Пристрій багатоточкової аварійної сизналізації

Предлагаемое изобретение относится к автоматике и может быть использовано в многоточечных системах сигнализации с большим количеством контролируемых параметров для определения возникновения аварийной ситуации и порядка возникновения событий при отклонении от норм технологических параметров. Известно устройство для аварийной и технологической сигнализации (Авт. св. СССР №1705851, кл. G08B23/00, 1992, Бюл. №2), содержащее n ячеек сигнализации, многовходовой элемент И, общий триггер, вход сброса которого соединен через кнопку квитирования звука с нулевой шиной источника питания, усилитель, к входу которого подключен нулевой выход общего триггера, звуковой сигнализатор, вход которого соединен с выходом усилителя, генератор импульсов, при этом каждая ячейка сигнализации состоит из датчика, триггера, вход сброса которого соединен со входами сброса триггеров других ячеек сигнализации и через кнопку квитирования первопричины соединен с единичным выходом общего триггера, первый элемент И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу датчика и к тактовому входу триггера, информационный вход которого соединен с информационными входами триггеров и со вторыми входами первых элементов И-НЕ остальных ячеек сигнализации, с выходом многовходового элемента И и с тактовым входом общего триггера, второй элемент И-НЕ, к первому входу которого подключен единичный выход триггера, нулевые выходы триггеров всех ячеек сигнализации соединены со входами многовходового элемента И, ко вторым входам вторых элементов И-НЕ всех ячеек сигнализации подключен выход генератора, выходы первого и второго элементов И-НЕ в каждой ячейке сигнализации соединены между собой и через усилитель соединены с индикатором. Данное устройство также, как и заявляемое, содержит ячейки сигнализации, датчики, триггер, индикаторы и также, как и заявляемое, оно фиксирует первопричину аварии и выдает сигнал. Однако, отсутствие регистра сдвига, группы элементов И, группы элементов ИЛИ-НЕ, общего элемента ИЛИ, отсутствие регистров в ячейках сигнализации и иные связи между элементами не позволяют фиксировать порядок срабатывания датчиков при аварии, что имеет большое значение в ряде технологических процессов, в частности, при контроле технологического процесса перекачки газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Известно устройство для аварийной сигнализации (Авт. св. СССР №1764070, кл. G08B26/00, 1992, Бюл. №35), содержащее генератор импульсов, триггер, элемент И, к входам которого подключены выход генератора импульсов и выход триггера, элемент задержки, счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с входом элемента задержки и с выходом элемента И, блок датчиков, первый блок сброса, группу блоков отключения датчика, первые входы которых соединены между собой, с входом сброса счетчика импульсов, с входом сброса триггера и с выходом первого блока сброса, мультиплексор, группу триггеров, установленный вход каждого из которых соединен с соответствующим вторым входом мультиплексора и с выходом соответствующего блока отключения датчика, ко второму входу каждого из которых подключен выход соответствующего датчика блока, дешифратор, информационные входы которого соединены с выходами счетчика импульсов и с первыми входами мультиплексора, выход которого подключен к установочному входу триггера и ко второму стробирующему входу дешифратора, первый стробирующий вход которого соединен с выходом элемента задержки, индикаторы, первые управляющие ключи, выходы которых соединены с выходами дешифратора и с входами индикаторов, блок опроса, вторые управляющие ключи, выходы которых подключены ко вторым входам первых управляющих ключей, первый вход которых соединен с выходом блока опроса, второй блок сброса, выход которого подключен к входам сброса триггеров группы, выходы которых соединены с входами вторых управляющих ключей. Данное устройство сигнализации также, как и заявляемое, содержит триггер, блок сброса, блок датчиков, индикаторы и так же, как и заявляемое, фиксирует номер первого сработавшего датчика - первопричину и номера остальных, сработавших после первого датчиков, и индицирует их. Однако, отсутствие ячеек сигнализации, регистра сдвига, групп элементов И и ИЛИ-НЕ и элемента ИЛИ, а также иные связи между элементами схемы не позволяют фиксировать порядок срабатывания датчиков при аварии, т.