КОМПЛЕКС АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ УСТРОЙСТВ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами.
Область техники
Данное техническое решение относится к автоматизированным системам контроля, диагностики и управления технологическими процессами общего назначения, а в частности - к средствам автоматизации диагностирования и контроля устройств и систем железнодорожной автоматики и управления технологическими процессами, например, в системе горочной автоматической централизации (ГАЦ).
Уровень техники
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели является комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления технологическими процессами (патент на изобретение №2279117, опубликован 27.06.2006.).
Недостатками прототипа являются:
- ограниченный набор функциональных модулей, не позволяющий полностью реализовать функции предлагаемой полезной модели;
- системная шина VME-bus является высокоскоростным многопроводным интерфейсом ограниченной протяженности (несколько десятков сантиметров), и требует размещения в едином конструктиве, т.е. не обладает высокой помехоустойчивостью;
- использование системной шины VME-bus для связи между контроллерами и функциональными модулям и не позволяет строить распределенную систему, дающую возможность приблизить модули ввода/вывода к
контролируемым цепям/сигналам и тем самым повысить достоверность контроля, помехоустойчивость и надежность системы.
Сущность технического решения
Известный комплекс программно-аппаратных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами, содержит 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.
Целью предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей и повышение достоверности контроля, надежности и помехоустойчивости распределенной системы функциональных модулей в условиях жесткой электромагнитной обстановки.
Для получения данного технического результата комплекс 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.
Функциональный модуль аналогового ввода МАВ, предназначенный для измерения напряжения сигналов низкой частоты (25,50,75 Гц), а также сигналов постоянного тока, содержит 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.
Функциональный модуль аналогового ввода МАВ2, предназначенный для измерения напряжения высокочастотных (400-30000 Гц) аналоговых сигналов, содержит центральный процессорный элемент, гальванически изолирующий преобразователь напряжения DC-DC для питания модуля, преобразователь DC-AC для питания гальванически изолированных каналов
аналого-цифрового преобразования, цепи с гальванической развязкой для синхронного обмена информацией с удаленным концентратором связи, цепи с гальванической развязкой для синхронного обмена информацией с расположенными на модуле каналами аналого-цифрового преобразования, цепи с гальванической развязкой 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, 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 операционный усилитель соединен с входом микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление среднеквадратического значения входного сигнала в интервале кратном периоду амплитудной манипуляции 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.
Одноканальный 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), содержит 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.
Функциональный модуль ввода дискретных сигналов МДВ содержит 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.
Функциональный модуль ввода дискретных сигналов переменного тока МДВ1 отличающийся от модуля МДВ тем, что во входных цепях каналов ввода дискретных сигналов диод заменен на второй стабилитрон, включенный встречно первому.
В конфигурации для работы в режиме контроля и управления, например, объектом железнодорожной автоматики - горочной автоматической централизации (ГАЦ), комплекс содержит 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.
Функциональный модуль вывода МДВУ содержит 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.
В конфигурации с удаленными локальными подсистемами, имеющими концентрацию устройств требующих ввода и вывода сигналов, комплекс содержит функциональный модуль ввода/вывода МДАВ, отличающийся тем, что содержит микропроцессорный элемент, связанные с ним гальванически изолированные цепи для обмена информацией с удаленным концентратором связи, набор каналов аналогового и дискретного ввода, выполненных по типу каналов модулей МАВ и МДВ, а каналы вывода предусматривают установку оптоизолированных или электромеханических реле.
Функциональный модуль ввода дискретных сигналов и индикации МДВИ содержит 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 типу каналов модуля МДВ 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.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведена обобщенная структурная схема автоматизированной системы на базе комплекса программно-аппаратных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами «АДК-СЦБ», где:
1 - серверы, автоматизированные рабочие места (АРМы) и системы верхнего уровня;
2 - локальная сеть Ethernet;
3 - контроллеры на базе промышленных компьютеров;
4 - стандартные последовательные интерфейсы (RS485, RS232);
5 - концентраторы связи;
6 - матричная структура линий связи типа «токовая петля»;
7 - функциональные модули;
8 - распределенная система функциональных модулей.
