к входам сигнала данных первого и второго демультиплексоров, выход третьего элемента И подключен к входу первого регистра сдвига, первый выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, выход второго элемента И подключен к входу второго регистра сдвига, первый выход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, входу синхросигнала выбора второго демультиплексора и входу разрешени  регистра , выходы которого подключены к адресным входам второго демультиплексора, второй выход первого регистра сдвига подключен к третьему входу третьего элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  выходом управлени  камерами датчиков синхрогенера- тора, второй выход первого регистра сдвига подключен к входу второго элемента задержки , выход которого  вл етс  выходом разрешени  считывани  и передачи данных синхрогёнератора, инверсный выход второго триггера подключен к третьему входу п того элемента И и  вл етс  выходом управлени  поверочным баллоном и передачи данных синхрогенератора, выход старшего разр да счетчика подключен к первым сигнальным входам первого и второго триггеров , первый вход первого элемента И обь- единен с первым сигнальным входом третьего триггера, пр мой выход которого подключен к третьему входу второго элемента И, инверсный выход третьего триггера подключен к третьим входам третьего и четвертого элементов И, выход четвертого элемента И подключен к входу третьего регистра сдвига и входу первого элемента задержки , выход которого  вл етс  выходом управлени  поверочным баллоном и разрешени  считывани  синхрогенератора, первый выход третьего регистра сдвига подключен к четвертому входу третьего элемента ИЛИ и первому входу п того элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу синхросигнала выбора первого демультиплексора , выходы разр дов которого подклю- чены к второй группе входов блока элементов ИЛИ, выход п того элемента ИЛИ подключен к входу четвертого регистра сдвига, первый выход которого подключен к второму входу п того элемента ИЛИ и п тому входу третьего элемента ИЛИ, третий выход первого регистра сдвига подключен к шестому входу третьего элемента ИЛИ и второму входу первого элемента ИЛИ, второй выход второго регистра сдвига подключен к седьмому входу третьего элемента ИЛИ к третьему входу п того элемента ИЛИ, третий выход второго регистра сдвига подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу третьего элемента задержки и  вл етс  выходом разрешени  считывани  синхрегенератора , восьмому входу третьего элемента ИЛИ, третьему входу первого элемента ИЛИ и четвертому входу п того элемента ИЛИ, второй выход третьего регистра сдвига подключен к п тому входу п того элемента ИЛИ м входу четвертого элемента задержки, третий вход третьего регистра сдвига подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ, шестому входу п того элемента ИЛИ и первому сигнальному входу первого триггера, пр мой выход второго триггера подключен к четвертому входу четвертого элемента И, выход элемента НЕ подключен к второму сигнальному входу третьего триггера, второй выход четвертого регистра сдвига подключен к седьмому входу п того элемента ИЛИ к входу п того элемента задержки, выход которого  вл етс  первым выходом разрешени  записи синх- рогенератора, выход четвертого элемента

   задержки  вл етс  вторым выходом разрешени  записи синхрогенератора, выходы блока элементов ИЛИ  вл ютс  выходами управлени  вентил ми магистрали синхрогенератора , третий выход четвертого регистра сдвига подключен к п тому входу первого элемента ИЛИ, восьмому входу п того элемента ИЛИ и второму сигнальному входу второго триггера, выходы разр дов второго демультиплексора  вл ютс  выходами управлени  насосами синхрогенератора .

   20

   38

   J9 -

   Фиг.1