Патент на изобретение №2331098
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к сложным изделиям автоматики и вычислительной техники. Устройство контроля параметров содержит распределитель управляющих сигналов, коммутатор аналоговых сигналов, блок обработки, задатчик уставок, управляемый делитель напряжения, измерительный источник питания постоянного напряжения, три измерительных преобразователя, аналого-цифровой преобразователь, два ключа, дополнительно содержит третий и четвертый ключи, четвертый измерительный преобразователь, второй коммутатор аналоговых сигналов, соединенных соответствующей совокупностью связей. Технический результат – повышение эффективности систем контроля и управления за счет быстрой проверки сопротивления изоляции электрических силовых цепей и цепей управления, повышение надежности системы контроля и управления, так как не только определяет, находится ли сопротивление изоляции контролируемой цепи в пределах допустимых значений, но и вычисляет достаточно точно его величину, позволяя прогнозировать время исправной работы системы. 3 з.п.ф-лы 11 ил., 3 табл.
Изобретение относится к сложным изделиям автоматики и вычислительной техники, оно может быть применено при автоматизации контроля объектов, имеющих важное значение в ракетно-космической отрасли, химической и нефтеперерабатывающей промышленности в составе управляющих вычислительных комплексов и автоматизированных систем управления технологическими процессами. Известно устройство для централизованного контроля параметров (1), содержащее блок преобразователей и блок управления, задатчик уставок, коммутатор, первый и второй регистры, блок обработки результатов контроля, блоки регистрации, звуковой сигнализации и индикации, аналого-цифровой преобразователь, блок контроля изоляции датчиков, переключатель и связи между ними. Однако данное устройство не обладает достаточной точностью, т.к. при измерении к сопротивлению изоляции добавляется параллельно включенное сопротивление разомкнутых контактов коммутатора подключения к объекту и, кроме того, не обеспечивается режим самоконтроля устройства. Наиболее близким к существу предлагаемого изобретения является устройство контроля параметров (2), выбираемое за прототип, которое содержит распределитель управляющих сигналов, первый измерительный преобразователь, блок обработки результатов, задатчик уставок, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, выход измерительного преобразователя соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, первая группа выходов распределителя управляющих сигналов подключена к входу управления коммутатора, восьмая группа выходов распределителя управляющих сигналов соединена с входом управления аналого-цифрового преобразователя, входы коммутатора являются входами устройства, содержит измерительный источник питания постоянного напряжения, второй и третий измерительные преобразователи, первый и второй имитаторы, два ключа, два управляемых делителя напряжения, неуправляемый делитель напряжения, блок связи, общую локальную шину устройства, к которой подключены входами-выходами распределитель управляющих сигналов, блок обработки результатов, блок связи, аналогово-цифровой преобразователь, выход коммутатора соединен с входом первого ключа, выход которого, объединенный с выходами первого и второго имитаторов, подключен к входу третьего измерительного преобразователя, к входу управления первого ключа подключен третий выход распределителя управляющих сигналов, первый выход третьего измерительного преобразователя соединен с входом второго ключа и с входом второго управляемого делителя напряжения, управляющие входы имитаторов подключены соответственно ко второму и четвертому выходам распределителя управляющих сигналов, входы имитаторов, отрицательный полюс измерительного источника питания и первый вход неуправляемого делителя соединены с общим проводом устройства, управляющие входы второго управляемого делителя подключены к пятой группе выходов распределителя управляющих сигналов, управляющий вход второго ключа соединен с шестым выходом распределителя управляющих сигналов, выход второго ключа соединен с входом первого измерительного преобразователя, объединенный первый выход первого измерительного преобразователя, выход неуправляемого делителя и выход второго управляемого делителя подключены к входу первого управляемого делителя, вход управления которого соединен с седьмым выходом распределителя управляющих сигналов, выход первого управляемого делителя соединен с положительным полюсом измерительного источника питания, выход третьего измерительного преобразователя подключен к третьему входу аналогово-цифрового преобразователя, второй выход неуправляемого делителя соединен с входом второго измерительного преобразователя, первый выход которого подключен ко второму входу неуправляемого делителя напряжения, второй выход второго измерительного преобразователя соединен со вторым входом аналогово-цифрового преобразователя, выход задатчика уставок подключен к входу блока обработки результатов, второй вход-выход блока связи является входом-выходом устройства. Недостатком является то, что данное устройства контроля основано на методике, требующей измерять ток, протекающий через сопротивление изоляции проверяемого объекта. Вследствие большой величины сопротивления изоляции измеряемый ток очень мал и не может быть достаточно точно измерен и для увеличения точности измерения требуется использование измерительного источника питания с повышенным номиналом напряжения, что приводит к несоблюдению требований по безопасности для оборудования объекта управления. Устройство проверяет только один параметр связи с объектом – сопротивление изоляции, не оценивая целостность линии связи, исправность искрогасящего диода и наличие короткого замыкания в объекте управления (замыкание витков обмотки исполнительного элемента). Задача изобретения состоит в повышении уровня безопасности объекта управления, к коммуникациям которого должно подключаться заявляемое устройство контроля параметров. Напряжение измерения в устройстве контроля параметров должно быть как можно меньше и должно быть соизмеримо с напряжением питания самого объекта управления. Эти требования диктуются тем, что технологическое оборудование установок нефтеперерабатывающей и химической промышленности, ракетные аппараты находятся в пожаро- и искроопасной зонах, устройства сопряжения с объектом разрабатывают в искробезопасном исполнении с низкими номиналами питания, и устройство контроля параметров должно быть ограничено измерительным напряжением питания, не превышающим номиналы питания устройств сопряжения с объектом. Кроме того, устройство позволяет измерить сопротивление цепи управляющих