УСТРОЙСТВО СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Полезная модель относится к объектам электроэнергетики и может быть использована на промышленных предприятиях для сбора информации со счетчиков электроэнергии.
Известно устройство сбора и передачи данных серии RTU 300 (www.izmerenie.ru), которое содержит блок питания, микроконтроллер, модуль телеуправления, модуль ввода дискретных сигналов, индикатор жидкокристаллический, клавиатуру, интерфейсы Ethernet и Profibus, энергонезависимую память большой емкости.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели следующие.
Устройство содержит микроконтроллер, модуль телеуправления, модуль ввода дискретных сигналов, энергонезависимую память большой емкости, модуль интерфейсов.
Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, по аналогу следующие. Элементы устройства расположены не на одной печатной плате, это уменьшает надежность устройства и увеличивает себестоимость его. В этом устройстве отсутствует модуль индикации входных дискретных сигналов. Это не позволяет контролировать наличие входных сигналов и правильность подсоединения входных проводников, что приводит к невозможности оперативного контроля системы сбора данных и усложняет монтаж устройства.
За прототип принят промышленный контроллер, содержащий блок питания, микроконтроллер, модуль ввода дискретных сигналов, модуль телеуправления, модули ввода/вывода аналоговых сигналов, подсоединенные к блоку объединительному для шины ISA, последовательно соединенные преобразователь сигналов интерфейса RS-232, коммутатор приема/передачи, преобразователь сигналов интерфейса RS-485, при этом вход
преобразователя сигналов интерфейса RS-232 соединен с выходом порта COM2 микроконтроллера, а выход преобразователя сигналов интерфейса RS-485 является выходом канала (свидетельство на полезную модель №31014 «Промышленный контроллер»).
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, следующие.
Устройство сбора и передачи данных содержит микроконтроллер, модуль телеуправления, модуль ввода дискретных сигналов, преобразователь сигналов интерфейса RS-232, преобразователь сигналов интерфейса RS-485.
Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, по прототипу следующие.
Устройство по прототипу выполнено в виде неразъемной конструкции. Это затрудняет монтаж и допускает несанкционированный доступ к устройству при эксплуатации. Все элементы устройства расположены на нескольких печатных платах, что снижает надежность устройства и увеличивает его себестоимость. Устройство не содержит преобразователь сигнала интерфейса CAN, что не позволяет организовать локальную сеть таких устройств. В устройстве отсутствует модуль часов реального времени, что не позволяет иметь привязку всех собранных и хранимых данных к астрономическому времени. Отсутствие модуля индикации входных дискретных сигналов не дает возможности контролировать наличие входных сигналов и правильность подсоединения входных проводников, что не позволяет оперативно контролировать систему сбора данных и затрудняет монтаж. Отсутствие энергонезависимой памяти большой емкости не позволяет хранить большие объемы данных в течение длительного времени при отсутствии внешнего питания. В данном устройстве цепи интерфейсов и внутренней электрической цепи гальванически связаны между собой. Это снижает помехоустойчивость и безопасность обслуживающего персонала. Технический результат, проявляющийся при использовании предлагаемой полезной модели, - удобство монтажа и ограничение несанкционированного
доступа к устройству при эксплуатации, повышение надежности устройства, уменьшение себестоимости изделия, возможность организации локальной сети таких устройств, возможность контроля наличия входных сигналов и правильности подсоединения входных проводников, что дает возможность оперативного контроля системы сбора данных и ускоряет монтаж, повышение помехоустойчивости и безопасности обслуживающего персонала.
Существенные признаки заявляемой полезной модели следующие. Устройство сбора и передачи данных, содержит микроконтроллер, модуль телеуправления, модуль ввода дискретных сигналов, модуль индикации входных дискретных сигналов, преобразователь сигналов интерфейса RS-232, преобразователь сигналов интерфейса RS-485.
В отличие от прототипа устройство выполнено в виде разъемной конструкции, состоящей из электронного блока и кроссового блока для присоединения внешних устройств и питания, все элементы устройства расположены на одной печатной плате, устройство снабжено преобразователем сигнала интерфейса CAN, модулем часов реального времени, модулем индикации входных дискретных сигналов, энергонезависимой памятью большой емкости, цепи интерфейсов и внутренней электрической цепи устройства гальванически развязаны между собой.
Устройство выполнено в виде разъемной конструкции, состоящей из электронного блока и кроссового блока для присоединения внешних устройств и питания. Это обеспечивает удобство монтажа и ограничивает несанкционированный доступ к устройству при эксплуатации.
Расположение всех элементов устройства на одной печатной плате повышает надежность и уменьшает себестоимость изделия.
То, что заявляемое устройство снабжено преобразователем сигнала интерфейса CAN позволило организовать локальную сеть таких устройств.
Снабжение устройства модулем часов реального времени позволило иметь привязку всех собранных и хранимых данных к астрономическому времени.
Снабжение заявляемого устройства модулем индикации входных дискретных сигналов позволяет контролировать наличие входных сигналов и правильность подсоединения входных проводников.
Снабжение заявляемого устройства энергонезависимой памятью большой емкости позволяет хранить большие объемы данных в течение длительного времени при отсутствии внешнего питания.
