Patent RU-61438-U1 (RU)
Title: Комплекс аппаратно-программных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами
IPC: G05B15/00
Filed: 2006-09-18
Granted: 2007-02-27
Abstract: 1. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами, содержащий объединенные через локальную вычислительную сеть (ЛВС) Ethernet рабочие станции, автоматизированные рабочие места (АРМы) и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ) и также объединенные через Ethernet контроллеры на базе промышленных компьютеров, предназначенные для сбора и обработки информации от контролируемых устройств через функциональные модули ввода, решения диагностических задач, выдачи управляющих команд функциональным модулям вывода, отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения достоверности контроля, надежности и помехоустойчивости распределенной системы функциональных модулей в условиях жесткой электромагнитной обстановки, дополнительно содержит связанные с контроллерами по стандартному последовательному интерфейсу концентраторы связи, имеющие матричную структуру обмена информацией с распределенной системой функциональных модулей по линиям связи типа «токовая петля» с синхронным бит-последовательным способом обмена информацией, при этом, каждый функциональный модуль содержит микропроцессорный элемент, а система электропитания комплекса содержит развязывающие трансформаторы, устройства защиты от электрических перегрузок и помех по сети питания и блоки бесперебойного питания с преобразователями напряжения для питания промышленных компьютеров и функциональных модулей. 
     2. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный модуль аналогового ввода МАВ, предназначенный для измерения напряжения сигналов низкой частоты (25, 50, 75 Гц), а также сигналов постоянного тока, содержащий центральный микропроцессорный элемент, гальванически изолирующий преобразователь  
     напряжения DC-DC для питания модуля, преобразователь DC-AC для питания гальванически изолированных каналов аналого-цифрового преобразования, цепи с элементами гальванической развязки для синхронного обмена информацией с удаленным концентратором связи, с расположенными на модуле каналами аналого-цифрового преобразования и для асинхронного приема цифровой информации, преимущественно, от удаленных одноканальных модулей аналогового ввода, связанных с датчиками тока, при этом, каждый канал аналого-цифрового преобразования содержит импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания канала, два прецизионных элемента стабилизации напряжения, микропроцессорный элемент, последовательно соединенные дифференциальный и масштабирующий операционные усилители для образования двух поддиапазонов измерения, входы первого из которых являются входами канала, а выходы обоих соединены со входами микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление средневыпрямленного и среднеквадратического значения напряжения входного сигнала в интервале кратном периоду частоты измеряемого сигнала и наиболее вероятной помехи, кроме этого, микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с центральным микропроцессорным элементом модуля. 
     3. Функциональный модуль аналогового ввода МАВ2 по п.2, предназначенный для измерения среднеквадратического значения напряжения высокочастотных (400-30000 Гц) аналоговых сигналов (в том числе - амплитудно-манипулированных), отличающийся тем, что канал аналого-цифрового преобразования содержит импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания канала, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания, микропроцессорный элемент, схему прецизионного выпрямления высокочастотного напряжения с выдачей среднеквадратического значения  
     сигнала, входы которой являются входами канала, а выход через масштабирующий операционный усилитель соединен с входом микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление среднеквадратического значения входного сигнала в интервале кратном периоду амплитудной манипуляции входного сигнала и периоду наиболее вероятной помехи (50 Гц), кроме этого микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с центральным микропроцессорным элементом модуля. 
     4. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя одноканальный функциональный модуль аналогового ввода УГР, предназначенный для измерения напряжения сигналов низкой частоты (25, 50, 75 Гц), а также постоянного тока, с уровнями до 100 мB (сигналы датчиков тока), содержащий преобразователь напряжения DC-DC для питания модуля, два элемента стабилизации напряжения, микропроцессорный элемент, последовательно соединенные дифференциальный и масштабирующий операционные усилители для образования двух поддиапазонов измерения, входы первого из которых являются входами модуля, а выходы обоих подключены ко входам микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление средневыпрямленного и среднеквадратического значения напряжения (тока) входного сигнала в интервале кратном периоду частоты измеряемого сигнала и наиболее вероятной помехи, кроме этого микропроцессорный элемент подключен к цепи с элементами гальванической развязки для передачи информации на цифровой вход модулей МАВ. 
