УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕННОГО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ

Устройство для удаленного контроля и управления объектами железнодорожной автоматики
Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и телемеханике, но может быть использовано и в других отраслях.
Известно устройство распределенного сбора данных и управления серии ADAM-5000/485 фирмы Advantech (Тайвань), (Каталог фирмы Advantech Industrial Automation with PCs, 1999 г., том 91, стр 13-5), содержащее микропроцессор, память, сторожевой таймер, формирователь интерфейса RS-485, вторичный источник питания с гальванической изоляцией и модули дискретного ввода-вывода, подключаемые к локальной шине ввода-вывода микропроцессора.
Недостатками данного устройства являются отсутствие гальванической изоляции модуля вывода от микропроцессора, невозможность выключения цепей управления в случае их неисправностей, отсутствие автоматического контроля цепей ввода, а также отсутствие защиты выходных цепей управления от возможных перенапряжений и перегрузок по току.
Известны также модули удаленного сбора данных и управления ЮР-CON фирмы IPC-DAS CO., LTD (Тайвань) серии 7000 (Руководство пользователя 1-7000 DIG Manual, 1999 г.), среди которых имеются модули дискретного ввода-вывода с гальванической изоляцией типа 1-7041,1-7042,1-7043,1-7044,1-7052,1-7065,1-7066, предназначенные для построения распределенных систем управления и контроля Модули отличаются друг от друга количеством цепей ввода-вывода и их параметрами. Каждый из модулей содержит микроконтроллер, узлы ввода и вывода дискретных сигналов с гальванической изоляцией, содержащие оптронные ключи, формирователь интерфейса RS-485 и вторичный источник питания с гальванической изоляцией. В указанных модулях выходы узла ввода
дискретных сигналов подключены к входам порта ввода микроконтроллера, а входы узла вывода - к выходам порта вывода микроконтроллера, вторичный источник питания обеспечивает электропитание внутренних узлов модуля.
Недостатками указанных модулей являются: невозможность выключения цепей управления в случае их неисправностей, недостаточное количество цепей контроля состояния объектов (цепей ввода) и отсутствие автоматического контроля их исправности, а также отсутствие защиты выходных цепей управления от возможных перенапряжений и перегрузок по току.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой полезной модели являются модули удаленного сбора данных и управления ADAM-4050, ADAM-4052 серии ADAM-4000 фирмы Advantech (Тайвань), (журнал «Современные технологии автоматизации, издательство «СТА-ПРЕСС №2, 1997 г., стр.34-37). Каждый из этих модулей содержит микроконтроллер, сторожевой таймер, формирователь интерфейса RS-485 с гальванической изоляцией, подключенный к последовательному порту микроконтроллера, оптронные ключи ввода-вывода, подключенные к портам ввода-вывода микроконтроллера и вторичный источник питания с гальванической изоляцией обеспечивающий электропитание внутренних узлов модуля. Модуль ADAM-4050 обеспечивает ввод и вывод дискретной информации без гальванической изоляции. Модуль ADAM-4052 обеспечивает только ввод дискретной информации с гальванической изоляцией. Недостатками указанных модулей ADAM являются: невозможность выключения цепей управления в случае их неисправностей, недостаточное количество цепей ввода дискретной информации и отсутствие автоматического контроля их исправности, а также отсутствие защиты выходных цепей управления от возможных перенапряжений и перегрузок по току. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является
повышение надежности и живучести устройства удаленного ввода-вывода информации и увеличение числа цепей ввода информации.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в возможности:
-отключения управляющих сигналов в случае возникновения неисправности в тракте вывода сигналов управления;
-увеличения числа цепей ввода сигналов контроля и автоматического контроля исправности этих цепей;
-защиты цепей ввода-вывода от возможных перенапряжений и перегрузок по току. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для удаленного
контроля и управления объектами железнодорожной автоматики, содержащем микроконтроллер, сторожевой таймер, узел ввода дискретных сигналов контроля состояния объектов, состоящий из оптронных ключей по числу каналов ввода, выходы которых подключены к порту ввода микроконтроллера, узел вывода дискретных сигналов управления объектами, состоящий из оптронных ключей по числу каналов вывода, входы которых подключены к портам вывода микроконтроллера, формирователь интерфейса RS-485 с гальванической изоляцией, подключенный к последовательному порту микроконтроллера, вторичный источник электропитания с гальванической изоляцией, узел вывода дискретных сигналов управления снабжен дополнительно групповым оптронным ключом, цепь коммутации которого включена последовательно в общую цепь вывода сигналов, а вход управления - к дополнительному выходу микроконтроллера, узел
(
ввода дискретных сигналов контроля снабжен дополнительно элементами логическое «ИЛИ по числу оптронных ключей ввода, включенными на входе управления оптронных ключей, оптронными ключами выбора групп контролируемьгх объектов и оптронным ключом контроля исправности цепей ввода сигналов, при этом цепи управления
3
дополнительных оптронных ключей подключены к дополнительным выходам микроконтроллера, цепи коммутации оптронных ключей выбора групп .включены последовательно в общие цепи групп контролируемых объектов, цепь коммутации оптронного ключа контроля исправности цепей ввода сигналов подключена одним концом к одному из входов всех элементов «ИЛИ, а другим к полюсу внешнего источника питания. Кроме того оптронные ключи узла вывода дискретных сигналов, а также оптронные ключи выбора групп контролируемых объектов и ключ контроля исправности цепей ввода дискретных сигналов контроля снабжены элементами защиты выходных цепей от перенапряжений, включенными параллельно цепям коммутации и элементами защиты от перегрузок по току, включенными последовательно в цепи коммутации.