элементов. Техническое решение задачи заключается в том, что в устройство контроля параметров, содержащее распределитель управляющих сигналов, коммутатор аналоговых сигналов, блок обработки, задатчик уставок, управляемый делитель напряжения, измерительный источник питания постоянного напряжения, три измерительных преобразователя, аналого-цифровой преобразователь, два ключа, первая группа выходов распределителя управляющих сигналов подключена к входу управления коммутатора аналоговых сигналов, третий выход распределителя управляющих сигналов соединен с входом управления первого ключа, четвертая группа выходов распределителя управляющих сигналов подключена к первой группе входов управления управляемого делителя напряжения, пятый выход распределителя управляющих сигналов соединен с входом управления второго ключа, выход второго ключа подключен к информационному входу первого измерительного преобразователя, выход задатчика уставок соединен с первым входом блока обработки, входы устройства контроля параметров подключены к входу коммутатора аналоговых сигналов, введены третий и четвертый ключи, четвертый измерительный преобразователь, второй коммутатор аналоговых сигналов, узел режимов работы, шестой и седьмой выходы распределителя управляющих сигналов соединены соответственно с входами управления третьего и четвертого ключей, первая группа входов-выходов блока обработки подключена к первой группе входов-выходов распределителя управляющих сигналов, первый-четвертый выходы блока обработки соединены с входами управления коэффициентов усиления соответственно первого-четвертого измерительных преобразователей, пятая группа выходов блока обработки подключена к входу управления второго коммутатора аналоговых сигналов, третий выход-вход блока обработки соединен с выходом-входом устройства контроля параметров, второй выход-вход блока обработки подключен к входу-выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом второго коммутатора аналоговых сигналов, первый-пятый входы которого подключены к выходам соответственно третьего, второго, первого, четвертого измерительных преобразователей и выходу контроля аналого-цифрового преобразователя, второй выход управляемого делителя напряжения соединен с информационным входом четвертого измерительного преобразователя, третий выход управляемого делителя напряжения подключен к входу второго ключа и к земельным входам (входам общего провода) первого-четвертого измерительных преобразователей, четвертый выход управляемого делителя напряжения дополнительно соединен с выходом второго ключа, пятый выход управляемого делителя напряжения подключен к входу третьего ключа, шестой выход управляемого делителя напряжения соединен с выходом третьего ключа и информационным входом второго измерительного преобразователя, седьмой выход управляемого делителя напряжения подключен к входу четвертого ключа, восьмой выход управляемого делителя напряжения соединен с выходом четвертого ключа, первый выход первого коммутатора аналоговых сигналов подключен к первому входу узла режимов работы, седьмой вход управляемого делителя напряжения соединен с выходом первого ключа, чей вход подключен к первому выходу измерительного источника питания постоянного напряжения, второй выход распределителя управляющих сигналов соединен со вторым входом узла режимов работы, первый-пятый выходы узла режимов работы подключены соответственно к второму-шестому входам управляемого делителя напряжения, первый выход управляемого делителя соединен со вторым выходом измерительного источника питания, девятый выход управляемого делителя подключен к информационному входу третьего измерительного преобразователя, третья группа входов узла режимов работы соединена с группой шин общих проводов устройства контроля параметров. Введение в устройство третьего и четвертого ключей, узла режимов работы, четвертого измерительного преобразователя, второго коммутатора аналоговых сигналов и то, что измерительные преобразователи имеют устанавливаемые коэффициенты усиления, аналого-цифровой преобразователь имеет выход контроля преобразования, части управляемого делителя напряжения параллельно подключены к входам измерительных преобразователей, управляемый делитель напряжения дополнительно соединен со вторым и третьим выходами первого коммутатора аналоговых сигналов и с несколькими общими проводами от узла режимов работы позволяет увеличить точность вычисления сопротивления изоляции, расширить диапазон измерения сопротивления и ограничить номинал выходного напряжения измерительного источника электропитания постоянного напряжения, обеспечивает проверку целостности цепи связи с объектом управления и выявляет наличие короткого замыкания в объекте управления, а также проверить исправность искрогасящих диодов в исполнительных элементах объекта управления. Работа устройства будет ясна из чертежей, представленных на фиг.1÷11: на фиг.1 представлена схема устройства контроля параметров; на фиг.2 – схема управляемого делителя напряжения; на фиг.3 – схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг.4 – схема измерительного преобразователя; на фиг.5 – схема первого коммутатора аналоговых сигналов; на фиг.6 – схема распределителя управляющих сигналов; на фиг.7 – схема блока обработки; на фиг.8 – схема узла режимов работы; на фиг.9.1-9.3 – алгоритм функционирования устройства; на фиг.10 – обобщенная схема измерений; на фиг.11 – схема подключения устройства контроля параметров к исполнительному элементу с искрогасящим диодом. Устройство контроля параметров (фиг.1) содержит первый и второй коммутаторы 1, 10 аналоговых параметров, измерительный источник 2 питания постоянного напряжения, первый-четвертый ключи 3, 6, 8, 12, управляемый делитель 5 напряжения, первый-четвертый измерительные преобразователи 7, 9, 13, 4, аналого-цифровой преобразователь 11, распределитель 14 управляющих сигналов, блок 15 обработки, задатчик 16 уставок, узел 17 режимов работы, входные шины 18 устройства подключены к соответствующим информационным входам 3-1…3-n коммутатора 1, третий вход-выход блока 15 соединен с входом-выходом 20 устройства, первая группа 1 выходов распределителя 14 подключена к входам 2 управления коммутатора 1, третий выход 3 распределителя 14 соединен с входом 2 управления ключа 3, четвертая группа 4 выходов распределителя 14 подключена к первой группе входов 10 управления делителя 5, пятый-седьмой выходы 5, 6, 7 распределителя 14 соединены соответственно с входами 2 управления второго-четвертого ключей 6, 8, 12, первый вход-выход 8 блока 15 подключен к первому входу-выходу 11 распределителя 14, первый-четвертый выходы 1-4 блока 15 соединены с входами 2 управления коэффициентами усиления соответственно первого-четвертого измерительных