КОНТРОЛЛЕР ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Полезная модель относится к области автоматики и телемеханики, и может быть использована при построении систем диспетчеризации, автоматики, телемеханики производственных процессов распределенных объектов и сооружений, в частности, магистральных трубопроводов.
Известен контроллер удаленных объектов по патенту на полезную модель №89793 [1]. Известный контроллер относится к области автоматики и телемеханики, а именно к гальванически развязанным контроллерам удаленных объектов (станций катодной защиты) с помощью комплексов телемеханики.
Известным контроллером решается задача обеспечения гальванически развязанного цифрового контроля и управления работой станцией катодной защиты по цифровому каналу телемеханики, при расширении функциональных возможностей прототипа. Известный контроллер не предназначен для увеличения информационной емкости контроллера путем подключения внешних модулей.
Известен контроллер по патенту на полезную модель №64403 [2], содержащий брызгозащищенный корпус с кроссплатой, которая является объединяющим узлом, на котором устанавливаются системный модуль, модуль питания и необходимые устройства для выполнения основных функций изделия.
Контроллер имеет модульную конструкцию, единый корпус, системный интерфейс и ограниченное количество информационных каналов.
Такая конструкция не позволяет использовать его на объектах, требующих увеличения числа подключаемых датчиков и исполнительных устройств (т.е. увеличения его информационной емкости) без изменения конструкции контроллера,.
Технический результат, достигаемый полезной моделью заключается в увеличении информационной емкости контроллера телемеханики без изменения его конструкции.
Сущность полезной модели состоит в том, что контроллер телемеханики, содержащий встроенные в общий корпус системный модуль, модуль питания, модули ввода-вывода, модуль связи, работающие под управлением системного модуля и объединяемые посредством кроссплаты, обеспечивающей электрическую коммутацию сигнальных и питающих цепей, а также подключение датчиков и исполнительных устройств от первой группы соединителей, дополнительно содержит внешние модули ввода-вывода, подключенные к системному модулю по цифровому последовательному интерфейсу через вторую и третью группу соединителей, и соединенные с внешними устройствами через четвертую группу соединителей.
При этом соединители первой, второй, третьей и четвертой групп выполнены в виде клеммных соединителей.
При этом внешние модули выполнены в корпусах, на боковых торцах которых расположены клеммные соединители третьей и четвертой группы.
Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами.
Фиг.1 - структурная схема контроллера телемеханики.
Фиг.2 - общий вид контроллера телемеханики.
Расшифровка позиций заявляемого контроллера телемеханики:
1 - кроссплата,
2 - системный модуль,
3 - встроенные модули ввода-вывода (3.1…3.3),
4 - модуль питания,
5 - модуль связи,
6 - корпус,
7 - питающие цепи,
8 - сигнальные цепи,
9 - первая группа соединителей,
10 - вторая группа соединителей,
11 - канал связи,
12 - датчики сигналов,
13 - исполнительные устройства,
14 - цифровой последовательный интерфейс,
15 - внешние модули 15.1…15.n,
16 - третья группа соединителей для подключения к системному модулю 2,
17 - четвертая группа соединителей для подключения внешних датчиков 12 и исполнительных устройств 13,
18 - корпус внешнего модуля 15,
Контроллер телемеханики (фиг.1, 2) представляет собой корпус 6, содержащий ограниченный набор встроенных модулей, включающий системный модуль 2, модуль питания 4, встроенные модули ввода-вывода 3 (3.1…3.3), модуль связи 5. Модуль питания 4 представляет собой преобразователь напряжения AC/DC с резервным аккумулятором, модуль связи 5-GSM модем.
Модули ввода-вывода 3 представляют собой различные комбинации входных и выходных каналов как аналоговых, так и дискретных сигналов общим числом до 8 каналов в одном на модуле. В произвольном наборе модули содержат каналы ввода аналоговых сигналов, каналы ввода дискретных сигналов, каналы вывода дискретных сигналов, каналы вывода аналоговых сигналов. В частном случае все модули ввода-вывода могут быть одинаковыми.
Все указанные встроенные модули объединены посредством кроссплаты 1, обеспечивающей электрическую коммутацию сигнальных 8 и питающих 7 цепей, а также подключение внешних цепей от первой 9 и второй 10 группы соединителей.
Датчики 12 и исполнительные устройства 13 подключены к первой группе 9 соединителей, которые связаны с модулями ввода-вывода 3 посредством электрических цепей на кроссплате.
Системный модуль 2 соединен посредством электрических цепей на кроссплате со второй группой 10 соединителей.
К контроллеру по цифровому последовательному интерфейсу 14 подключены внешние модули ввода-вывода 15 (15.1…15.n), к каждому из которых подключаются датчики 12 и(или) исполнительные устройства 13.
В качестве датчиков 12 контроля и/или измерения могут быть использованы датчики, соответственно, уровня, расхода, температуры, давления и др., предназначенные для регистрирования и отражения в той или иной форме текущего конкретного параметра.
Под исполнительными устройствами 13 понимаются двигатели насосов, задвижки, а также различные приводы, которые служат для изменения положения вышеупомянутых устройств.
Внешние модули 15 предназначены для ввода сигналов от внешних датчиков 12 и вывода сигналов на исполнительные устройства 13. Внешние модули 15 (15.1…15.n) через вторую группу соединителей 10 подключены к системному модулю 2 по цепям цифрового последовательного интерфейса 14. В качестве цифрового последовательного интерфейса может быть принят интерфейс RS485.