Повышение надежности вывода информации достигается за счет введения группового ключа, цепь управления которого подключена к дополнительному выходу микроконтроллера, а цепь коммутации включена последовательно в общую цепь вывода сигналов управления, что позволяет отключать цепи управления в случае возникновения неисправности или сбоя в тракте вывода сигналов управления.
Увеличение числа цепей ввода информации и автоматический контроль исправности цепей в тракте ввода информации достигается за счет введения в узел ввода дискретных сигналов контроля элементов логическое «ИЛИ, включенных на входе управления оптронных ключей, по числу оптронных ключей ввода, дополнительных оптронных ключей выбора групп контролируемых объектов и оптронного ключа контроля исправности цепей ввода сигналов. При этом цепи управления дополнительных оптронных ключей подключены к дополнительным выходам микроконтроллера, цепи коммутации ключей выбора групп включены последовательно в общие цепи групп контролируемых объектов, цепь коммутации ключа контроляисправности подключена
одним концом к одному из входов всех элементов «ИЛИ, а другим к полюсу внешнего источника питания.
Защита цепей ввода-вывода от возможных перенапряжений и перегрузок по току обеспечивается тем, что оптронные ключи узла вывода дискретных сигналов, а также оптронные ключи выбора групп контролируемых объектов и ключ контроля исправности цепей ввода сигналов контроля снабжены элементами защиты выходных цепей от перенапряжений, включенными параллельно цепям коммутации и элементами защиты от перегрузок по току, включенными последовательно в цепи коммутации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства.
Устройство для удаленного контроля и управления объектами железнодорожной автоматики содержит следующие узлы:
-микроконтроллер 1;
-узел вывода дискретных сигналов управления 2,
-узел ввода дискретных сигналов контроля 3
-сторожевой таймер 4;
-формирователь интерфейса RS-485 с гальванической изоляцией 5;
-вторичный источник питания с гальванической изоляцией 6. Узел вывода дискретных сигналов управления 2 состоит из:
-оптронных ключей вывода 7;
-группового оптронного ключа 8;
-элементов защиты от перенапряжений 9;
-элементов защиты от перегрузок по току 10.
Узел ввода дискретных сигналов контроля 3 состоит из:
-оптронных ключей ввода 11;
-оптронных ключей выбора групп контролируемых объектов 13;
-оптронного ключа контроля исправности цепей тракта ввода- сигналов контроля 14,
-элементов защиты от перенапряжений 9;
-элемента защиты от перегрузок по току 10.
Устройство для удаленного контроля и управления объектами железнодорожной автоматики работает следующим образом.
При подаче питающего напряжения запускается вторичный источник питания 6. Напряжения питания постоянного тока с его выходов поступает на микроконтроллер 1, формирователь интерфейса RS-485 5 и сторожевой таймер 4. Появление питающего напряжения вызывает аппаратный сброс микроконтроллера 1, после чего программа, записанная в ПЗУ микроконтроллера, начинает работать со своего начального адреса.
Алгоритм работы микроконтроллера предусматривает выполнение следующих основных процедур:
-установка начальных параметров;
-циклический опрос входов контроля состояния двухпозиционных объектов путем циклической последовательной коммутации ключей выбора групп контролируемых объектов 13с последующим чтением информации с порта ввода микроконтроллера 1;
-циклическая проверка входных цепей тракта контроля состояния двухпозиционных объектов путем подачи в определенные моменты времени на входы элементов «ИЛИ 12 питающего напряжения с помощью оптронного ключа контроля исправности 14 и последующего считывания информации с порта ввода микроконтроллера;
циклическое чтение собственного системного адреса путем считывания информации с дополнительного порта ввода микроконтроллера, заданной внешними адресными перемычками;
-циклический прием и проверка информационных кадров, поступающих от управляющего центрального компьютера по интерфейсу RS-485, сравнение адреса устройства, указанного в кадре и собственного адреса;
-вывод сигналов управления в порт вывода микроконтроллера 1 в соответствии с полученной от центрального компьютера информацией в результате чего замыкаются соответствующие цепи управления с помощью оптронных ключей 7;
-проверка совпадения принятого байта управления и байта, выведенного в регистр порта управления микроконтроллера 1 и, в случае их совпадения, замыкание группового оптронного ключа 8, обеспечивающего замыкание общей цепи объектов управления;
-формирование и посылка по интерфейсу RS-485 информации на центральный компьютер о состоянии контролируемых объектов и исправности самого устройства.
-циклическая посылка с выхода микроконтроллера 1 импульсов сброса на сторожевой таймер 4.
В случае «зависания выполняемой программы, в результате которого прекращается подача импульсов сброса на сторожевой таймер 4, последний обеспечивает перезапуск микроконтроллера 1 подачей импульса на его вход Reset.
Элементы 9, включенные параллельно цепям коммутации оптронных ключей 7, 8, 13, 14, например варисторы, обеспечивают защиту цепей управления и контроля от возможных перенапряжений.
Элементы 10, включенные последовательно в цепи коммутации оптронных ключей 7, 8, 13, 14, например терморезисторы или самовосстанавливающиеся предохранители, обеспечивают защиту цепей управления и контроля от возможных перегрузок по току.
7%&№ M W