Пристрій контролю та формування команд бфк2-дпи

Корисна модель відноситься до устаткування для автоматизованих систем управління технологічними процесами ядерних електростанцій та призначена для формування команд захисту, контролю та сигналізації роботи каналів, проведення опробувань каналів захисту. Відомий пристрій контролю та формування команд БФК2-МАД, ТУ 25.7192.002-93, який є найбільш близьким по технічній суті та виконуваним функціям. Цей пристрій містить канал основного входу та канал опробування, які складаються з перетворювачів напруг 24В, вузол логічної обробки вхідних сигналів, який складається з дискретних елементів та мікросхем малого ступеню інтеграції та вузол сигналізації вихідних сигналів. Вхідні сигнали каналу основного входу проходять через вхідні перетворювачі, об'єднуються логічної функцією "або" і поступають на вузол комутації - логічний елемент "і". При наявності на його вході також сигналу дозволу роботи, формується сигнал "спрацювання захисту", який вмикає реле та через транзисторні ключі сигнал надходить на виходи блоку. Якщо при спрацюванні каналу на входах пристрою є такий же сигнал від інших блоків БФК, то логічні елементи пристрою формують сигнал "спрацювання захисту", який також через реле та транзисторні ключі поступає на вихід пристрою. Вхідні сигнали каналу опробування через перетворювачі фіксуються на тригері. Вузол логічної обробки, який складається з логічних елементів "і" та "або", вузлів затримки, тригерів, реле, індикаторів та транзисторних ключів виконує функцію логічної обробки сигналів. До недоліків відомого пристрою відноситься відсутність системи діагностики та захисту від наносекундних та мікросекундних імпульсних перешкод великої енергії по ланцюгам живлення, недостатній захист від несанкціонованого доступу, недостатня стійкість до електростатичних розрядів, недостатня захищеність від індустріальних перешкод, велика споживана потужність та низька надійність пристрою, що не відповідає вимогам сучасних нормативних документів. Пристрій не має конструктивних елементів захисту від пошкодження під час експлуатації. В основу винаходу поставлено задачу створення пристрою контролю та формування команд БФК2-ДПИ, в якому шляхом введення нового складу елементів, а саме використання мікросхем великого ступеню інтеграції програмована логічна матриця, мікроконтролер, інтелектуальні силові перемикачі; елементів захисту від перешкод та пошкодження - супресорів, стабілітронів, самовідновлювальних запобіжників; вдосконалення конструктивних елементів захисту та використання діагностики функціонування та нової організації взаємозв'язків між ними, забезпечити ширші функціональні можливості корисної моделі - необхідний захист від електромагнітних полів радіочастотного діапазону, від індустріальних перешкод, від несанкціонованого доступу, від наносекундних та мікросекундних імпульсних перешкод великої енергії по ланцюгам живлення, стійкість до електростатичних розрядів, а також діагностування функціонування пристрою. Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрій контролю та формування команд БФК2-ДПИ, який містить канал основного входу, канал опробування, вузол логічної обробки вхідних сигналів, вузол сигналізації вихідних сигналів, введено вузол діагностики функціонування та передачі інформації, виконаний на мікроконтролері, два перетворювача вихідних сигналів із восьми каналів, групу із семи ключів формування вихідних сигналів, вузлом логічної обробки вхідних сигналів є програмована логічна матриця (ПЛМ), входи якої з'єднані з виходами каналу основного входу та ви ходами каналу опробування, а виходи програмованої логічної матриці з'єднані з входами вузла сигналізації вихідних сигналів, входами перетворювачів вихідних сигналів та з входами групи ключів