На фиг.2 приведена структурная схема функционального модуля аналогового ввода МАВ, где:
1 - элементы цепей с оптронной развязкой для асинхронного приема информации от удаленных каналов аналогового ввода;
2 - элементы гальванической развязки цепей обмена информацией с концентратором связи;
3 - гальванически изолирующий преобразователь напряжения DC-DC;
4 - центральный микропроцессорный элемент;
5 - преобразователь напряжения DC-AC;
6 - каналы аналого-цифрового преобразования.
На фиг.3 приведена структурная схема канала аналого-цифрового преобразования функционального модуля МАВ, где:
1 - входной дифференциальный операционный усилитель;
2 - масштабирующий операционный усилитель;
3 - микропроцессорный элемент;
4 - схема с оптронной развязкой для связи с центральным микропроцессорным элементом;
5, 6 - прецизионные стабилизаторы напряжения;
7 - импульсный трансформатор с выпрямителем на выходе.
Примечание - структурная схема функционального модуля УГР и канала аналогового ввода функционального модуля МДАВ полностью совпадает с данной структурной схемой с учетом того, что структурный элемент 7 является преобразователем напряжения DC-DC.
На фиг.4 приведена структурная схема канала аналого-цифрового преобразования функционального модуля МАВ2, где:
1 - схема прецизионного выпрямления напряжения высокочастотного сигнала с выдачей среднеквадратического значения;
2 - масштабирующий операционный усилитель;
3 - микропроцессорный элемент;
4 - схема с оптронной развязкой для связи с центральным микропроцессорным элементом;
5 - прецизионный элемент стабилизации напряжения;
6 - импульсный трансформатор с выпрямителем на выходе.
На фиг.5 представлена структурная схема функционального модуля ввода дискретных сигналов МДВ, где:
1 - группы входов с одним общим проводом в группе, имеющих оптронную развязку со стробированием входных каскадов и выходами на мультиплексированную шину;
2 - DIP-переключатель режимов работы;
3 - микропроцессорный элемент;
4 - элементы гальванической развязки цепей обмена информацией с концентратором связи;
5 - элемент стабилизации напряжения питания.
На фиг.6 приведена структурная схема функционального модуля преобразования сигналов датчиков МПСД, где:
1 - элементы гальванической развязки цепей обмена информацией с концентратором связи;
2 - элемент стабилизации напряжения питания;
3 - микропроцессорный элемент;
4 - DIP-переключатель режимов работы;
5 - входные фильтры с трансформаторной развязкой;
6 - развязывающий трансформатор для ввода опорного напряжения;
7 - выходы с оптронной развязкой и выходными буферами с открытым коллектором.
На фиг.7 приведена структурная схема функционального модуля вывода МДВУ, где:
1 - группы выходов с одним общим проводом, включающие в себя оптронную развязку с буферным транзисторным каскадом на выходе;
2 - выходы без общих проводов с другими каналами;
3 - микропроцессорный элемент;
4 - элементы гальванической развязки цепей обмена информацией с концентратором связи;
5 - DIP-переключатель адреса модуля;
6 - DC-DC преобразователь напряжения питания.
На фиг.8 представлена структурная схема функционального модуля ввода/вывода МДАВ, где:
1 - группы входов с одним общим проводом в группе, имеющих оптронную развязку со стробированием выходных каскадов и выходами на мультиплексированную шину;
2 - микропроцессорный элемент;
3 - элементы гальванической развязки цепей обмена информацией с концентратором связи;
4 - каналы вывода, содержащие оптоизолированные или электромеханические реле;
5 - каналы аналого-цифрового преобразования;
6 - преобразователь напряжения DC-DC, для питания схем модуля.
На фиг.9 приведена структурная схема функционального модуля ввода дискретных сигналов и индикации МДВИ, где:
1 - группы входов с одним общим проводом, имеющих оптронную развязку со стробированием выходных каскадов и выходами на мультиплексную шину;
2 - преобразователь напряжения DC-DC для питания схем модуля;
3 - микропроцессорный элемент;
4 - элементы гальванической развязки цепей обмена информацией с концентратором связи;
5 - ключевые элементы для динамического управления двумя линейками (2×6) светодиодных индикаторов;
6 - линейки светодиодных индикаторов.