е. определять развитие аварии. Наиболее близким по технической сущности является устройство для многоточечной аварийной сигнализации (Авт. св. СССР №1741166, кл. G08B23/00, 1992, Бюл. №22), содержащее блок датчиков, блок сброса, группу элементов И, ко вторым входам каждого из которых подключен выход соответствующего датчика блока, группу элементов ИЛИ, группу триггеров, установочный вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента И группы, а вход сброса - с выходом соответствующего элемента ИЛИ группы, элемент ИЛИ, формирователь импульсов, к входу которого подключен выход элемента ИЛИ, счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, дешифратор, к входам которого подключены выходы счетчика импульсов, ячейки сигнализации, первый вход каждой из которых соединен с выходом соответствующего триггера группы и с одним из входов элемента ИЛИ, выходы дешифратора подключены ко вторым входам соответствующих ячеек сигнализации, третьи входы которых соединены между собой, со входом сброса счетчика импульсов, с выходом блока сброса и со вторыми входами всех элементов ИЛИ группы, первый вход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего элемента И группы и с выходом соответствующей ячейки сигнализации, каждая из которых содержит группу элементов И, первые входы которых соединены между собой и с первым: входом ячейки сигнализации, каждый из вторых входов которой подключен ко второму входу соответствующего элемента И группы, группу триггеров, к входу установки в единичное положение каждого из которых подключен выход соответствующего элемента И группы, элемент ИЛИ, группу усилителей, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего триггера группы и с одним из входов элемента ИЛИ, общий усилитель, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и с выходом ячейки сигнализации, третий вход которой подключен к входам сброса всех триггеров группы, группу индикаторов, первый вывод каждого из которых соединен с выходом соответствующего усилителя группы, общий индикатор, первый вывод которого подключен к выходу общего усилителя, второй вывод общего индикатора соединен со вторыми выводами индикаторов группы и с нулевой шиной источника питания. Данное устройство сигнализации так же, как и заявляемое содержит блок датчиков, группу элементов И, ко второму выходу каждого из которых подключен выход соответствующего датчика блока, элемент ИЛИ, ячейки сигнализации, блок сброса, выход которого подключен к третьему входу каждой ячейки сигнализации, группу элементов ИЛИ-НЕ, выход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего элемента И группы, а каждая ячейка сигнализации содержит группу усилителей и группу индикаторов, к одному выводу каждого из которых подключен выход соответствующего усилителя группы, а ко второму - нулевая шина источника питания. Однако, отсутствие в устройстве триггера и регистра сдвига, а в каждой ячейке сигнализации - регистра сдвига ведет к тому, что устройство имеет относительно малую разрешающую способность - относительно большое минимально допустимое время - tp между появлением последовательных сигналов от датчиков, при котором сигналы фиксируются раздельно. Для данного устройства это время равно tp = tи0 + tт0 + t или 0 + tf + tст + tдс + tи0 + tт0 + tил 0 + t или 0 + tт1 + tп - tи0 = 2tил0 + tf + tст + tдс + tи0 + tт0 + t или 0 + tт1+tп, где tи0, tил 0 и t или 0 - время включения элементов И, многовходового элемента ИЛИ и двухвходового элемента ИЛИ соответственно: tf, tст и tдс - время срабатывания формирователя импульсов, счетчика импульсов и дешифратора соответственно при поступлении сигнала на вход каждого из них: tт0 и tт1 - время переключения триггера в единичное положение и в нулевое положение соответственно; tп - длительность паузы после импульса, необходимая для четкой работы последующих схем, в частности, формирователь импульсов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства многоточечной аварийной сигнализации путем повышения разрешающей способности - уменьшения минимально допустимого времени между моментами поступления сигналов от датчиков за счет введения новых элементов и новых связей между элементами схемы. Поставленная задача решается тем, что в известное устройство многоточечной аварийной сигнализации, содержащее блок датчиков, группу элементов И, ко второму входу каждого из которых подключен выход соответствующего датчика блока, общий элемент ИЛИ, блок сброса, группу элементов ИЛИ-НЕ, выход каждого элемента ИЛИ-НЕ которой соединен с первым входом соответствующего элемента И группу, группу ячеек сигнализации, входы сброса отдельных ячеек которой соединены между собой и с