преобразователей 7, 9, 13, 4, пятая группа 5 выходов блока 15 подключена к входам 7 коммутатора 10, первый вход 7 блока 15 соединен с выходом задатчика 16, второй вход-выход 9 блока 15 подключен к входу-выходу 1 преобразователя 11, вход 2 преобразователя 11 соединен с выходом 6 коммутатора 10, первый выход контроля 3 преобразователя подключен к пятому входу 5 коммутатора 10, первый-четвертый входы 1÷4 коммутатора 10 соединены с выходами 1 соответственно преобразователей 13, 9, 7, 4, второй выход 2 делителя 5 подключен к входу 3 четвертого измерительного преобразователя 4, третий выход 3 делителя 5 соединен с входом 3 ключа 6 и входами 4 преобразователей 4, 7, 9, 13, выход 4 делителя 5 подключен к выходу 1 ключа 6 и входу 3 преобразователя 7, выход 5 делителя 5 соединен с входом 3 ключа 8, выход 6 делителя 5 подключен к выходу 1 ключа 8 и входу 3 преобразователя 9, выход 7 делителя 5 соединен с входом 3 ключа 12, выход 8 делителя 5 подключен к выходу 1 ключа 12, выход 1 источника 2 соединен с входом 3 ключа 3, выход 1 ключа 3 подключен к входу 16 делителя 5, выход 1 коммутатора 1 соединен с входом 6 узла 17 режимов работы, входные шины 19 общих проводов подключены к третьей группе 8-1÷8-m узла 17, выходы 1÷5 узла 17 соединены соответственно со вторым-шестым входами делителя 5, девятый выход 9 делителя 5 подключен к входу 3 преобразователя 13, вторая группа 2 выходов распределителя 14 соединена со второй группой 7 входов узла 17. Управляемый делитель 5 (фиг.2) состоит из резисторов 21÷26, 29, ключей 27, 28, к входу резистора 21 подключены входы 13, 16 делителя и выход 3 делителя, выход резистора 21 соединен с входом резистора 22, выходами 4 и 5 делителя, выход резистора 22 подключен к входу резистора 23 и к выходам 6 и 7 делителя, выход резистора 23 соединен с входом резистора 24 и выходом 8 делителя, выход резистора 24 подключен к входу резистора 25 и к выходу 9 и входу 14 делителя, выход резистора 25 соединен с выходом 2, входом 12 делителя и входом резистора 26, входами ключей 27, 28 и входом 11 делителя, шины входа 10 соединены соответственно – шина 10-1 с входом управления ключа 27, шина 9-2 – с входом управления ключа 28, выход ключа 27 подключен к выходу резистора 29, входу 15 и выходу 1 делителя 5, выход ключа 28 соединен с входом резистора 29. Аналого-цифровой преобразователь 11 (фиг.3) состоит из операционных усилителей 32-1, 32-2, узла 33 аналого-цифрового преобразователя, узла 34 цифрового выбора обратной связи, узла 30 управления и контроля, цифроаналогового преобразователя 31, вход-выход 1 преобразователя соединен с входом-выходом 3 узла 30 управления, вход 2 которого подключен к выходу 3 узла 33 преобразователя, выход 1 узла 30 соединен с входом цифроаналогового преобразователя 31, выход которого подключен к шине 3 выхода преобразователя 11, выход 4 узла 30 соединен с входом 1 узла 34, выход 5 узла 30 подключен к входу 4 узла 33 преобразователя, входы 1 и 2 которого соединены соответственно с выходами 1 усилителей 32-1 и 32-2, входы 2 которых подключены соответственно к выходам 2 и 3 узла 34, входы 3 усилителей 32-1 и 32-2 соединены соответственно с входными шинами 2-1 и 2-2 группового входа 2 преобразователя 11. Измерительный преобразователь 4, 7, 9, 13 (фиг.4) состоит из узлов 35-1, 35-2 защиты от перегрузок, операционных усилителей 36-1, 36-2, 36-3, резисторов 37-1÷37-4, узла 38 цифрового выбора связи, вход 3 измерительного преобразователя соединен с входом узла 35-1, вход 2 преобразователя подключен к входу 5 узла 38, вход 4 преобразователя соединен с входом узла 35-2, выходы узлов 35-1, 35-2 подключены соответственно к входам 2 усилителей 36-1, 36-2, входы 3 которых соединены соответственно с выходами 1 и 4 узла 38, выход усилителя 36-1 подключен к входу 2 узла 38 и входу резистора 37-1, выход усилителя 36-2 соединен с входом 3 узла 38 и входом резистора 37-3, выход резистора 37-1 подключен к входу резистора 37-2 и к входу 3 операционного усилителя 36-3, выход резистора 37-3 соединен с входом резистора 37-4 и входом 2 усилителя 36-3, выход резистора 37-2 подключен к выходу 1 усилителя 36-3 и к шине выхода 1 измерительного преобразователя, выход резистора 37-4 соединен с общей шиной заземления. Первый коммутатор 1 аналоговых сигналов (фиг.5) состоит из m групп оборудования (группа 1 – группа m), в состав каждой из которых входит дешифратор 40, регистр 41, реле 42-1…42-р с нормально открытыми контактами 39-1…39-р+1, к входам дешифратора 40 подключена многопроводная шина 2 кодовых сигналов адреса и команд, с входами каждых p контактов группы 39-1…39-р соединены входные шины параметров 3-1…3-m(p) от объекта контроля, выходы р контактов реле объединены между собой и подключены к входу p-го группового контакта реле, выходы m групповых контактов объединены между собой и соединены с выходной аналоговой шиной 1 параметра, выходы дешифратора 40 в каждой группе подключены к D-входам соответствующих разрядов регистра 41, общий сигнал строба 2-С из многопроводной шины соединен с С-входами каждого разряда регистра 41, выходы р+1 разрядов регистра 41 подключены к входам соответствующих p реле разрядов и к р+1-му реле группы 42. Распределитель 14 управляющих сигналов (фиг.6) состоит из задатчика 43 адреса, регистра 44 базового адреса, регистра 45 состояния контактов, буфера 46 адреса, селектора 47 адреса распределителя 14, регистра 48 управляющего слова, дешифратора 49 номера столбца, матрицы 50 реле, дешифратора 51 адреса, буфера 52 данных, дешифратора 53 номера строки, буфера 54 управляющих сигналов, приемопередатчика 55 данных, регистра 56 состояния и управления, узла 57 управления формированием адреса матрицы, буфер 46 подключен к группе разрядов адреса общей шины 1 входа-выхода своими входами-выходами 3, первый выход буфера 46 соединен с первым входом 1 селектора 47, второй выход буфера 46 подключен к первому входу 6 дешифратора 51, выход задатчика 43 соединен с вторым входом селектора 47 и с первым входом регистра 44, второй вход которого подключен к первому выходу дешифратора 51, второй выход которого соединен с первым входом регистра 45, первая группа выходов матрицы 50 подключена ко второму входу регистра 45, выход 3 селектора 47 соединен с первым входом 5 буфера 54 и со вторым входом 5 дешифратора 51, третий выход дешифратора 51 подключен ко второму входу регистра 48, к первому входу буфера 52 и ко второму входу узла 57, четвертый выход дешифратора 51 соединен с первым входом регистра 56, первый выход буфера 54 подключен к третьему входу регистра 48 и к первому входу узла 57, второй выход буфера 54 соединен с первым входом приемопередатчика 55 и со вторым входом буфера 52, первая группа выходов регистра 48 подключена к первым входам дешифраторов 53 и 49, к