Осуществление полезной модели
Автоматизированные системы на базе заявляемого комплекса аппаратно-программных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами реализуется в двух направлениях: во-первых, как система диагностирования и контроля устройств в системах электрической централизации на железнодорожном транспорте, при этом, ее основное назначение - непрерывное диагностирование и мониторинг работы устройств СЦБ (сигнализации, централизации и блокировки), выявление отказов и предотказных состояний и автоматизация технического обслуживания устройств, такая система находится на стадии внедрения опытной серии, готовятся квалификационные испытания для запуска в серийное производство; во-вторых, как управляющая система с сохранением функций диагностирования устройств СЦБ в системе горочной автоматической централизации (ГАЦ) на сортировочных станциях, такая система находится на стадии приемочных испытаний опытного образца.
Достоинством автоматизированных систем, построенных на базе заявляемого комплекса программно-аппаратных средств (фирменное название - АДК-СЦБ), является распределенная система функциональных модулей, позволяющая приблизить устройства контроля и измерения к датчикам и источникам сигналов, уменьшая влияние помех и повышая точность измерений, достоверность контроля и надежность управления.
Достижение данного технического результата обеспечивается применением в распределенной системе функциональных модулей матричной структуры обмена информацией по линиям связи типа «токовая петля» с синхронным бит-последовательным способом приема/передачи данных. Помехозащищенность данной системы обмена информацией дополнительно обеспечивается применением в каждом функциональном модуле, в том числе и в концентраторе связи, современных микропроцессорных элементов высокой степени интеграции, позволяющих
использовать сложные помехоподавляющие алгоритмы обработки сигналов и протоколы обмена данными.
Прикладное программное обеспечение комплекса, функционирующее в операционной системе QNX позволяет решать поставленные задачи в реальном масштабе времени. Встроенное программное обеспечение модулей производит различного рода вычисления, предварительную обработку сигналов, решает алгоритмические задачи, связанные с взаимозависимостями сигналов, и, в целом, повышает производительность комплекса.
Дополнительным положительным эффектом применения распределенной системы функциональных модулей является многократное сокращение общей длины монтажных проводов в части подключения источников сигналов к входам модулей в сравнении с сосредоточенной системой.
Примером построения автоматизированной системы на базе комплекса программно-аппаратных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами может служить система АДК-СЦБ, внедряемая на сети железных дорог ОАО РЖД.
Система АДК-СЦБ строится по иерархическому принципу. Структура обеспечивает следующие уровни автоматизации диагностирования и контроля:
- верхний уровень: уровень управления (отделения) дороги - комплексы КДК-ШД, уровень дистанций сигнализации и связи (ШЧ) - комплексы КДК-ШЧД;
- нижний уровень: уровень линейных объектов железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) на станциях и сортировочных горках - станционные комплексы АДК-СЦБ.
Средства верхнего уровня АДК-СЦБ формируются:
- на уровне служб Ш (СЦБ) дорог, в структуре региональных центров управления перевозками (РЦУП) - на основе сервера диагностирования, мониторинга и прогноза состояния СЖАТ (КДК-ШД) с организацией специализированной сети АРМов (мобильных и стационарных) диспетчера службы Ш и возможного доступа к базе данных с АРМов инженера ШЛ, ДНЦ и руководящего персонала (ШГ и т.д.).
- по объектам дистанции ШЧ - контрольно-диагностические комплексы диспетчеров ШЧ (КДК-ШЧД) на основе сервера баз данных диагностической информации, по технологически обоснованным зонам, с организацией специализированной сети АРМов (мобильных и стационарных) электромехаников, диспетчера ШЧ и доступа к базе данных с АРМ руководящего персонала (ШЧУ, ШЧГ, ШЧ);
Комплекс КДК-ШД включает в себя следующие функциональные составляющие верхнего уровня:
- станция связи;
- сервер контроля и диагностирования;
- оборудование локальной сети комплекса;
- программные средства администрирования;
- оборудование сервисного обслуживания сервера и станции связи;
- автоматизированное рабочее место диспетчера АРМ ДК-ШЧД;
- сервисное оборудование настройки и калибровки измерительных каналов комплексов АДК-СЦБ в зоне обслуживания ШЧ.