выходом блока сброса, а каждая ячейка сигнализации содержит группу усилителей и группу индикаторов, первый вывод каждого из индикаторов которой подключен к выходу соответствующего усилителя группы, а вторые выводы индикаторов группы объединены между собой и соединены с нулевой шиной источника питания, введены триггер и общий регистр сдвига, а в каждую ячейку сигнализации введен регистр, тактовый и информационный вход и вход сброса которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами ячейки сигнализации, выход каждого разряда регистра в ячейке сигнализации подключен ко входу соответствующего усилителя группы, выходы одноименных разрядов регистров всех ячеек сигнализации соединены с входами одноименного элемента ИЛИ-НЕ группы, выходы элементов И группы подключены к входам общего элемента ИЛИ и ко вторым входам всех ячеек сигнализации, тактовый вход каждой из которых соединен с выходом соответствующего разряда общего регистра сдвига, выход первого разряда которого подключен, кроме того, к установочному входу триггера, нулевой выход которого соединен с входом последовательной записи информации общего регистра сдвига, к тактовому входу которого подключен выход общего элемента ИЛИ, вход сброса общего регистра сдвига соединен с входом сброса триггера и с выходом блока сброса. Введение триггера, общего регистра сдвига, а каждую ячейку сигнализации регистра и новых связей между элементами устройства позволяет увеличить разрешающую способность устройства - уменьшить минимально допустимое время между моментами поступления сигналов от датчиков. Так, минимально допустимое время между последовательными сигналами от датчиков, при котором срабатывания датчиков фиксируются раздельно, для заявляемого устройства - tp1 равно tp1 = tи0 + tли0 + trg + trg1 + tили-не + tи1 + tп - tи0 = tил0 + trg + trg1 + t или-не + tи1+tп. где tили-не - время включения элемента ИЛИ-НЕ; tи1 - время выключения элемента И; trg и trg1 - время срабатывания регистра сдвига и регистра ячейки сигнализации при поступлении сигнала тактовый вход. Таким образом, уменьшение минимально допустимого времени - dt у заявляемого устройства по отношению к прототипу составило dt = 2tи0 + tf + tст + tдс + tи0 + tт0 + tили0 + tт1 + tп - tил0 + trg - trg1 - tили-не - tи1 -tп = tил0 + tf + tст + tдс + tи0 + tт0 + tили0 + tт1 + trg - trg1 - tили-не - tи1. При реализации прототипа и заявляемого устройства на микросхемах серии К155 величина tp 232 не (без учета каскадного построения схем ИЛИ и ИЛИ-НЕ при числе их входов больше четырех), величина tp1 137нс (также без учета каскадного построения схем ИЛИ и ИЛИ-НЕ при числе их входов больше четырех), a dt 95нс, т.е. сокращение минимально допустимого времени между последовательными сигналами от датчиков, при котором срабатывания датчиков фиксируются раздельно составило 40%. Кроме того, заявленное устройство конструктивно проще, т.к. за счет введения регистра сдвига и триггера и n регистров в ячейки сигнализации сокращено (n + n) триггеров, n элементов ИЛИ, n элементов И, формирователь импульсов, счетчик импульсов и дешифратор. При реализации устройства на микросхемах серии К155 и восьми датчиках можно следующим образом оценить конструктивное упрощение - введено 18 корпусов (при использовании регистров К155ИР1) или 9 корпусов (при использовании регистров К155ИР13), а сокращение 36 корпусов триггеров (К155ТМ2), 32 корпуса элементов И (К155ЛИ1), 4 корпуса элементов ИЛИ (К155ЛЛ1), 0,5 корпуса формирователя (К155АГЗ) и по 2 корпуса счетчиков (К155ИЕ7) и дешифратора (К155ИДЗ), т.е. сокращение по количеству корпусов составило 58 (или 67 при использовании микросхем К155ИЕ13) корпусов. При увеличении числа датчиков сокращение числа корпусов микросхем соответственно увеличивается. На чертеже (фиг.) представлена функциональная схема предлагаемого устройства многоточечной аварийной сигнализации. Устройство многоточечной аварийной сигнализации содержит блок датчиков 1 с датчиками 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n, блок сброса 2, группу элементов И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n, ко второму входу каждого из которых подключен выход соответствующего датчика блока 1, одного из 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n, элемент ИЛИ 4, триггер 5, общий регистр сдвига 6, первый выход которого соединен с установочным входом триггера 5, выход которого подключен к входу последовательной записи информации регистра сдвига 6, группу ячеек сигнализации 7 - 1, 7 - 2, ..., 7 - n, соответствующие вторые