третьему входу буфера 52 и к третьему входу узла 57, первый выход 3 регистра 56 соединен с четвертым входом 5 узла 57, первый и второй выходы 4 и 6 которого подключены соответственно ко вторым входам дешифраторов 49, 53 и регистра 56, выходы дешифраторов 49 и 53 соединены соответственно с первой и второй группами 4 и 3 входов матрицы 50, выходы 2 матрицы 50 – суть выходные сигналы 1-7 управления распределителя 14, вторые входы 4 и третий выход 3 буфера 54, первые входы-выходы 3 приемопередатчика 55 и буфера 46 являются входами-выходами распределителя 14 со стороны шины связи с блоком 15 обработки устройства, внутренняя локальная шина распределителя 14 подключена ко вторым входам-выходам приемопередатчика 55, первым входам-выходам регистра 56, к первой группе выходов буфера 52, к первой группе входов регистра 48, к первой группе выходов регистра 44, к первой группе выходов регистра 45. Блок 15 обработки (фиг.7) состоит из узла 58 согласования связи с распределителем 14 управляющих сигналов, узла 59 оперативной памяти, арбитра 64 доступа к памяти, буфера 61 адреса, двухпортовой памяти 62, однокристальной ЭВМ 60, параллельной шины, узла 65 приемопередатчика и гальванической развязки, группа входов-выходов 1 и 2 узла 58 образует множество шин входа-выхода 8 связи с распределителем 14, первый вход-выход узла 62 и четвертый вход-выход ЭВМ 60 соединены соответственно с адресной, информационной и командной частями шины, второй вход-выход памяти 62 подключен к четвертому входу-выходу 4 узла 58, первому входу-выходу узла 59 и первому входу буфера 61, третий вход-выход памяти 62 соединен с третьим входом-выходом узла 58 и вторым входом-выходом узла 59, второй выход буфера 61 подключен к третьему входу арбитра 64, пятый и четвертый входы которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами ЭВМ 60, первый и второй выходы арбитра 64 подключены к соответствующим шестому и пятому входам узла 58, первый вход ЭВМ 60 соединен с седьмым входом блока 15 обработки, седьмой-одиннадцатый выходы ЭВМ 60 подключены к соответствующим выходам 1-5 блока 15 обработки, пятый вход-выход ЭВМ 60 соединен с первым входом-выходом узла 65, второй вход-выход которого подключен к шестому входу-выходу блока 15, шестой вход-выход ЭВМ 60 соединен с девятым входом-выходом блока 15. Узел 17 режимов работы (фиг.8) состоит из десяти ключей 63-1÷63-10, вход 3 узла 17 подключен к входам 1 ключей 63-1, 63-2, 63-3, входы 3 управления которых соединены соответственно с входами 7-1, 7-2, 7-3 групповой шины управления 7 узла 17, выходы 2 ключей 63-3 и 63-2 подключены соответственно к выходам 1 и 2 узла 17, выход 2 ключа 63-1 объединен с выходом 2 ключа 63-4 и соединен с выходом 4 узла 17, выход 2 ключа 63-7 объединен с выходами 2 ключей 63-8, 63-9, 63-10 и подключен к входам 1 ключей 63-4, 63-5, 63-6, выходы 2 ключей 63-5, 63-6 соединены соответственно с выходами 5 и 6 узла 17, входы 3 управления ключей 63-4÷63-10 подключены соответственно к входам 7-4÷7-10 групповой шины управления 7 узла 17, вход 1 ключа 63-7 соединен с шиной общего провода узла 17, входы 1 ключей 63-8÷63-10 подключены соответственно к шинам 8-1, 8-2, 8-3 общих проводов и 3 схем измерений. Схема алгоритма функционирования устройства (фиг.9) содержит следующие обозначения для функциональных узлов и условных вершин: 66 – начать процесс контроля с определения напряжения на входе преобразователя 4 (ИП4); 67 – работать в режиме вычисления сопротивления изоляции? 68 – напряжение на входе преобразователя 4 меньше порога точности измерения преобразователя 4? 69 – вычислить 70 – разомкнуть КУ4 (открыть ключ 12); 71 – определить напряжение на входах преобразователей 13 и 4; 72, 78, 86 – напряжение на входе преобразователя 13 меньше верхнего допустимого предела преобразователя 13? 73 – вычислить 74 – напряжение на входе преобразователя 13 меньше нижнего допустимого предела измерения преобразователя 13? 75 – вычислить 76 – разомкнуть КУ3 (открыть ключ 8); 77, 82 – измерить напряжение на входах преобразователей 9 (ИП2), 13 (ИП3), 4 (ИП4); 79 – напряжение на входе преобразователя 13 меньше порога точности измерения? 80, 88 – напряжение на входе преобразователя 9 меньше диапазона измерения; 81 – замкнуть КУ6; 83 – вычислить 84 – вычислить 85 – вычислить 87 – вычислить 89 – вычислить 90 – вычислить 91 – вычислить 92 – Rдоп лежит в диапазоне коррекции R* изол {100 МОм, 4500 МОм}? 93 – вычислить 94 – передать результат вычислений Rизол в систему верхнего уровня или на средство отображения; 95 – замкнуть КР1, КР5 УРР (17) и КУ5 УДН (5); 96 – определить напряжение на входах ОП1, UП2, UП4; 97 – 98, 136 – УКП неисправно; 99 – определить напряжение на входе UП3; 100 – UП3 101 – вычислить 102 – вычислить 103 – разомкнуть КР1, КР5 в УРР(17), КУ5 в УДН (5); 104 – замкнуть КР3, КР6 УРР (17); 105, 133 – задержка 5 с; 106 – определить напряжение UП4; 107 – (UП4)<300 мВ; 108 – вычислить: 109 – разомкнуть КУ4 в УДН(5); 110 – определить напряжение UП3 и UП4; 111 – UП3<1 B? 112 – вычислить: 113 – UП3<50 мВ? 114 – вычислить: 115 – разомкнуть КУ3 в УДН (5); 116, 123 – определить напряжение на входах ИП2, ИП3, ИП4; 117 – UП3<1 В? 118 – UП2<1 В? 119 – UП3<610 мВ? 120 – вычислить: 121 – вычислить: 122 – замкнуть КУ6 УДН (5); 124 – вычислить: 125 – (UП3)<1 В? 126 – вычислить: 127 – (UП2)<1 В? 128 – вычислить: 129 – вычислить: 130 – вычислить 131 – проверка диода необходима? 132 – замкнуть КР2, КР4, УРР (17) и КУ5 УДН (5); 134 – определить напряжение UП1, UП2, UП3; 135 – 137 – определить напряжение UП4; 138 – 0,4 В0,6 В;п4 139 – диод исправен; 140 – диод неисправен; 141 – разомкнуть КР2, КР4 УРР (17), КУ5 УДН (5). На фиг.10 представлена обобщенная схема измерений, иллюстрирующая процесс определения сопротивления изоляции, проверки целостности цепей исполнительных элементов и шунтирующих их диодов. Схема содержит следующие узлы: – измерительный источник постоянного напряжения ИИПН (2) (обозначение по фиг.1); – управляемый делитель 5 напряжения УДН (5), содержащий резисторы R1÷R7 (соответственно узлы 21, 22, 23, 25, 26, 29, 24), контакты управления КУ5, КУ6 (соответственно узлы 27, 28), (обозначения по фиг.2); – контакты управления КУ1÷КУ4, функционально соответствующие ключам 3, 6, 8, 12 устройства контроля параметров (обозначения по фиг.1); – контакты управления режимами КР1÷КР10, функционально соответствующие ключам 63-1÷63-10 узла режимов работы УРР (1) (обозначения по фиг.8); – контакты подключения внешних цепей от входов 1÷pm, через контакты К1÷Кр групп 1÷m (соответственно контакты 39-1÷39-р групп 1÷m) коммутатора аналоговых сигналов КАС (1) (обозначения по фиг.5), групповые контакты общие Кр+1 (39р+1) групп 1÷m). В схеме измерений первый (положительный) выход ИИПН2 соединен с первым