Прилад для багототочечної аварійної сигналізації

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, опубл. 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 вы ход 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 гр уппы элементов И, 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, опубл. 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, установочный вход каждого из которых соединен с соответствующим вторым входом мультиплексора и с выходом соответствующе го 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 деши фратора, 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 управляющи х 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 также, как и заявляемое, фиксирует номер первого сработавшего датчика первопричину и номера остальных, сработавших после первого датчиков, и индицирует их. Однако, отсутствие ячеек сигнализации, группы элементов И 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, опубл. 1992, Бюл. №22),содержащее блок датчиков, блок сброса, группу элементов И, ко вторым входам каждого из которых подключен выход соответствующе го 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 ячее 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 и 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, выход каждого и 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 гр уппы, 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 также, как и заявляемое содержит блок датчиков, группу элементов И, ко второму вы ходу каждого из которых подключен выход соответствующего датчика блока, элемент ИЛИ, ячейки сигнализации, блок сброса, выход которого подключен к третьему входу каждой ячейки сигнализации, а каждая ячейка сигнализации содержит триггер, элемент И, 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, а в каждой ячейке сигнализации - регистра сдвига и другие связи между элементами схемы 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 где tи0, tил0 и tили0 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, формирователя 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 из n элементов И, ко второму входу каждого из которых подключен выход соответствующе го датчика блока, общий элемент ИЛИ, блок сброса, группу из n ячеек сигнализации, третьи входы которые соединены между собой и с выходом блока сброса, нулевую шину источника питания, а каждая ячейка сигнализации содержит элемент И, триггер, к входу сброса которого подключен третий вход ячейки сигнализации, n усилителей, n индикаторов, первый вывод каждого из которых соединен с выходом соответствующе го усилителя, а вторые выводы объединенымежду собой, введен триггер, а в каждую ячейку сигнализации введены n-разрядный регистр сдвига и ключ, вы ход которого подключен к нулевой шине источника питания, первый вход - к объединенным вторым выводам индикаторов, а второй вход - к единичному выходу триггеру ячейки сигнализации, информационный вход которого соединен с четвертым входом ячейки сигнализации, первый вход которой подключен к входу последовательной записи информации ее регистра сдвига, выходы которого соединены со входами соответствующих усилителей, второй вход ячейки сигнализации подключен к первому входу ее элемента И, выход которого соединен с тактовым входом триггера и с тактовым входом регистра сдвига ячейки сигнализации, вход сброса которого подключен к входу сброса триггера, нулевой выход которого соединен со вторым входом элемента И и с выходом ячейки сигнализации, выход каждой ячейки сигнализации подключен к первому входу соответствующе го элемента И группы, выход каждого элемента И группы соединен с четвертым входом соответствующей ячейки сигнализации и с одним из входов общего элемента ИЛИ, выход которого подключен к тактовому входу триггера и ко вторым входам всех ячеек сигнализации, первые входы которых соединены между собой и с единичным выходом триггера, информационный вход которого подключен к нулевой шине источника питания, а вход установки в единичное положение - к выходу блока сброса. Введение в устройство триггера, а каждую ячейку сигнализации n-разрядного регистра сдвига и ключа 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 где tи1 - время выключения элемента И. Таким образом, уменьшение минимально допустимого времени - dt у заявляемого устройства по отношению к прототипу составило При реализации прототипа и заявляемого устройства на микросхемах серии К155 величина tp » 230нс (без учета каскадного построения схем ИЛИ и ИЛИ-НЕ при числе их входов больше четырех), величина tp1 » 100нс (также без учета каскадного построения схем ИЛИ и ИЛИ-НЕ при числе их входов больше четырех), a dt » 130нс, т.е. сокращение минимально допустимого времени между последовательными сигналами от датчиков, при котором срабатывания датчиков фиксируются раздельно составило »60%. Кроме того, заявленное устройство конструктивно проще, т.к. за счет введения в устройство триггера, а в каждую ячейку сигнализации регистра сдвига и ключа сокращено n двухвходовых элементов ИЛИ, n2 триггеров, n многовходовых элементов ИЛИ, (n2 - n) элементов И, формирователь импульсов, счетчик импульсов и дешифратор. 