     5. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный модуль ввода дискретных сигналов постоянного тока МДВ, содержащий микропроцессорный элемент, предназначенный для предварительной обработки информации о входных  
     дискретных сигналах и синхронного обмена информацией с удаленным концентратором связи по цепям с элементами гальванической развязки, элемент стабилизации напряжения питания микропроцессорного элемента и каналы ввода дискретных сигналов напряжения постоянного тока, входные цепи которых содержат последовательно соединенные резистор, диод и стабилитрон, предназначенный для отсечки помех, а также элемент гальванической оптронной развязки, при этом, входные цепи объединены в группы для сокращения числа общих проводов, а выходы элементов оптронной развязки опрашиваются микропроцессорным элементом матричным способом для сокращения необходимого числа его линий ввода/вывода. 
     6. Функциональный модуль ввода дискретных сигналов переменного тока МДВ1 по п.5, отличающийся тем, что во входных цепях каналов ввода дискретных сигналов диод заменен на второй стабилитрон, включенный встречно первому. 
     7. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что в конфигурации для работы в режиме контроля и управления, например, объектом железнодорожной автоматики - горочной автоматической централизации (ГАЦ), включает в себя функциональный модуль преобразования сигналов датчиков МПСД, предназначенный для работы с двумя парными или четырьмя одиночными индуктивными путевыми датчиками с целью счета осей вагонов, определения направления движения (при работе с парными датчиками) и скорости вагонов, при этом, модуль содержит элемент стабилизации напряжения питания, микропроцессорный элемент, связанный с цепями с элементами гальванической развязки для синхронного обмена информацией с удаленным концентратором связи, подключаемые к входам датчиков входные фильтры с трансформаторной развязкой, выходы которых подключены ко входам аналого-цифрового преобразования микропроцессорного элемента, еще на один такой вход через развязывающий трансформатор подается опорное  
     напряжение, соответствующее переменному напряжению питания датчиков, четыре выхода микропроцессорного элемента через индикаторные светодиоды подключены к элементам оптронной развязки с буферными транзисторами на выходах, являющимися выходами модуля для выдачи управляющих воздействий, например, в блоки защиты стрелок. 
     8. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный модуль вывода МДВУ, содержащий преобразователь напряжения DC-DC для питания модуля, микропроцессорный элемент, связанный с цепями с элементами гальванической развязки для синхронного обмена информацией с удаленным концентратором связи, а другие выходы микропроцессорного элемента подключены через элементы оптронной развязки к транзисторным каскадам с открытым коллектором, которые являются выходными каналами модуля, при этом часть транзисторов объединена эмиттерами в отдельные группы для сокращения контактов разъемов при управлении нагрузками с общими проводами. 
     9. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что в конфигурации с удаленными локальными подсистемами, имеющими концентрацию устройств требующих ввода и вывода сигналов, включает в себя функциональный модуль ввода/вывода МДАВ, содержащий микропроцессорный элемент, связанные с ним элементы гальванически изолированных цепей для обмена информацией с удаленным концентратором связи, набор каналов аналого-цифрового преобразования по п.4 и дискретного ввода по п.6, а каналы вывода предусматривают установку оптоизолированных или электромеханических реле. 
     10. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный модуль ввода дискретных сигналов и индикации МДВИ, содержащий микропроцессорный элемент, предназначенный: для обмена информацией с удаленным концентратором связи по гальванически изолированным цепям; для приема и обработки  
     информации от подключенных к нему каналов дискретного ввода, выполненных по п.6 и предназначенных, преимущественно, для подключения функциональных клавиатур; для вывода через управляемые им ключевые элементы информации, получаемой от промышленного компьютера через концентратор связи, на расположенные непосредственно на модуле индикаторные элементы.