входом контакта К1 (3), второй вход которого подключен к первым входам резистора R1 (21), контакта 2 (6), первого-четвертого измерительных преобразователей ИП1÷ИП4 (7, 9, 13, 4) и третьему выходу УРР (17), с которым объединены вторые выходы контактов КР1 (63-1) и КР4 (63-4), второй вход резистора R1 (21) соединен со вторым входом контакта КР2 (6), вторым входом первого преобразователя ИП (7), первым входом контакта КР3 (8) и первым входом резистора R2 (22), второй вход которого подключен ко второму входу контакта КУ3 (8), первому входу резистора R3 (23), первому входу контакта КУ4 (12) и второму входу второго преобразователя ИП2 (9), второй вход резистора R3 (23) соединен со вторым входом контакта КУ4 (12) и первым входом резистора R7 (24), второй вход третьего преобразователя ИП3 (13) подключен ко второму входу резистора R7 (24), первому входу резистора R4 (25) и через четвертый выход УРР (17) со вторым входом контакта КР5 (63-5), второй вход резистора R4(25) соединен с первым входом резистора R5 (26), вторым входом четвертого преобразователя ИП4 (4) и через второй выход УРР (17) со вторым входом контакта КР2 (62-2), второй вход резистора R5 (26) подключен к первым входам контактов КУ5 (27), КУ6 (28) и через первый выход УРР (17) ко второму входу К3 (63-3), второй вход контакта КУ5 (27) объединен со вторым входом резистора R6 (29), соединен со вторым (отрицательным) выходом ИИПН (2) и через пятый выход УРР (17) со вторым входом контакта КР6 (63-6), первый вход резистора R6 (29) подключен ко второму входу контакта КУ6 (28), первые выходы групповых контактов К(р+1) групп 1…m коммутатора КАС1 объединены между собой и соединены через вход 6 УРР (17) с объединенными между собой первыми входами контактов КР1 (63-1) ÷ КР3 (63-3), первые входы контактов КР4 (63-4) ÷ КР6 (63-6) объединены между собой и подключены к объединенным между собой вторым входам контактов КР7 (63-7) ÷ КР10 (63-10), первые входы которых соединены соответственно с шинами корпуса устройства контроля параметров, входами трех общих проводов из контуров внешних схем измерений, вторые входы групповых контактов К(р+1) групп 1…m коммутатора КАС (1) подключены через контакты К1÷Кр групп к входам 1…mp коммутатора КАС (1) и соответственно к цепям внешних подключений контролируемых параметров. Работа устройства контроля параметров (фиг.1) начинается с последовательных проверок на исправность составных частей устройства. Проверки проводятся по программам, заложенным в однокристальной ЭВМ 60 блока 15 обработки. Вначале проверяется исправность «ядра» УКП: коммутатора 10 аналоговых сигналов, АЦП11, распределителя 14 управляющих сигналов, блока 15 обработки. С этой целью из памяти ЭВМ 60 выдается последовательность команд, образующая тест самопроверки исправности блока 15, тест проверки АЦП11 от внутренних сигналов с передачей их через коммутатор 10, тест проверки распределителя 14. Критерием исправности является правильность прохождения программ тестовых задач и сравнение их результатов с проверочными значениями в ЭВМ 60. После положительного результата проверок устройства контроля параметров на исправность выбирается режим его работы. Код режима находится в ЭВМ 60. Три основных режимы устройства: – проверка сопротивления изоляции контролируемых цепей; – проверка целостности цепей исполнительных элементов; – проверка исправности шунтирующих диодов исполнительных элементов. Любой из этих режимов выполняется независимо от другого. Для удобства описания работы устройства контроля параметров состояния всех управляющих ключей во всех режимах работы приведены в табл.1.
Исходное состояние управляющих ключей после проверки работоспособности устройства контроля параметров следующее: КУ1 (3) – открыт; КУ2 (6), КУ3 (8), КУ4 (12) – замкнуты, КУ5 (24), КУ6 (25) – открыты. Все разряды регистра 36 в коммутаторе 5 имеют нулевой потенциал. Проверка сопротивления изоляции контролируемой цепи включает следующие этапы: – определение напряжения питания Uпит; – подключение коммутатора 1 контролируемой цепи к делителю 5 напряжения с разомкнутыми контактами; – определение сопротивления изоляции схемы проверки Rдоп; – подключение контролируемой цепи к делителю 5 напряжения; – определение величины сопротивления изоляции контролируемой цепи R* изол; – уточнение значения сопротивления изоляции R* изол, с учетом Rдоп-Rизол; – сравнение значения Rизол с уставкой; – передача результатов вычисления значений Rизол и сравнения с уставкой в систему верхнего уровня. При проверке напряжения питания изменяется состояние контактов двух реле – управляющих ключей. КУ1 замыкается (на вход ключа 2 подается единичный потенциал из распределителя 14), КУ5 (24) замыкается, напряжение источника 2 через делитель, образованный резисторами 4, 7 и 5 (узлы 25, 24 и 26 в делителе 5) с выходов 1 и 2 делителя 5, устанавливает потенциал (UП4)* на входе преобразователя 4. По схеме делителя из R4, R7 и R5 потенциал (UП4)* равен
Контрольный потенциал с выхода измерительного преобразователя 4 через коммутатор 10 (адрес установлен с блока 15) поступает в АЦП11, передается в ЭВМ 60 блока 15. В ЭВМ 60 вычисляется значение Uпит
Его величина должна лежать в интервале (Uпит– После этого проверяется качество шунтирования резисторов R1, R2, R3 (соответственно узлы 21, 22, 23 в делителе 5) контактами реле КУ2, КУ3, КУ4 (соответственно ключами 6, 8, 12) и определяется значение напряжений (UП1)*, (UП2)*, (UП3)*, подаваемых на входы измерительных преобразователей 7, 9, 13. Подаваемые напряжения должны быть меньше После проверки величины Uпит, в случае нахождения его значения в допустимом интервале напряжения, размыкается контакт реле КУ5 и продолжается проверка исправности УКП. В противном случае формируется соответствующий сигнал неисправности. Вычисляется значение сопротивления изоляции схемы проверки Rдоп. Вначале размыкается КУ2 (открывается первый ключ 6), и напряжение с резистора R1 (узел 21 делителя 5) подается через первый измерительный преобразователь 7, коммутатор 10 в АЦП 11, где преобразуется в цифровой код, соответствующий напряжению UП1 на входе первого преобразователя. Этот цифровой код записывается в память ЭВМ 60 блока 15. В ЭВМ 60 вычисляется Rдоп по формуле (3)