формування вихідних сигналів, крім того програмована логічна матриця з'єднана з вузлом діагностики функціонування та передачі інформації, входи вузла діагностики функціонування та передачі інформації з'єднані з виходами перетворювачів вихідних сигналів до того ж пристрій постачено металевими екранами. Порівняльний аналіз з відомими технічними рішеннями показав, що корисна модель, яка пропонується, відрізняється наявністю нового складу елементів пристрою та має нову організацію взаємозв'язків між ними, тобто містить нову сук упність ознак, які забезпечують нові технічні властивості пристрою. Те хнічний результат розширені функціональні можливості пристрою. На фіг.1 представлена блок-схема пристроюконтролю та формування команд БФК2-ДПИ. Пристрій містить канал 1 основного входу, канал 2 опробування, програмовану логічну матрицю 3, вузол 4 сигналізації вихідних сигналів, перетворювачі 5, 6 вихідних сигналів із восьми каналів, групу 7 із семи ключів формування вихідних сигналів, вузол 8 діагностики функціонування і передачі інформації, перемикач 9 "Перевірка". На фіг.2 представлена функціональна схема пристрою. Пристрій контролю та формування команд містить канал 1 основного входу, що має групу входів 10 основного входу Вх1- 1, Вх1-2, Вх1-3, Вх1-4, який складається із двох перетворювачів 13, 14 вхідних сигналів з 24 до 5В, двох перетворювачів 15, 16 вхідних сигналів з 15В до 5В буферних елементів 17, 18, 19; групу входів 11 дозволу роботи Вх2-1, Вх2-2, який складається з перетворювача 20 вхідних сигналів з 24В до 5В, перетворювача 21 вхідних сигналів з 15В до 5В і буферного елементу 22; групу входів 12 від інших блоків БФК Вх3-1, Вх3-2, Вх3-3, яка складається з перетворювачів 23, 24, 25 вхідних сигналів з 15В до 5В та буферних елементів в 26, 27, 28; каналу 2 опробування, що має п'ять входів Вх4-1, Вх4-2 , Вх4-3, Вх4-4 , Вх4-5, два перетворювача 29, 30 вхідних сигналів з 24В до 5В, три перетворювача 31, 32, 33 вхідних сигналів з 15В до 5В та буферні елементи 34, 35, 36, 37; програмовану логічну матрицю 3; вузол 4 сигналізації вихідних сигналів, який представлений шістьма світлодіодами; перетворювач 5 вихідних сигналів із восьми каналів з 5В до 24В, який має одинадцять виходів Вих1-1 , Вих2-1, Ви х2-2, Ви х3-1 , Вих4-1, Ви х4-2, Ви х5-1 , Ви х5-2, Вих6-1, Ви х9- 1, Ви х9-2 ; перетворювач 6 вихідних сигналів із восьми каналів з 5В до 15В; який має вісім виходів Вих1-2 , Вих2-3, Ви х3-2 , Вих4-3, Ви х5- 3, Ви х6-2, Ви х1- 3, Ви х8; груп у 7 із семи ключів 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 формування вихідних сигналів; кожен із ключів якої має вихід Вих7-1, Вих44, Вих4-5, Ви х4- 6, Вих4-7, Ви х4- 8, Ви х7-2; вузол 8 діагностики функціонування і передачі інформації; перемикач 9 "Перевірка". Канал 1 основного входу та канал 2 опробування та перемикач 9 "Перевірка", з'єднаний з входами програмованої логічної матриці 3, виходи ПЛМ з'єднані з вузлом 4 сигналізації вихідних сигналів, вузлом 8 діагностики функціонування та передачі інформації, який зворотно з'єднаний з ПЛМ, з перетворювачами 5, 6 вихідних сигналів, гр упою 7 ключів формування вихідних сигналів, крім того перетворювачі 5, 6 вихідних сигналів з'єднані з вузлом 8 діагностики функціонування і передачі діагностичної інформації. Пристрій контролю та формуванню команд БФК2-ДПИ працює наступним чином. Вхідні сигнали групи входів 10 каналу 1 основного входу Вх1-1, Вх1-2, Вх1-3, Вх1-4 відповідних рівнів через перетворювачі 13, 14, 15, 16 та буферні елементи 17, 18, 19 подаються на програмовану логічну матрицю 3, де вони об'єднуючись через логічну схему "або" далі ідуть на логічну схему "і". Одночасно на входи програмованої логічної матриці 3 подаються вхідні сигнали групи входів 11 дозволу роботи каналу 1 основного входу Вх2-1 , Вх2-2, відповідніх рівнів через перетворювачі 20, 21 вхідних сигналів і буферний елемент 22, який формується на логічній схемі "або" ПЛМ 3, та сигнал дозволу ручного опробування Вх4-3 через перетворювач 30 вхідних сигналів та буферний елемент 35 - та перемикач 9 "Перевірка", який фіксується в ПЛМ 3 RS-тригером. На вході логічної схеми "і" формується сигнал "спрацювання каналу". Крім сформованого сигналу спрацювання каналу на мажоритарну схему формування сигналу захисту (два із трьох) на входи ПЛМ 3 подаються вхідні сигнали Вх3-1, Вх3-2 , Вх3-3, групи входів 12 від інших блоків БФК каналу 1 основного входу через перетворювачі 23, 24, 25 і буферні елементи 26, 27, 28, які об'єднуються через логічну схему "або" ПЛМ 3 та зовнішні вхідні сигнали Вх4-1, Вх4-2 , Вх4-4, Вх4-5 перевірок пристрою каналу 2 опробування через перетворювачі 29, 30, 31, 33 вхідних сигналів і буферні елементи 34, 36, 37. Вхідний сигнал з цієї схеми "або" використовується також для заборони режиму опробування даного каналу команд. Програмована логічна матриця 3 згідно з занесеною в неї програмою відповідним логічним рівнем формує наступні вихідні сигнали, які через перетворювачі 5, 6 вихідних сигналів та ключі 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 формування вихідних сигналів надходять на виходи пристрою: - "спрацювання каналу" на Вих5-1 ,..., Ви х5- 3; - "спрацювання захисту" на Ви х4-1 , ..., Вих4-8; - "робота захисту дозволена" на Вих1-1, Ви х1-2 ; - "невідповідність" на Вих6-1, Ви х6-2; - "відміна опробування" на Вих3-1, Вих3-2; - "опробування" на Вих7-1, Ви х7-2 ; - "запуску витримки часу при опробуванні" на Вих8; - "сигналізація опробування" на Вих2-1, ..., Ви х2- 3; - "помилкове спрацювання каналу" на Вих9-1, Ви х9-2, Ви х9-3. Перетворювачі 5, 6 вихідних си гналів виконані на мікросхемах, які у своєму складі мають захисні елементи, супресори, самовідновлювальні запобіжними. Ключі 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 формування вихідних сигналів мають захисні супресори, резистори, самовідновлювальні запобіжники і гальванічне розв'язуючий елемент. Контроль сформованих вихідних сигналів здійснюється вузлом 4 сигналізації, представленим шістьма світлодіодами, кожен з яких відображає відповідну інформацію: "спрацювання каналу"; "спрацювання захисту"; "робота дозволена"; "несправність"; "опробування"; "помилкове спрацювання". Вузол 8 діагностики функціонування і передачі інформації, виконаний на мікроконтролері, здійснює постійний контроль роботи ПЛМ 3 та перетворювачів 5, 6 вихідних сигналів. Зв'язок мікроконтролера з пристроями зовнішнього контролю здійснюється за допомогою локальної мережі RS-485. Місцева індикація правильності функціонування пристрою здійснюється світло діодом вузла 8. При включені пристрою також здійснюється контроль вузла 4 сигналізації вихідних сигналів, шляхом подачі команд управління від мікроконтролера на ПЛМ 3. Використання сучасної елементної бази - мікроконтролер, програмована логічна матриця, дозволяє формувати додаткові сигнали "Несправність", "Помилкове спрацювання каналу", та інші, які несуть додаткову інформацію про роботу пристрою, значно зменшує споживану потужність, поліпшує теплові режими та підвищує надійність блоку. Використання елементів захисту ланцюгів живлення, входів та ви ходів супресорів стабілітронів, самовідновлювальних запобіжників здійснює захист від наносекундних та мікросенкундних імпульсних перешкод великої енергії. Використання конструктивних елементів захисту - захисні металеві екрани, дозволяє реалізувати необхідну захищеність пристрою від електромагнітних полів радіочастотного діапазону, від індустріальних перешкод, від електростатичних розрядів, від несанкціонованого доступу та від пошкодження елементів під час експлутації.