ПАНЕЛЬ ИНДИКАЦИИ (ПИ)

Полезная модель (ГТМ) относится к области вычислительной техники, в частности, к системам автоматизации управления технологическими процессами на промышленных объектах, и может быть использована при создании систем управления сложным технологическим оборудованием с помощью ЭВМ.
Известно устройство для сбора и обработки данных (см. заявку РФ №2006102082, 2006 г.), содержащее микроконтроллер, блок ОЗУ, блок временного хранения адреса и данных, блок анализа ошибок, блок приемника CLK RS-485, блок приемопередатчика RS-485, блок гальванической развязки RS-485 №1, блок гальванической развязки RS-485 №2, блок приемопередатчика CAN №1, блок приемопередатчика CAN №2, блок гальванической развязки CAN №1, блок гальванической развязки CAN №2, блок контроллера Ethernet №1, блок контроллера Ethernet №2, блок гальванической развязки Ethernet №1, блок гальванической развязки Ethernet №2, блок гальванической развязки сигналов БФУС, мультиплексированная шина адрес/данные, шина адреса, интерфейс SSI, канал CAN №1, канал CAN №2, канал Ethernet №1, канал Ethernet №2, канал для подключения модулей ввода/вывода.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются блоки: ОЗУ, сетевого контроллера Ethernet №1 и №2, адресации и анализа ошибок, интерфейса RS-485, каналов CAN №1 и №2, интерфейса SSI, микроконтроллера.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются отсутствие дополнительных каналов SSI, средств визуального отображения данных, возможности подключение и работы с Compact Flash.
Из известных устройств наиболее близким к заявленной ПМ является пульт переносного управления (ППУ) для организации человеко-машинного интерфейса при удаленном управлении объектом с выводом данных на индикацию (см. заявку РФ 2008104954, 2008 г.).
ППУ содержит обязательный блок терминал переносного пульта управления (ТППУ), обеспечивающий человеко-машинный интерфейс и обмен данными по интерфейсу RS-485, и дополнительный блок сопряжения ППУ (БСППУ), необходимый для транслирования данных из RS-485 в Ethernet и обратно. ТППУ содержит в своем составе микроконтроллер, блок управления динамической индикацией, блок управления статической индикацией, блок гальванической развязки RS485, блок интерфейса RS-485, блок динамической индикации, блок клавиатуры и статической индикации. Для обеспечения связи с БСППУ микроконтроллер через блок гальванической развязки RS-485 подключен к блоку интерфейса RS-485. БСППУ содержит микроконтроллер, блок гальванической развязки RS-485, блок интерфейса RS-485, блок гальванической развязки дискретных входов, блок временного хранения адреса, формирователь управляющих сигналов, два блока сопряжения с сетью Ethernet и два блока гальванической развязки Ethernet.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются: блок по управлению индикацией, блок индикации, блоки интерфейса RS-485, блоки интерфейса Ethernet, блок ОЗУ, блок микроконтроллера.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются отсутствие дополнительных каналов SSI, возможности подключения и работы с Compact Flash, обнаружения внешней ошибки других блоков в распределенной системе управления, применения средств
идентификации оператора (таких как электронный ключ), часов реального времени для точной регистрации событий, датчика температуры для диагностики состояния блока.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состояла в создании устройства с программно задаваемым алгоритмом обработки данных для использования его в составе автоматизированных систем управления и контроля в реальном времени с возможностью подключения нескольких датчиков с SSI интерфейсом, а так же отображения состояния системы и, в частности, датчиков SSI непосредственно на индикаторах ПМ.
Для этого в ПИ включены следующие блоки (фиг.):
1. Блок индикации;
2. Блок приемопередатчиков SSI;
3. Блок гальваноразвязки питания;
4. Блок выбора столбца и передачи символов;
5. Блок приема и передачи данных;
6. Блок питания модуля индикации;
7. Блок ОЗУ;
8. Блок сетевого контроллера Ethernet №1;
9. Блок адресации и анализа ошибок;
10.Блок Compact Flash;
11. Блок сетевого контроллера Ethernet №2;
12. Блок интерфейса RS-485;
13. Блок канала CAN №1;
14. Блок микроконтроллера;
15. Блок интерфейса SSI;
16. Блок канала CAN №2;
17. Блок обнаружения внешней ошибки;
18. Блок электронного ключа (1-wire);
19. Блок часов реального времени;
20. Блок интерфейса RS-232;
21. Блок анализа температуры;
22. Блок питания контроллера формирования управляющих сигналов;
23. Мультиплексированная шина адрес/данные;
24. Шина адреса;
25. Канал для подключения дополнительного модуля.
