устройство для цифровой регистрации быстропротекающих динамических процессов в составе микропроцессорного комплекса контроля и управления

Формула изобретения

Устройство для цифровой регистрации быстропротекающих динамических процессов в составе микропроцессорного комплекса контроля и управления, включающее блок ввода сигналов, содержащий усилитель аналогового сигнала с переменным коэффициентом усиления, блок регистрации сигналов, содержащий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и элемент памяти, а также блок управления, отличающееся тем, что в блок ввода сигналов дополнительно введены последовательно соединенные схема выборки и хранения аналоговых сигналов и коммутатор, выход которого подключен к входу усилителя аналогового сигнала с переменным коэффициентом усиления, и схема выборки и хранения дискретных сигналов, блок управления выполнен в виде встроенного микропроцессорного контроллера, соединенного с программным автоматом, при этом входы встроенного микропроцессорного контроллера через элемент согласования соединены с основным микропроцессорным комплексом, а выходы программного автомата соединены с управляющими входами всех остальных элементов устройства, выход усилителя аналогового сигнала с переменным коэффициентом усиления соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход схемы выборки и хранения дискретных сигналов соединен с соответствующим входом элемента памяти.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам автоматики, в частности, к средствам для автоматической регистрации информации о протекании тех или иных динамических процессов, и предназначено для использования в электротехнике в качестве регистра аварийных переходных процессов, а также в качестве программируемого контроллера в других отраслях. Известно устройство для цифровой регистрации быстропротекающих динамических процессов, включающее блок ввода сигналов, содержащий усилитель аналогового сигнала с переменным коэффициентом усиления, блок регистрации сигналов, содержащий последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь и элемент памяти, а также блок управления. Недостатком известного устройства является сложность конструктивного выполнения устройства, а также отсутствие возможности оперативного отобажения и анализа многочисленных осциллограмм исследуемых процессов на экране компьютера, что ограничивает область использования при исследовании редких необратимых процессов, наблюдаемых при ядерно-физических экспериментах, сейсморазведке и т.п. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в приеме широкого диапазона входных сигналов, переключении быстродействующего аналого-цифрового преобразователя, возможности изменения частоты сканирования входных сигналов и оперативного задания установок, а также конструктивное упрощение устройства за счет программной поддержки на уровне операционной системы основного микропроцессорного комплекса управления и контроля. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для цифровой регистрации быстропротекающих динамических процессов в составе микропроцессорного комплекса контроля и управления, включающее блок ввода сигналов, содержащий усилитель аналогово сигнала с переменным коэффициентом усиления, блок регистрации сигналов, содержащий последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь и элемент памяти, а также блок управления, в блок сигналов дополнительно введены последовательно соединенные схема выборки и хранения аналоговых сигналов и коммутатор, выход которого подключен ко входу усилителя аналогового сигнала с переменным коэффициентом усиления, и схема выборки и хранения дискретных сигналов, блок управления выполнен в виде встроенного микропроцессорного контроллера, соединенного с программным автоматом, при этом входы контроллера через элемент согласования соединены с основным микропроцессорным комплексом, а выходы программного автомата соединены с управляющими входами всех остальных элементов устройства, выход усилителя аналогового сигнала с переменным коэффициентом усиления соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход схемы выборки и хранения дискретных сигналов соединен с соответствующим входом элемента памяти.

На чертеже представлена схема устройства для цифровой регистрации быстропротекающих динамических процессов в составе микропроцессорного комплекса контроля и управления.

Устройство содержит блок ввода сигналов, включающий последовательно соединенные схему 1 выборки и хранения аналоговых сигналов, коммутатор 2, усилитель 3 аналогового сигнала с переменным коэффициентом усиления, а также схему 4 выборки и хранения дискретных сигналов. Блок регистрации включает аналого-цифровой преобразователь 5 и элемент 6 памяти. Вводы аналого-цифрового преобразователя 5 соединены с выходом усилителя 3, а входы элемента 6 памяти с выходами аналого-цифрового преобразователя 5 и схемы 4 выборки и хранения дискретных сигналов. Блок управления включает встроенный микропроцессорный контроллер 7 и соединенный с ним программный автомат 8. Контроллер 7 через элемент 9 согласования связан с основным микропроцессорным комплексом контроля и управления (МСКУ) (на чертеже не показан), а выходы программного автомата 8 подключены к управляющим входам всех остальных элементов устройства.

Устройство для цифровой регистрации быстропротекающих динамических процессов в составе микропроцессорного комплекса контроля и управления работает следующим образом. Работая в составе МСКУ, устройство обеспечивает командный режим взаимодействия с ним, команды от МСКУ через элемент 9 согласования принимаются встроенным микропроцессорным контроллером 7, который перестраивает программный автомат 8, а через него и все остальные элементы устройства на различные режимы работы.

Основной режим работы устройства, в котором обеспечивается сканирование с заданным переходом входных аналоговых и дискретных сигналов и запись результатов преобразования в элементе памяти, выполняется циклически в предпусковом режиме и в режиме запуска следующим образом. Входные аналоговые сигналы, например, токи и напряжения в электрической схеме подстанции, принимаются и фиксируются схемой 1 выборки и хранения аналоговых сигналов, представляющей собой совокупность конденсаторов, снабженных с двух сторон электронными ключами. Дискретные сигналы, например, сигналы о срабатывании устройств релейной защиты автоматики и различного коммутационного оборудования, принимаются и фиксируются схемой 4 выборки и хранения дискретных сигналов. Коммутатор 2 осуществляет последовательное сканирование с заданным периодом всех аналоговых сигналов, зафиксированных в схеме 1, которые через усилитель 3 поступают на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, а усилитель 3 изменяет уровень сигнала на входе АЦП5 путем переключения коэффициента передачи операционного усилителя 3, при этом управление переключением коэффициента передачи осуществляется с помощью ключа, переключающего резистор в цепи обратной связи усилителя 3. Ключ управляется микропроцессорным контроллером 7 и переключается тогда, когда сигнал на входе АЦП5 выше предельного уровня АЦП, что определяется путем цифрового сравнения показаний АЦП с кодом, записанным в память программного автомата 8.

В результате работы АЦП5, который работает в тактовом режиме, образуется 12-ти разрядный код, который записывается в предпусковую память на элементе 6 памяти вместе с данными о состоянии дискретных сигналов от схемы 4. При получении команды запуска от контроллера 7 (при выявлении какой-либо аномальной ситуации) начинает заполняться основная память в элементе 6 памяти. При этом параллельно с заполнением основной памяти производится постоянный перенос содержимого предпусковой памяти в основную. Таким образом, по окончании процесса записи в основной памяти оказывается вся информация о входных сигналах после команды запуска, а также информация о состоянии входных сигналов за определенный период времени перед запуском, что позволяет определить момент начала какого-либо аномального процесса и анализировать его предысторию. Останов записи происходит или при полном заполнении элемента 6 памяти, или по получении команды останова от контроллера 7. По команде от МСКУ устройство может переходить в режим диагностики, в котором контроллер 7 проверяет работоспособность входных каналов и тестирует элемент 6 памяти. В случае нарушения работоспособности информация, локализующая неисправность, передается через элемент 9 согласования в контроллер МСКУ.