Средствами нижнего уровня системы АДК-СЦБ на объектах РЖД являются станционные  комплексы (СК АДК) автоматизации функций диагностирования, контроля и техобслуживания устройств ЖАТ на станциях и сортировочных горках, оборудованных действующими устройствами систем электрической централизации (ЭЦ), автоблокировки (АБ) и т.д..
В состав СК АДК входят:
- аппаратные средства измерительно-вычислительного комплекса (ИВК-АДК);
- аппаратные средства передачи данных на сервер КДК верхнего уровня;
- аппаратные средства интеграции с системами диспетчерской централизации МПЦ, РПЦ, ДЦ или др.;
- АРМ ДК-ШН мобильный (на базе компьютера класса Notebook) или стационарный.
Станционные комплексы АДК представляют собой аппаратно-программные объектно-ориентированные комплексы, действующие на основе специализированных протоколов обмена в многоуровневой системе передачи данных в свою очередь состоит из двух уровней:
- нижний уровень: функциональные модули - концентраторы связи - промышленный компьютер (контроллер) - (оборудование локальной сети) - компьютер АРМ ДК-ШН;
- верхний уровень:
- централизация результатов диагностирования по каналам системы передачи данных (СПД) от станционных комплексов АДК на сервере КДК-ШЧД с организацией локальной сети диагностических АРМов дистанции;
- информационная сеть передачи результатов диагностирования с  сервера КДК-ШЧД в управление дороги, РЦУП на основе сетевых протоколов с организацией локальной сети диагностических АРМов управления дороги.
Конфигурация локальной сети нижнего уровня для каждого объекта автоматизации определяется рабочим проектом, для сети верхних уровней проектом конфигурируется число пользовательских рабочих мест и уровни доступа к диагностической информации.
На фиг.1 приведена обобщенная структурная схема автоматизированной системы АДК-СЦБ на базе комплекса программно-аппаратных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами, где:
1 - серверы, рабочие станции, автоматизированные рабочие места (АРМы) и системы верхнего уровня;
2 - локальная сеть Ethernet, включая ее оборудование;
3 - контроллеры на базе промышленных компьютеров;
4 - стандартные последовательные интерфейсы (RS485, RS232);
5 - концентраторы связи;
6 - матричная структура линий связи типа «токовая петля»;
7 - функциональные модули;
8 - распределенная система функциональных модулей.
Аппаратные средства ИВК-АДК системы АДК-СЦБ имеют модульный принцип построения и выполнены в виде следующих конструктивно законченных составных частей:
1) Контроллера(ов) на базе промышленного компьютера, предназначенного(ых) для накопления и обработки информации, поступающей по каналам ввода от устройств СЦБ, протоколирования работы станционного комплекса, принятия диагностических решений о состоянии устройств СЦБ, обмена информацией с системами диспетчерской централизации, с комплексами КДК-ШЧД, КДК-ШД и с АРМ ДК-ШН. Количество контроллеров определяется рабочим проектом.
2) Устройств электропитания, содержащих: развязывающий трансформатор, устройства защиты от электрических перегрузок и помех по сети питания, блоки бесперебойного питания (ББП), обеспечивающие электропитанием станционный комплекс при потере гарантированного питания на объекте и при переключении фидеров, а также преобразователи напряжения для питания контроллеров и функциональных модулей.
3) Оборудования локальной сети, предназначенного для подключения контроллеров и дополнительных устройств Ethernet к системе АДК-СЦБ. Состав оборудования локальной сети определяется рабочим проектом.