Микроконтроллер осуществляет управление всеми функциональными узлами ПИ, отвечает за анализ принятой и формирование передаваемой информации, а так же за интерпретацию принимаемых команд, выработку и формирование управляющих пакетов, управление индикацией.
Блок приема и передачи данных осуществляет связь микроконтроллера с индикацией и дополнительными четырьмя каналами SSI. Блок выбора столбца и передачи символов передает управляющие сигналы, делая индикацию динамической.
Микроконтроллер получает данные из дополнительных каналов SSI через блок приема и передачи данных, который связан с блоком приемопередатчиков SSI.
Блоки сопряжения с сетью Ethernet служат для связи ПИ с двумя независимыми сетевыми каналами Ethernet. Микроконтроллер устанавливает содержимое пакета данных и адреса приемника.
Блоки приемопередатчиков RS-485 предназначены для организации интерфейса SSI. Эти блоки отвечают только за организацию физической среды RS-485, сам же протокол SSI формируется микроконтроллерам. Это позволяет реализовать дополнительные протоколы верхнего уровня на базе RS-485.
Блоки приемопередатчика CAN обеспечивают физический уровень сопряжения ПИ с двумя каналами CAN. Формирование протоколов верхнего уровня обеспечивается микроконтроллером и может быть различным (CanOpen, DiviceNet и т.д) в зависимости от программных средств.
Блок адресации и анализа ошибок обеспечивает связь с другими функциональными узлами по шине адрес/данные. Так, для связи с ОЗУ, блок
адресации демультиплексирует шину адрес/данные микроконтроллера. Так же наличие этого блока позволяет подключать дополнительные модули, общение с которыми осуществляется по шине адрес/данные. Данный блок отвечает за диагностику микроконтроллера, чтение состояний дополнительных модулей, а так же предусматривает чтение состояний остальных блоков формирования управляющих сигналов, если в системе их несколько.
Блок Compact Flash связан с микроконтроллером через шину адрес/данные и позволяет расширить возможности ПИ по хранению информации. Блок часов реального времени позволяет вести учет времени внутри изделия без внешних устройств. Блок анализа температуры необходим для самодиагностики изделия. Блок электронного ключа позволяет использовать изделие в случае необходимости идентификации оператора в системе управления. Все блоки непосредственно связаны с микроконтроллером.
Работа устройства начинается с подачи питающего напряжения на все функциональные узлы ПИ через блоки питания (22, 6). Далее инициализируется микроконтроллер (14).
Затем микроконтроллер (14) настраивает функциональные узлы 8, 11, 12, 13, 15, 16 ПИ. Общение с сетевыми контроллерами Ethernet (8, 11), ОЗУ (7) и дополнительными модулями происходит в режиме внешний памяти, через блок адресации и анализа ошибок (9), где демультиплексируется шина адрес/данные (23). После того как микроконтроллер (14) настраивает блоки Ethernet (8, 11), он производит тестирование восьмисегментной индикации. На всех индикаторах загораются последовательно цифры 0-9. Настраивается так же направление синхросигнала для блока приемопередатчиков SSI. ПМ может принимать данные по дополнительным каналам SSI как по внутренней тактовой частоте, так и по внешней. Если микроконтроллер (14) в процессе инициализации ПИ ошибок не обнаруживает, то блок адресации и анализа
ошибок (9) через блок обнаружения внешней ошибки (17) выставляет сигнал работоспособности ПИ и читает сигнал готовности остальных ПИ.
Ориентация ПИ на применение в системах управления различными технологическими процессами предполагает отсутствие заранее заложенного алгоритма обработки информации от датчиков и стратегии выдачи управляющих сигналов. Программное обеспечение разрабатывается для каждой системы управления индивидуально.