где Uпит – напряжение питания, рассчитанное в (2); UП1 – напряжение (в вольтах) на входе первого преобразователя 7; Rдоп – входное сопротивление контролируемых индивидуальных цепей при разомкнутых контактах реле. Вычисление Rдоп на входах второго и третьего преобразователей (узлы 9 и 13) не производится вследствие малых токов и малого падения напряжения на втором и третьем резисторах (узлы 20 и 21 в делителе 5), а также малых коэффициентов усиления второго и третьего преобразователей 9 и 13 (до 10 в отличие от коэффициента усиления – до 100 – в первом преобразователе 7). Кроме того, при вычислении Rдоп необходимо учитывать входное сопротивление изоляции контролируемых индивидуальных цепей через открытые контакты реле 39 в коммутаторе 1 (пример для первой группы входов К-1…K-p). Подключение групп контролируемых цепей организуется занесением единичного значения в соответствующие разряды регистра 41 коммутатора 1. Если при подключении какой-нибудь группы контактов 39 (1÷р+1) При значении Для практики Определение сопротивления контрольного резистора R6 является завершающим этапом проверки работоспособности УКП. R6 подключается к схеме измерения вместо внешних цепей сопротивления изоляции. Состояния реле и их контактов управления следующие: КУ1 замкнут (реле 1 и соответствующий ему ключ 3 включены), КУ2÷КУ4 замкнуты (реле 2÷4 с нормально замкнутыми контактами отключены, и соответствующие ему ключи 6, 8, 13 открыты), КУ5 разомкнут (реле 5 отключено, и соответствующий ему ключ 24 закрыт). Все контакты реле подключения внешних цепей 1÷mp в коммутаторе 1 разомкнуты. Открывается ключ 25, т.е. включается реле 6, его контакт КУ6 устанавливается в замкнутое состояние. Определение вспомогательного параметра Rдоп перед проверкой сопротивления изоляции закончено. Вначале измеряется напряжение на R4 (узел 25 в делителе 5) на входе измерительного преобразователя 4 (UП4). Это напряжение определяется потенциалом с R4 в делителе напряжения, образованном резисторами R4, R5, R7
Напряжение Uпит измерено на предыдущем этапе проверок по формуле (2). Величина R6*, измеренная на основании определения UП4 из (4), равна
Подставляя значение Uпит, измеренное на основании предыдущего цикла определения (UП4)* в формуле (2), получаем
Однако измерение на R4 недостаточно точно, результат занимает малую часть разрядной сетки. Размыкается КУ4, подключается третий измерительный преобразователь, замеряется входное напряжение UП3
Одновременно этим проверяются исправности третьего измерительного преобразователя. Далее размыкается КУ3, замыкается КУ4. Этим резистор R2 подключается ко второму измерительному преобразователю ИП2, резистор R3 исключается из цепи измерений. Замеряется входное напряжение UП2 на входе второго измерительного преобразователя. Вычисляется величина R6 с помощью ИП2
При этом же проверяется исправность второго измерительного преобразователя. Измерение потенциала UП1 используется только для вычисления Rдоп, и на этом этапе проверки работоспособности УКП не используется. Полученные значения R6* корректируются с учетом Rдоп по формуле (3) в том случае, если значение Rдоп лежит в пределах
После проверки входимости результатов измерений R6 в интервалы допустимых значений Где
В конце проверки все реле, кроме KУ1 (КУ1 замкнут), должны быть установлены в исходное состояние. Сообщения о результатах проверок (значения Uпит, Rдоп, R6) и итоговые сообщения «УКП ГОТОВО К РАБОТЕ» или «УКП НЕИСПРАВНО» передаются из блока 15 по входам-выходам 18 в подключаемое средство отображения или в систему управления высшего уровня. Алгоритм определения сопротивления изоляции контролируемой цепи R*изол представлен на фиг.9 (позиции 68-93). Определение сопротивления изоляции контролируемой цепи R*изол без учета Rдоп ведется последовательным измерением напряжений на входах четвертого, третьего и второго измерительных преобразователей UП4, UП3, UП2 (соответственно преобразователи 4, 13, 9 на фиг.1) с анализом результата измерений. В зависимости от величин UП2÷UП4 и их соотношений с диапазоном измерений, порогом точности измерений, допустимого нижнего предела измерений (условные вершины 68, 72, 74, 79, 80, 86, 88, 92 на граф-схеме алгоритма измерений в фиг.9), производится переход от измерительных преобразователей с меньшими возможностями измерения потенциалов (UП4) к преобразователям, позволяющим оценивать большие величины сопротивлений изоляции (UП3 и UП2 соответственно). При этом первый измерительный преобразователь (узел 7 на фиг.1) не используется в процессе измерений сопротивления изоляции, так как его задача – измерения Rдоп – очень больших величин сопротивления. В случае, если возможности второго и третьего измерительных преобразователей исчерпаны и ток через резисторы R2 и R3 так мал, что образующиеся потенциалы UП2 и UП3 лежат ниже порога точности, требуемая точность не хуже 5%, то в процесс измерений включается резистор R6 (узел 28 в делителе 5). Использование R6 как контрольного сопротивления и как дополнительного резистора для увеличения точности измерения является особенностью предлагаемого УКП. Посредством включения КУ6 (ключ 25 в делителе 5) резистор R6 оказывается включенным параллельно R*изол и образующееся сопротивление В табл.2 представлены все варианты вычисления R* изол (функциональные узлы 67, 68, 69, 71, 73, 74, 75, 79, 80, 81, 82, 85, 87, 88, 89, 91 на ГСА алгоритма вычислений сопротивления изоляции – фиг.8). Коррекция величины значения сопротивления изоляции ведется с учетом Rдоп, в том случае, если Rдоп лежит в интервале {100 МОм, 4500 МОм}:
При проверке целостности и сопротивления цепи исполнительных элементов последовательно выполняют: 1) подключение коммутатора, на вход которого подключена проверяемая цепь, замыкая контакты К(р+1) соответствующей группы КАС1; 2) алгоритм определения напряжения питания Uпит; 3) алгоритм определения сопротивления Rдоп; 4) подключение контролируемой цепи к УДН 5 через вход в КАС1, соответствующий входу, на который подается проверяемая цепь; 5) алгоритм определения сопротивления цели (R*цепи), по алгоритму, представленному на фиг.9 (вершины 95÷141); 6) уточнение значения сопротивления цепи (R* цепи) с учетом Rдоп.(вершины 102 и 108, 120, 128, 121, 129); 7) уточнение значения сопротивления с учетом сопротивления линии связи (выполняется только при проверке целостности цепи); 8) сравнение с уставкой. Перед началом определения напряжения питания (Uпит) и Rдоп замыкают контакты реле КР3 (63-3) и КР (63-6) УРР17. Определение Uпит и Rдоп производится для каждого коммутатора один раз после его подключения. По окончании определения Uпит и Rдоп размыкают контакты реле КР3 (63-3) и К6 (63-6) УРР (17). В алгоритме вычисления R цепи можно отметить следующее: – (UП4)* – значение напряжения в вольтах на входе ИП (4), определяемое, как было описано выше; – (UП1), (UП2), (UП3), (UП4) – значения напряжения в вольтах на входах преобразователей ИП1 (7), ИП2 (9), ИП3 (13), ИП4 (4), определяются с точностью, равной ±0,05% от диапазона изменения аналогового сигнала на входе преобразователя; – по окончании выполнения алгоритма проверки сопротивления цепи, контакты реле КУ3, КУ4, КУ5 и КУ6 УДН (5), контакты реле КР1, КР3, КР4, КР5 и КР6 УРР (17) устанавливаются в исходное состояние, приведенное в табл.1.