входы которых соединены между собой, с выходом соответствующих элементов и 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n группы 3 и со входами элемента ИЛИ 4, выход которого подключен к тактовому входу регистра сдвига 6, каждый выход которого соединен с первым входом соответствующей ячейки сигнализации 7 - 1, 7 - 2, ..., 7 - n, третьи входы которых соединены между собой, с входом сброса триггера 5, с входом сброса регистра сдвига бис выходом блока сброса 2, группу элементов ИЛИ-НЕ 8 - 1, 8 - 2, ..., 8 - n, выход каждого элемента ИЛИ-НЕ которой подключен к первому входу соответствующего элемента И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n группы, каждая ячейка сигнализации 7 - 1, 7 - 2, ..., 7 - n включает n-разрядный регистр 9, тактовый, информационный входы и вход сброса которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами каждой ячейки сигнализации 7 - 1, 7 - 2, …, 7 - n, группу усилителей 10, ко входам каждого из которых подключен выход соответствующего разряда регистра 9, группу индикаторов 11, первый вывод каждого из которых соединен с выходом соответствующего усилителя группы 10, нулевую шину 12 источника питания, которая подключена ко вторым выводам индикаторов группы 11, выходы одноименных разрядов регистров 9 ячеек сигнализации 7 - 1, 7 - 2, ..., 7 - n через соответствующие их выходы соединены со входами одноименного элемента ИЛИ-НЕ 8 - 1, 8 - 2, ..., 8 - n группы. На чертеже показаны также примеры выполнения блока датчиков 1 и блока сброса 2. Блок датчиков 1 содержит датчики 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n, n-регистров 14, второй вывод каждого из которых подключен к соответствующему выходу блока 1 и к нормально-замкнутому выводу соответствующего датчика 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n, общие выводы всех датчиков 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n соединены между собой и с нулевой шиной 12 источника питания, полюс 13 которого подключен к первым выводам всех резисторов 14. Блок сброса 2 содержит кнопку сброса, резистор 15, первый вывод которого подключен к полюсу 13 источника питания, нулевая шина 12 которого соединена с общим выводом кнопки сброса, нормально-замкнутый вывод которой подключен ко второму выводу резистора 15 и к выходу блока сброса 2. В регистре сдвига 6 по переднему фронту (перепаду 0 - 1) импульса, поступившего на его тактовый вход, происходит сдвиг записанного в нем кода на один разряд в сторону старших разрядов, а в младший разряд записывается значение сигнала, находящегося на его входе последовательной записи информации. В регистр 9 ячеек сигнализации 7 - 1, 7 - 2, ..., 7 - n по переднему фронту сигнала, поступившего на его тактовый вход, записывается код, находящийся на его информационных входах. Ячейки сигнализации 7 - 1, 7 - 2, ..., 7 - n предназначены для фиксации кодов номеров датчиков, сработавших первым, вторым ,..., n-ным соответственно, т.к. по порядку их срабатывания при возникновении аварийной ситуации. Код номера датчика, фиксируемый регистром 9, является унитарным, т.е. кодом, в котором "единица" находится только в разряде, номер которого равен порядковому номеру сработавшего датчика. Сигналом, свидетельствующим о возникновении аварийной ситуации, является появление индикации о порядке срабатывания датчиков. При необходимости получить дополнительно сигнал о сработавших датчиках нужно подключить индикаторы к выходам элементов ИЛИ-НЕ 8 - 1, 8 - 2, ..., 8 - n группы через соответствующие усилители. При необходимости получить дополнительно общий сигнал о возникновении аварийной ситуации нужно подключить индикатор к единичному выходу триггера 5 через усилитель. Устройство многоточечной сигнализации работает следующим образом. В исходном состоянии контакты датчиков 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n блока 1 и кнопки блока сброса 2 замкнуты и на вторых входах элементов И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n и на выходе блока сброса 2 находятся нулевые сигналы, триггер 5, регистр сдвига 6 и регистры 9.