Цепи интерфейсов и внутренней электрической цепи устройства гальванически развязаны между собой. Это повышает помехоустойчивость и безопасность обслуживающего персонала при эксплуатации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Устройство сбора и передачи данных содержит кроссовый блок 1 и электронный блок 3. Кроссовый блок 1 предназначен для коммутации цепей питания, цифровых интерфейсов и измерительных цепей входных каналов. Кроссовый блок 1 также содержит конструктивные элементы, обеспечивающие пломбирование устройства и ограничение доступа к нему при эксплуатации. Электронный блок 3 содержит единую печатную плату с микроконтроллером 14, часами реального времени 15, супервизором 16, литиевой батареей 17, модулем телеуправления 4, модулем ввода дискретных сигналов 2, модулем индикации входных дискретных сигналов 5, преобразователем 24 В → 12 В 7, двумя преобразователями 24 В → 5 В 8 и 9, преобразователем сигналов интерфейса RS-485 6, преобразователем сигналов интерфейса CAN 10, преобразователем сигналов интерфейса RS-232 12, энергонезависимой памятью большой емкости 13 и DIP переключателем 11. Входное напряжение 24 В подается с кроссового блока 1 на преобразователь 24 В → 12 В 7 и на два преобразователя 24 В → 5 В 8 и 9. Преобразователь 24 В → 12 В 7 осуществляет питание напряжением 12 В гальванически изолированным от входного напряжения модуль телеуправления 4, модуль ввода дискретных сигналов 2 и модуль индикации входных дискретных
сигналов 5. Преобразователь 24 В → 5 В 8 осуществляет питание напряжением 5 В гальванически изолированным от входного напряжения выходные цепи преобразователя сигналов интерфейса RS-485 6 и преобразователя сигналов интерфейса CAN 10. Преобразователь 24 В → 5 В 9 осуществляет питание напряжением 5В гальванически изолированным от входного напряжения супервизор 16, интерфейс RS-232 12 и модуль энергонезависимой памяти большой емкости 13. Супервизор 16 осуществляет питание напряжением 5 В от преобразователя 24 В → 5 В 9 микроконтроллер 14 и часы реального времени 15. При изменении напряжения 5 В ниже допустимого, супервизор 16 выдает сигнал предупреждения на микроконтроллер 14, после чего отключает его от напряжения 5 В, а на часы реального времени 15 подает напряжение от литиевой батареи 17. Для увеличения срока службы при длительном хранении литиевая батарея 17 может быть отключена от супервизора 16 при помощи DIP переключателя 11. Также DIP переключатель 11 используется для сброса настроек цифровых интерфейсов устройства в исходное состояние и для перевода устройства в специальный режим при его ремонте и обслуживании. Входные дискретные сигналы поступают с кроссового блока 1 на модуль ввода дискретных сигналов 2 и модуль индикации входных дискретных сигналов 5. Модуль индикации входных дискретных сигналов 5 индицирует наличие входных дискретных сигналов. Модуль ввода дискретных сигналов 2 осуществляет фильтрацию входных дискретных сигналов от помех, гальваническую развязку и транслирует обработанные сигналы на микроконтроллер 14. Микроконтроллер 14 осуществляет сбор информации с модуля ввода дискретных сигналов 2, а также с внешних датчиков информации с цифровым интерфейсом через преобразователь сигналов интерфейса RS-485 6, преобразователь сигналов интерфейса CAN 10 и преобразователь сигналов интерфейса RS-232 12. Собранную информацию микроконтроллер 14 обрабатывает, выполняет привязку к астрономическому времени, считанному с часов реального времени 15, и сохраняет ее в энергонезависимой памяти
большой емкости 13. Одновременно с этим микроконтроллер 14 через преобразователь сигналов интерфейса RS-485 6, преобразователь сигналов интерфейса CAN 10 и преобразователь сигналов интерфейса RS-232 12 осуществляет прием команд и запросов на выдачу информации и изменение конфигурации. Микроконтроллер 14 обрабатывает принятые запросы и, в зависимости от запроса, производит изменение конфигурации устройства, выдачу запрошенной информации и/или выполняет команду. Команды телеуправления выдаются во внешние устройства через модуль телеуправления 4. Модуль телеуправления 4 также вырабатывает специальный сигнал изменяемой частоты для поверки устройства. Микроконтроллер 14 сохраняет конфигурацию устройства в энергонезависимой памяти большой емкости 13. Изменение конфигурации допускается только при подключении к разъему преобразователя интерфейса RS 232 12 внешнего ключа блокировки доступа. Конфигурация устройства хранится в энергонезависимой памяти большой емкости 13. Преобразователь сигналов интерфейса RS-485 6 и преобразователь сигналов интерфейса CAN 10 выполняют гальваническую развязку и преобразование сигналов от микроконтроллера 14. Выходные сигналы преобразователя сигналов интерфейса RS-485 6 и преобразователя сигналов интерфейса CAN 10 передаются на кроссовый блок 1. Разъем преобразователя сигналов интерфейса RS-232 расположен на печатной плате электронного блока 3.