Внешние модули ввода-вывода 15 (фиг.2) заключены в компактные пластмассовые корпуса 18. На боковых торцах корпусов 18 расположена третья группа 16 соединителей, при помощи которых осуществляется соединение модулей 15 с системным модулем 2 через вторую группу соединителей 10 и цифровой последовательный интерфейс 14.
Кроме того, на боковых торцах корпусов 18 расположена четвертая группа 17 соединителей, к которым подключаются датчики 12 и исполнительные устройства 13.
Соединители первой 9, второй 10, третьей 16 и четвертой 17 групп выполнены в виде клеммных соединителей.
k
j
k
j
k
j
Одним из параметров, описывающих свойства контроллера, является его информационная емкость «I» - число каналов «i», принимающих входные сигналы и число каналов «о», обеспечивающих подключение выходных сигналов (т.е, I=i+O). Этот параметр задают встроенные модули ввода-вывода 3, обеспечивающие подключение входных и выходных сигналов и каждый из которых содержит от 4 до 8 каналов соответствующего типа. Входные каналы (i) обеспечивают прием сигналов от датчиков 12. К выходным каналам О подключаются исполнительные устройства 13, работа которых управляется сигналами с модулей 3.1…3.3.
конт
Общее число подключаемых к контроллеру датчиков и исполнительных устройств ограничено числом модулей ввода-вывода 3.1…3.3, установленных в общем корпусе 6 контроллера (I=I). Этим ограничивается общее количество информационных каналов в базовой комплектации.
Для увеличения числа модулей ввода-вывода в контроллере необходимо изменить его конструкцию. На уже действующем объекте это выполнить невозможно.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого технического решения, достигается следующим образом.
вн
Для увеличения числа подключаемых датчиков и исполнительных устройств без изменения конструкции корпуса 6 контроллера дополнительно подключены внешние модули 15.1…15.n ввода-вывода с информационной емкостью I, работающие по единому алгоритму с модулями, установленными в общий корпус контроллера. Количество и типы внешних модулей 15 ограничены лишь используемым программным обеспечением системного модуля 2.
конт
вн
Для увеличения числа информационных каналов достаточно подключить к системному модулю 2 по цифровому последовательному интерфейсу 14 внешние модули 15 ввода-вывода в необходимом количестве, обеспечивающие увеличение информационной емкости: I=I+I.
Работа контроллера телемеханики.
Системный модуль 2, установленный в корпусе 6 контроллера и соединенный со встроенными модулями: модулями ввода-вывода 3, модулем питания 4 и модулем связи 5, работает под управлением программы, находящейся в его памяти. Системный модуль 2 периодически считывает информацию со встроенных модулей ввода-вывода 3, к которым через входные соединители первой группы 9 соединителей подключены датчики 12 сигналов, обрабатывает ее и затем пересылает ее на модуль связи 5 для передачи по каналу связи 11 в центр сбора информации. Команды от системного модуля 2 поступают на исполнительные устройства 13 (например, двигатели насосов, электроприводные задвижки, реле и т.п.) через модули ввода-вывода 3 и соединитель первой группы 9 соединителей.
При подключении внешних модулей 15, системный модуль 2 периодически считывает информацию, которая формируется в модулях 15 от датчиков, подключенных к четвертой группе соединителей 17. Информация, принятая от внешних модулей 15 обрабатывается системным модулем 2 и пересылается в модуль связи 5 для отправки по каналу связи 11 в центр сбора информации. Команды на исполнительные устройства 13, подключенные к четвертой группе соединителей 17 поступают в модуль ввода-вывода 15 от системного модуля 2 через вторую группу соединителей 10, цифровой последовательный интерфейс 14 и третью группу соединителей 16.
Пример конкретного выполнения.
кoнт
8
8
8
Контроллер телемеханики содержит три модуля ввода-вывода: модуль ввода аналоговых сигналов, модуль ввода дискретных сигналов и модуль вывода дискретных сигналов, каждый из которых содержит по восемь каналов одного типа: модуль ввода аналоговых сигналов содержит 8 каналов входных аналоговых сигналов, модуль ввода дискретных сигналов - 8 каналов входных дискретных каналов, модуль вывода дискретных сигналов - 8 каналов дискретных выходных сигналов. Таким образом, I=A+D+O=24.
вн
конт
вн
Для добавления к базовой комплектации каналов входных аналоговых сигналов подключены два модуля ввода аналоговых сигналов, по восемь каналов каждый. Общее число внешних каналов составит I=2×8=16. Таким образом, информационная емкость контроллера повысилась и составила I=I+I=24+16=40.
Приведенный пример не является исчерпывающим, он лишь иллюстрирует возможность осуществления полезной модели.
Заявляемая полезная модель реализована в комплексе технических средств ПК-300 (ТУ 4232-005-45985393) на предприятии ООО «Сфера - МК», г.Краснодар.
Заявляемая полезная модель обеспечивает возможность оптимального выбора состава контроллера телемеханики в зависимости от сложности и информационной емкости объекта телемеханизации, используя для этой цели один и тот же контроллер, дополняя его в необходимых случаях внешними модулями.
Кроме того, возможность разносить модули ввода-вывода по территории контролируемого объекта, приближая их непосредственно к месту установки датчиков, обеспечивает экономию соединительных проводов и сокращает трудоемкость монтажа контроллера.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент на полезную модель №89793 Контроллер удаленных объектов. Опубликовано: 10.12.2009.
2. Патент на полезную модель №64403 Контроллер. Опубликовано: 27.06.2007 - наиболее близкий аналог.