В проверку исправности УКП включается программа определения короткого замыкания (К3) при проверке целостности цепи, выполняемая после определения сопротивления контрольного резистора R6 (29). Проверка К3 выполняется как проверка целостности цепи. При этом подключения «общего провода» цепи не производят, контакты реле КР8 (63-8 – общий 1), КР9 (63-9 – общий 2) и КР10 (63-10 – общий 3) УРР (17) разомкнуты. Подключение групп 1-m КАС (1) к УДН (5) замыканием контактов К(р+1) не производят. Имитируется короткое замыкание посредством установки КР4 (63-4) и КР5 (63-5) УРР (17) в замкнутое состояние. Проверка прошла, если полученное R цепи<10 Ом (корректировка значения с учетом линии связи не производится. По окончании проверки К3 контакты реле УДН (5), КАС (1) и УРР (17) устанавливаются в исходное состояние, приведенное на фиг.10. Проверка исправности диода в контролируемой цепи (вершины 132÷141 на фиг.9) производится в случае необходимости, если исполнительный элемент зашунтирован. Перед началом проверки исправности диода подключают «общий провод» проверяемой цепи к УДН (5), замыкая контакты одного из реле КР8 (63-8 – общий 1), КР9 (63-9 – общий 2) или КР10 (63-10 – общий 3) в УРР (17). Информация о соответствии между номером проверяемой цепи и номером цепи и номером общего провода поступает из системы верхнего уровня. Подключают КАС (1), на вход группы которого подключена проверяемая цепь, замыкая К(р+1) соответствующей группы. Выполняют определение напряжения литания (Uпит), замыкают контакты КР3 (63-3) и КР6 (63-6) УРР (17). Определение Uпит производится для каждой группы 1÷m один раз, после его подключения. По окончании определения Uпит размыкают контакты КР3 и КР6 УРР (17). Перед началом проверки исправности диода подключают контролируемую цепь к УДН (5), замыкая контакты, соответствующие входу i (1, p), на который подается проверяемая цепь группы j (1? М). В алгоритме проверки исправности диода можно отметить следующее: – (UП1), (UП2), (UП3), (UП4) – значения напряжений в вольтах на входах преобразователей ИП1 (7), ИП1 (7), ИП4 (4), ИП3 (13), они определяются с точностью, равной ±0,05% от диапазона изменения аналогового сигнала на входе преобразователя; – контакты КР2 (63-2) и КР4 (63-4) УРР(17), КУ5 УДН (5) могут быть замкнуты один раз, перед началом проверки исправности диода в первой из проверяемых цепей, подключенных к данной группе j, и разомкнуты по окончании проверки исправности диода по всем заданным цепям. Заявляемое устройство может быть реализовано в следующем виде. На фиг.2 делителя напряжения резисторы 19÷23 соответственно имеют пропорции номиналов 100; 75; 3,2; 0,69; 1,38, 0,069. Резистор R6 – 3 МОм. Ключи 24 и 26 – контакты реле от реле распределителя 14 управляющих сигналов. Аналого-цифровой преобразователь 11 (фиг.3) имеет узлы, реализованные на микросхемах, указанных ниже. Узел 27 управления и контроля – на микроконтроллере MB 90 F5916GPE фирмы Fujitsu; цифроаналоговый преобразователь 28 – на микросхеме AD5542AR фирмы Analog Devises; операционные усилители 29-1, 29-2 – на микросхеме OP2177AD фирмы Analog Devises; аналого-цифровой преобразователь 30 – на микросхеме AD7894 фирмы Analog Devises; узел цифрового выбора обратной связи – на микросхеме PGA206 фирмы BURR-BROWN. Коммутатор 10 аналоговых сигналов реализован на микросхеме ADG 408 BR фирмы Analog Devises Первый-четвертый измерительные преобразователи 7, 9, 13, 4 (фиг.4) реализованы на микросхеме PG 204 фирмы BURR-BROWN. Установленные диапазоны измерений и коэффициенты усиления у первого-четвертого измерительных преобразователей (преобразователи 7, 9, 13, 4 (на фиг.1) представлены в табл.3.
Коммутатор аналоговых сигналов 1 (фиг.5) реализован на контактах реле 39, тип реле 38 – D2A050000 фирмы COSMO ELECTRONICS CORPORATION. Регистр 37 реализован на микросхемах КР1554ТМ8. Дешифратор 36 – на микросхемах КР1554ИД7. Коммутатор 1 организован на нескольких модулях, каждый из которых коммутирует входные цепи сопротивлений изоляции в пределах группы. Распределитель 14 управляющих сигналов (фиг.6) может быть представлен как набор узлов, реализованных следующим образом: регистр 41 базового адреса – на микросхемах КР1534АП5, К555ИР30, регистр 42 состояния контактов – на микросхемах КР1554ТЛ2, К555ЛА13, буфер 43 адреса – на микросхемах типа К555ИП6, КР1554АП6, селектор 44 адреса – на микросхеме типа КР1554СП1, дешифратор 46 адреса – на КР1554ИД7, регистр 45 управляющего слова – на КР1554ИР23, дешифратор 48 номера столбца – на микросхеме КР1554ИД7, матрица 47 реле – на реле типа РПС 32, буфер 49 данных – на микросхеме К533АП5, дешифратор 50 номера строки – на микросхеме КР1554ИД7, буфер 51 управляющих сигналов – на микросхеме К1544ТР2, приемопередатчик 52 данных – на микросхемах К555ИП6, регистр 53 состояния и управления на микросхемах КР1544ТР2, К555ЛА13, узел 54 формирования адреса матрицы – на микросхеме К555АГ3. Задатчик 40 адреса организуется монтажом на генмонтажной плате. Блок 15 обработки (фиг.7) может быть представлен как набор узлов, реализованных следующим образом: узел 55 согласования связи – на микросхемах К555ЛА13, КР1554ТЛ2, КР1554ЛИ1, КР1554ЛН1, КР1554ЛЕ1, КР1554ТМ2, КР1554ЛА3, К555ИП6; узел 56 оперативной памяти – на КР1554АП3; буфер 58 адреса – на КР1554АП5; узел 59 двухпортовой памяти – на КР1802ИР1; ЭВМ 60 – на процессоре СРС20302 фирмы Fastwel; параллельная шина 61 типа Compact PCI, узел 62 приемопередатчика и гальванической развязки входит в состав ЭВМ 60. Задатчик 16 уставок реализован в перепрограммируемой памяти ЭВМ 60. Измерительный источник 2 напряжения имеет номинал выходного напряжения 27±0,135 В, входное напряжение 220 В, если УКП изготовлено в переносном варианте, при нахождении УКП в системе – входное напряжение = 24 В. Соответственно варианты использования источников – фирмы ХР и Lambda (Nemic Lambda Ltd) [4]. Данные о микросхемах содержатся в [3-7]. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность систем контроля и управления, в которые входит устройство контроля параметров за счет быстрой проверки сопротивления изоляции электрических силовых цепей и цепей управления. Структура устройства позволяет иметь в системе их несколько, радиально связывая по шине 18. Устройство повышает функциональную надежность системы контроля и управления, так как не только определяет, находится ли сопротивление изоляции контролируемой цепи в пределах допустимых значений, но и вычисляет достаточно точно его величину, позволяя прогнозировать время исправной работы системы. Кроме того, проверяя целостность цепи связи с объектом управления и наличие короткого замыкания в конкретном объекте управления, устройство служит средством определения функциональной готовности комплекса контроля и управления к работе. Контроль параметров сопротивления изоляции позволяет прогнозировать ресурс надежности коммуникаций (кабельных соединений) между комплексами контроля и управления и объектами управления, силовых цепей питания внутри как устройств комплекса, так и обеспечиваемых технологических агрегатов объекта управления. Источники информации 1. А.с. СССР №962864, кл. 605В 23/02 1982. 2. Патент РФ №RU 2106679 C1, кл. G05В 23/02 1996 (прототип). 3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник (С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др./Под редакцией С.В.Якубовского) – М.: Радио и связь, 1989. 4. Логические ИС КР153, КР1554: Справочник в 2 частях. (И.И.Петровский, А.В.Прибыльский, А.А.Троян, B.C.Чувелев) – М.: Бином, 1993. 5. Прософт www.prosoft.ru. Краткий каталог продукции ПРОСОФТ 2005/2006 (11.0). 6. COSMO ELECTRONICS CORPORATION, www.cosmo-ic.com., Каталог продукции. 7. BURR-BROWN CORPORATION www.dodeca.ru, Каталог продукции.