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, группу ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, 6 - n, первые входы которых соединены между собой и с единичным выходом триггера 5, вход установки в единичное положение которого соединен с выходом блока сброса 2 и с третьими входами ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n, четвертый вход каждой из которых соединен с выходом соответствующего элемента И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n группы и с одним из входов элемента ИЛИ 4, выход которого подключен к тактовому входу триггера 5 и ко вторым входам ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n, вы ход каждой из которых соединен с первым входом соответствующего элемента И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n, группы, нулевую шину источника питания 7, которая подключена к информационному входу триггера 5, каждая ячейка сигнализации 6 - 1, 6 2, ..., 6 - n, включает элемент И 8, к первому входу которого подключен второй вход ячейки сигнализации, n-разрядный регистр сдвига 9, вход последовательной записи информации которого соединен с первым входом ячейки сигнализации, триггер 10, вход сброса которого соединен с третьим входом ячейки сигнализации и со входом сброса регистра сдвига 9, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И 8 и с тактовым входом триггера 10, к информационному входу которого подключен четвертый вход ячейки сигнализации, n усилителей 11, вход каждого из которых соединен с соответствующим вы ходом регистра сдвига 9, n индикаторов 12, к первому выводу каждого из которых подключен выход соответствующего усилителя 11, ключ 13, вы ход которого соединен с нулевой шиной источника питания 7, первый вход - со вторыми выводами индикаторов 12, а второй вход - с единичным выходом триггера 10, нулевой выход которого подключен ко второму входу элемента И 8 и к выходу ячейки сигнализации. На чертеже показаны также примеры выполнения блока датчиков 1 и блока сброса 2. Блок датчиков 1 содержит полюс источника питания 14, датчики 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n, n резисторов 15, второй вывод каждого из которых подключен к соответствующему вы ходу блока 1 и к нормально-замкнутому выводу соответствующего датчика 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n, общие выводы все х датчиков 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n соединены между собой и с нулевой шиной 7 источника питания, полюс 14 которого подключен к первым выводам всех резисторов 15. Блок сброса 2 содержит кнопку сброса 16, резистор 17, первый вывод которого подключен к полюсу 14 источника питания, нулевая шина 7 которого соединена с общим выводом кнопки сброса 16, нормально-замкнутый вывод которой подключен ко второму выводу резистора 17 и к выходу блока сброса 2. В регистре сдвига 9 ячеек сигнализации 6 - 1, ..., 6 - 2, ..., 6 - n, 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. Триггеры 10 ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n, по переднему фронту импульса, поступившего на его тактовый вход, устанавливается в положение, соответствующее значению сигнала, находящегося на его информационном входе. Триггер 5 по заднему фронту (перепаду 1 - 0) импульса, поступившего на его тактовый вход устанавливается в нулевое положение, т.к. его информационный вход соединен с нулевой шиной 7 источника питания. Ключ 13 ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 n при наличии единичного сигнала на втором входе открыт и соединяет первый вход с выходом, т.е. с нулевой шиной источника питания 7. При наличии нулевого сигнала на втором входе ключ 13 закрыт и его выход о тключен от первого входа. Каждая ячейка сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 n, предназначена для фиксации порядкового номера срабатывания датчиков соответственно 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n, при возникновении аварийной ситуации. Порядковый номер срабатывания датчика фиксируется записью "единицы" в разряд регистра сдвига 9, номер которого равен порядковому номеру срабатывания датчика. Сигналом, свидетельствующим о возникновении аварийной ситуации, является появление индикации о срабатывании первого датчика. При необходимости получить дополнительно отдельную информацию о срабатывающих датчиках нужно подключить индикаторы к соответствующему вы ходу триггеров 8 ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 n, через соответствующие усилители. При необходимости получить дополнительно отдельную информацию о возникновении аварийной ситуации нужно подключить индикатор к выходу триггера 5 через усилитель. Устройство многоточечной аварийной сигнализации, работает следующим образом. В исходном состоянии контакты датчиков 1 1, 1 - 2, ..., 1 - n, и кнопки блока сброса 2 замкнуты, на вторых входах элементов И 3 - 1, 3 - 2, ..., 3 - n, и на выходе блока сброса 2 находятся нулевые сигналы, триггер 5 находится в единичном положении, регистры 9 и триггеры 10 ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n, находятся в нулевом положении, ключи 13 ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n, находятся в выключенном положении, индикаторы 12 ячеек сигнализации 