ячеек сигнализации 7 - 1, 7 - 2, ..., 7 - n находятся в нулевом положении, на выходах элементов ИЛИ-НЕ 8 - 1, 8 - 2, ..., 8 - n находятся единичные сигналы, индикаторы 11 всех ячеек сигнализации 7 - 1, 7 - 2, ..., 7 - n выключены. Установка устройства в исходное состояние производится нажатием кнопки блока сброса 2. При возникновении аварии на контролируемом объекте датчики 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n начинают срабатывать в порядке, определяемом видом аварии (причиной) и состоянием узлов объекта, при этом размыкаются их контакты и появляются единичные сигналы на вторых входах соответствующих элементов И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n. В момент срабатывания первого по порядку датчика, например датчика 1 - 2, на втором входе элемента И 3 - 2 появляется единичный сигнал, который происходит через элементы И 3 - 2 и ИЛИ 4. По переднему фронту (перепаду 0 - 1) сигнал на выходе элемента ИЛИ 4 в первый разряд регистра сдвига 6 записывается "единица" и на первом выходе регистра сдвига 6 появляется единичный сигнал, устанавливающий триггер 5 в единичное положение. По переднему фронту сигнала на первом выходе регистра сдвига 6 в регистр 9 ячейки сигнализации 7 - 1 записывается код, находящийся на выходах элементов И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n, т.е. в данном случае во второй разряд регистра 9 ячейки сигнализации 7 - 1 записывается единичный сигнал, а в остальные разряды записываются нулевые сигналы. Единичный сигнал со второго выхода регистра 9 ячейки сигнализации 7 - 1 через соответствующий усилитель 10 этой ячейки (ячейки 7 - 1) включает второй индикатор 11, который сигнализирует, что на контролируемом объекте возникла аварийная ситуация и первым попал в зону аварийных значений параметр, контролируемый вторым датчиком (датчиком 1 - 2). Кроме того, сигнал со второго выхода регистра 9 ячейки сигнализации 7 - 1 поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 8 - 2, на выходе которого появляется нулевой сигнал, закрывающий элемент И 3 - 2, на выходе которого исчезает единичный сигнал, вследствие этого исчезает единичный сигнал и на выходе элемента ИЛИ 4. Устройство готово к фиксации срабатывания следующего датчика из 1 - 1, 1 - 3, 1 - 4, …, 1 - n. При срабатывании вторым по порядку какого-либо датчика, например, 1 - n аналогично предыдущему случаю появляется единичный сигнал на втором выходе элемента И 3 - n, срабатывает элемент ИЛИ 4 и единичный сигнал с его выхода по своему переднему фронту записывает в первый разряд регистра сдвига 6 нулевой сигнал, т.к. теперь на входе триггера 5 и на входе последовательной записи информации регистра сдвига 6 находится нулевой сигнал, при этом "единица" из первого разряда передвигается во второй разряд регистра 6 и, соответственно, на первом выходе регистра сдвига 6 появляется нулевой сигнал, а на втором - единичный. По переднему фронту единичного сигнала на втором выходе регистра сдвига 6 в регистр 9 ячейки 7 - 2 записывается код, находящийся на выходах элементов И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n, т.е. в данном случае в n - ый разряд регистра 9 этой ячейки сигнализации записывается "единица", а в остальные нули. Единичный сигнал с n - го выхода регистра 9 ячейки сигнализации 7 2 через соответствующий усилитель 10 включает n-ый индикатор 11 в этой ячейке сигнализации (ячейке 7 - 2), который сигнализирует, что в зону аварийных значений вторым по порядку попал параметр, контролируемый n - ым датчиком (датчиком 1 - n). Кроме того, сигнал с n - го выхода регистра 9 ячейки сигнализации 7 - 2 поступает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 8 - n, на выходе которого появляется нулевой сигнал, закрывающий элемент И 3 - n, на выходе которого исчезает единичный сигнал и, вследствие этого, исчезает единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 4. Устройство готово к фиксации срабатывания следующего датчика из 1 - 1, 1 - 3, 1 - 4, …, 1 - (n - 1). При каждом следующем срабатывании какого-либо датчика устройство работает аналогично предыдущему случаю, при этом при срабатывании какого-либо датчика единичный сигнал оказывается только на том выходе регистра сдвига 6, номер которого равен порядковому номеру срабатывания данного датчика, единичный сигнал записывается в разряд регистра 9, номер которого равен порядковому номеру сработавшего датчика, ячейки сигнализации номер которой равен порядковому номеру срабатывания датчика. Таким образом, при возникновении аварийной ситуации на контролируемом объекте в ячейки сигнализации 7 1, 7 - 2, ..., 7 - n записываются номера датчиков 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n в порядке их срабатывания, т.е. в регистр 9 ячейки сигнализации 7 - 1 записывается единичный сигнал в тот разряд, номер которого равен номеру датчика, сработавшего первым, в регистр 9 ячейки сигнализации 7 - 2 записывается единичный сигнал в тот разряд, номер которого равен номеру датчика, сработавшего вторым и т.д.