Формула изобретения
1. Устройство контроля параметров, содержащее распределитель управляющих сигналов, коммутатор аналоговых сигналов, блок обработки, задатчик уставок, управляемый делитель напряжения, измерительный источник питания постоянного напряжения, три измерительных преобразователя, аналого-цифровой преобразователь, два ключа, первая группа выходов распределителя управляющих сигналов подключена к входу управления коммутатора аналоговых сигналов, третий выход распределителя управляющих сигналов соединен с входом управления первого ключа, четвертая группа выходов распределителя управляющих сигналов подключена к первой группе входов управления управляемого делителя напряжения, пятый выход распределителя управляющих сигналов соединен с входом управления второго ключа, выход второго ключа подключен к информационному входу первого измерительного преобразователя, выход задатчика уставок соединен с первым входом блока обработки, входы устройства контроля параметров подключены к входу коммутатора аналоговых сигналов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит третий и четвертый ключи, четвертый измерительный преобразователь, второй коммутатор аналоговых сигналов, узел режимов работы, шестой и седьмой выходы распределителя управляющих сигналов соединены соответственно с входами управления третьего и четвертого ключей, первая группа входов-выходов блока обработки подключена к первой группе входов-выходов распределителя управляющих сигналов, первый-четвертый выходы блока обработки соединены с входами управления коэффициентов усиления соответственно первого-четвертого измерительных преобразователей, пятая группа выходов блока обработки подключена к входу управления второго коммутатора аналоговых сигналов, третий выход-вход блока обработки соединен с входом-выходом устройства контроля параметров, второй выход-вход блока обработки подключен к входу-выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом второго коммутатора аналоговых сигналов; первый-пятый входы которого подключены к выходам соответственно третьего, второго, первого и четвертого измерительных преобразователей и к выходу контроля аналого-цифрового преобразователя, второй выход управляемого делителя напряжения соединен с информационным входом четвертого измерительного преобразователя, третий выход управляемого делителя напряжения подключен к входу второго ключа и к земельным входам (входам общего провода) первого-четвертого измерительных преобразователей, четвертый выход управляемого делителя напряжения дополнительно соединен с выходом второго ключа, пятый выход управляемого делителя напряжения подключен к входу третьего ключа, шестой выход управляемого делителя напряжения соединен с выходом третьего ключа и информационным входом второго измерительного преобразователя, седьмой выход управляемого делителя напряжения подключен к входу четвертого ключа, восьмой выход управляемого делителя напряжения соединен с выходом четвертого ключа, выход первого коммутатора аналоговых сигналов подключен к первому входу узла режимов работы, седьмой вход управляемого делителя напряжения соединен с выходом первого ключа, чей вход подключен к первому выходу измерительного источника питания постоянного напряжения, второй выход распределителя управляющих сигналов соединен со вторым входом узла режимов работы, первый-пятый выходы узла режимов работы подключены соответственно к второму-шестому входам управляемого делителя напряжения, первый выход управляемого делителя соединен с вторым выходом измерительного источника питания, девятый выход управляемого делителя подключен к информационному входу третьего измерительного преобразователя, третья группа входов узла режимов работы соединена с группой шин общих проводов устройства контроля параметров. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый делитель напряжения содержит семь резисторов и два ключа, второй вход управляемого делителя напряжения соединен с выходом пятого резистора, входами первого и второго ключей, входы управления которых подключены к соответствующим шинам первой группы входов управляемого делителя напряжения, выход второго ключа соединен с входом шестого резистора, чей выход и выход первого ключа объединены и подключены к первому выходу и шестому входу управляемого делителя напряжения, вход пятого резистора соединен с вторым выходом и третьим входом управляемого делителя и с выходом четвертого резистора, вход которого подключен к девятому выходу и пятому входу управляемого делителя напряжения и к выходу седьмого резистора, чей вход соединен с восьмым выходом управляемого делителя напряжения и с выходом третьего резистора, чей вход подключен к шестому и седьмому выходам управляемого делителя напряжения и выходу второго резистора, вход которого соединен с выходом первого резистора и четвертым и пятым выходами управляемого делителя напряжения, вход первого резистора подключен к четвертому и седьмому входам и третьему выходу управляемого делителя напряжения. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аналого-цифровой преобразователь содержит узел аналого-цифрового преобразователя с программируемым коэффициентом усиления, цифроаналоговый преобразователь, управляемый дифференциальный усилитель, узел управления и контроля такие, что вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом управляемого дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу узла аналого-цифрового преобразования, чей выход соединен с первым входом узла управления и контроля, первый выход которого подключен к входу управления коэффициентом усиления узла аналого-цифрового преобразователя, второй выход узла управления и контроля соединен с входом управления усилителя, третий выход узла управления и контроля подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с выходом контроля аналого-цифрового преобразователя, вход-выход узла управления подключен к выходу-входу аналого-цифрового преобразователя. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый коммутатор аналоговых сигналов содержит m групп оборудования, в состав каждой из которых входит дешифратор, регистр и р+1 реле с нормально открытыми контактами, к входам дешифратора подключена много проводная шина кодовых сигналов адреса и команд, с входами каждых р контактов группы соединены входные шины параметров от объекта контроля, выходы р контактов реле объединены между собой и подключены к входу р+1-го группового контакта реле, выходы m групповых контактов объединены между собой и соединены с выходной аналоговой шиной параметра, выходы дешифратора в каждой группе подключены к D-входам соответствующих разрядов регистра, общий сигнал строба из многопроводной шины соединен с С-входами каждого разряда регистра, выходы р+1 разряда регистра подключены к входам соответствующих “р” разрядных реле и р+1-му реле группы. 5. Устройство контроля параметров по п.1, отличающееся тем, что узел режимов работы содержит десять ключей, первый вход узла подключен к входам первого-третьего ключей, объединенных совместно, входы управления которых соединены соответственно с первым-третьим входами групповой шины управления узла режимов, выходы третьего и второго ключей подключены соответственно к первому и второму выходам узла режимов, выход первого ключа объединен с выходом четвертого и соединен с четвертым выходом узла режимов, выход седьмого ключа объединен с выходами восьмого-десятого ключей и подключен к входам четвертого-шестого ключей, выходы пятого и шестого ключей соединены соответственно с пятым и шестым выходами узла режимов, входы управления четвертого-десятого ключей подключены соответственно к четвертому-десятому входам групповой шины управления узла режимов, вход седьмого ключа соединен шиной общего провода узла режимов, входы восьмого-десятого ключей подключены соответственно к первой-третьей шинам общих проводов из схем измерений.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(значения всех номиналов сопротивлений в МОм);
(значения всех номиналов сопротивлений в МОм);
Uнижнверхн?п4
750 мВ?
UП3
н, Uпит+
– минимально допустимого напряжения. Для инженерной практики 
где 
– минимально допустимое сопротивление нормы изоляции схемы проверки, то после получения этого значения Rдоп в ЭВМ 60 формируется сообщение о неисправности. Для практики 
где 
– максимальное значение нормы сопротивления изоляции схемы проверки сопротивления, в дальнейших расчетах Rдоп можно не учитывать.
– нижнее допустимое значение отклонения от номинала R6 для i-го преобразователя,
– верхнее допустимое значение отклонения от номинала R6 для i-го преобразователя (i=2, 3, 4), определение исправности УКП закончено.
при этом ток во втором и третьем преобразователях достигает требуемой величины для получения значения R* изол необходимой точности.