6 1, 6 - 2, ..., 6 - 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 причиной аварии и состоянием узлов объекта, при этом размыкаются их контакты и появляются единичные сигналы на вторых входа х соответствующи х 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 проходит через элементы И 3 - 2 и ИЛИ 4 тактовый вход триггера 5 и на вторые входы ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n. Во всех ячейках сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n единичный сигнал проходит через элементы И 8 и по своему переднему фронту записывает в регистры 9 "единицу" в первый разряд. Кроме того, по переднему фронту сигнала с вы хода элемента И 8 в ячейке сигнализации, номер которой совпадает с номером сработавшего датчика, в данном случае в ячейке сигнализации 6 - 2, устанавливается в единичное положение триггер 10, т.к. на D-вход только этого триггера поступает единичный сигнал - сигнал с выхода элемента И 3 - 2. На нулевом выходе триггера 10 ячейки сигнализации 6 - 2 появляется нулевой сигнал, закрывающий элемент И 8 в этой ячейке. Таким образом фиксируется, что первым по порядку сработал датчик 1 - 2. Одновременно нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 10 ячейки 6 - 2 поступает на первый вход элемента И 3 - 2 и закрывает его. При исчезновении единичного сигнала на выходе элемента И 3 - 2 группы исчезает единичный сигнал и на выходе элемента ИЛИ 4, в этот момент, т.е. по заднему фронту сигнала (импульса) на выходе элемента ИЛИ 4 триггер 5 устанавливается в нулевое положение. Кроме того, единичный сигнал с единичного выхода триггера 10 в ячейке сигнализации 6 - 2 открывает ключ 13 и т.к. в первом разряде регистра 9 этой ячейки сигнализации 6 - 2 записана "единица" и на первом выходе регистра 9 имеется единичный сигнал, то включается первый индикатор 11 ячейки сигнализации 6 - 2, сигнализируя, что параметр, контролируемый датчиком 1 - 2 первым попал в зону аварийных значений. При срабатывании вторым по порядку какоголибо датчика, например, 1 - 1, аналогично предыдущему случаю на втором входе элемента И 3 - 1 появляется единичный сигнал, который проходит через элементы И 3 - 1 и ИЛИ 4 на тактовый вход триггера 5 и на вторые входы ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n. Во всех ячейках сигнализации, кроме уже зафиксировавшей срабатывание своего датчика ячейки 6 - 2, т.е. в ячейках сигнализации 6 - 1, 6 2, 6 - 3, 6 - 4, ..., 6 - n единичный сигнал проходит через элемент И 8 и по своему переднему фронту передвигает "единицу" из первого во второй разряд регистра 9, при этом в первый разряд регистров 9 записывается "нуль", т.к. триггер 5 находится в нулевом положении и на его единичном выходе и на входах последовательной записи информации регистров 9 находится нулевой сигнал. Через элемент И 8 ячейки сигнализации 6 - 2 единичный сигнал не проходит, т.к. она закрыта нулевым сигналом с нулевого выхода своего триггера 10. Кроме того, по переднему фронту единичного сигнала с выхода элемента И 8 ячейки сигнализации 6 - 1 устанавливается в единичное положение триггер 10 этой ячейки сигнализации, т.е. 6 - 1, т.к. на Dвход этого триггера поступает единичный сигнал с выхода элемента И 3 - 1. Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 10 закрывает элемент И 8 ячейки сигнализации 6 - 1, фиксируя, что параметр, контролируемый датчиком 1 - 1, попал в зону аварийных значений, а нахождение "единицы" во втором разряде регистра 9 ячейки сигнализации 6 - 1 фиксирует, что датчик 1 - 1 сработал вторым. Единичный сигнал с единичного выхода триггера 10 открывает ключ 13 и включается второй из индикаторов 11 ячейки сигнализации 8 - 1, сигнализируя, что датчик 1 - 1 сработал вторым. Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 10 ячейки сигнализации 6 - 1 поступает также на первый вход элемента И 3 - 1 и закрывает его. На выходе элемента И 3 - 1 и, соответственно на выходе элемента ИЛИ 4 оканчивается единичный сигнал. По заднему фронту сигнала (импульса) на выходе элемента ИЛИ 4 подтверждается нулевое положение триггера 5, т.е. он уже находится в нулевом положении. Далее, при срабатывании третьим, четвертым и т.д. по порядку каких-либо датчиков 1 - 3, 1 - 4, ..., 1 - n, т.е. из не сработавших, устройство работает аналогично предыдущему случаю, т.е. на втором входе соответствующего элемента И 3 - 1 группы появляется единичный сигнал, который проходит на вторые входы ячеек сигнализации и передвигает "единицу" в следующий разряд регистров 9 тех ячеек сигнализации, датчики которых не сработали до этого, и устанавливает в единичное положение триггер 10 ячейки 6 - 1. Закрывается элемент И 8 этой ячейки, включается индикатор 11, соответствующий порядковому номеру срабатывания датчика 1 - 1 этой ячейки - 6 - 1 и закрывается элемент И 3 - 1. Таким образом, при возникновении аварийной ситуации в разряды регистров 9 ячеек сигнализации 6 - 1, 6 - 2, ..., 6 - n, соответствующие порядковым номерам срабатывания датчиков 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 - n, записываются "единицы" и соответствующие индикаторы 11 ячеек сигнализируют о порядковом номере срабатывания датчиков 1 - 1, 1 - 2, ..., 1 n.