5) функциональных модулей, в том числе:
- модуль концентратора связи ЦБС, предназначенный для организации обмена информацией между функциональными модулями и промышленным компьютером (ЦБС - по стыку RS-232, ЦБС-01 - по стыку RS-485);
- модуль аналогового ввода МАВ (фиг.2), предназначенный для измерения напряжения не менее чем по 8 (в зависимости от модификации) каналам (фиг.3) гальванически не связанных аналоговых сигналов постоянного тока и переменного тока (измерение среднеквадратического значения) частотой 25 Гц, 50 Гц, 75 Гц, в диапазонах, определяемых входными делителями (минимально:=1...10 В, ~0,7...7 В), для приема цифровой информации (например, от модулей УГР) по четырем дополнительным каналам, а также для передачи информации в ЦБС;
- модуль аналогового ввода МАВ2 (фиг.2), предназначенный для измерения среднеквадратического значения напряжения не менее чем по 8 (в зависимости от модификации) каналам (фиг.4) гальванически не связанных аналоговых сигналов переменного тока частотой 400-30000 Гц в диапазонах определяемых входными делителями (минимально: ~0,1...1 В), для приема цифровой информации (например, от модулей УГР) по четырем дополнительным каналам, а также для передачи информации в ЦБС;
- модуль аналогового ввода УГР (фиг.3), предназначенный для расширения функциональных возможностей модулей МАВ в части измерения напряжения одного сигнала (датчика тока):
постоянного тока (без индикации полярности), в диапазоне: ±10...100 мВ;
переменного тока (среднеквадратического значения) частотой 25 Гц, 50 Гц, 75 Гц, в диапазоне от 7 до 70 мВ;
- модуль дискретного ввода МДВ (фиг.5), предназначенный для контроля дискретных сигналов напряжения постоянного тока, гальванически не связанных с источником питания и другими группами входных сигналов, имеющий режим измерения временных характеристик импульсных сигналов и содержащий гальванически изолированные цепи для обмена информацией по линии связи типа "токовая петля" с концентратором связи ЦБС;
- модуль дискретного ввода МДВ1 (фиг.5), предназначенный для контроля дискретных сигналов напряжения переменного тока гальванически не связанных с источником питания и другими группами входных сигналов, имеющий режим измерения временных характеристик импульсных сигналов и содержащий гальванически изолированные цепи для обмена информацией по линии связи типа "токовая петля" с концентратором связи ЦБС;
- модуль преобразователя сигналов датчиков МПСД (фиг.6), предназначенный для работы с 2-мя парными путевыми датчиками (например, ДП50П) или с 4-мя одиночными датчиками (например, ДП50) и выполняющий следующие функции: электрическую развязку от цепей датчиков; счет осей вагонов; определение направления движения колеса (для ДП50П); формирование выходных сигналов, необходимых для управления работой релейных и электронных схем СЦБ (напр. блока ЗС-75); передачу информации о проходе осей по токовой петле в модуль ЦБС;
- модуль вывода МДВУ (фиг.7), предназначенный для выдачи команд управления/коммутации сигналов постоянного тока с напряжением до 35 В, током до 0,2А по 24-м каналам;
-модуль ввода/вывода МДАВ (фиг.8), предназначенный для удаленных локальных подсистем, имеющих концентрацию устройств требующих ввода и вывода сигналов, имеет возможность контроля до 22 дискретных сигналов, выдачи до 8 сигналов управления/коммутации через контактные группы реле цепей с напряжением до 400 В, током до 2А, и измерения напряжения четырех гальванически изолированных или до 16, разбитых на 4 гальванически не связанные группы, аналоговых сигналов;
- модуль дискретного ввода и индикации МДВИ (фиг.9), предназначенный для контроля дискретных сигналов напряжения постоянного и переменного тока (до 20-ти каналов), вывода информации на 7-ми сегментные светодиодные индикаторы (до 12 шт.), а также для обмена информацией по линии связи типа "токовая петля" с концентратором связи ЦБС.
Примечание- расшифровка состава функциональных модулей приведена в разделе "Краткое описание чертежей".
Ввод и первичная обработка дискретных и аналоговых сигналов устройств объекта автоматизации происходит под управлением концентратора связи ЦБС. Система связи является синхронной и организована следующим образом (пример организации связей - позиция 6 на фиг.1).
Концентратор связи ЦБС имеет 12 линий передачи типа " однополярная токовая петля" и 16 линий приема цифровой информации того же типа. По линиям передачи ЦБС может посылать команды и биты синхронизации. Модуль ввода/вывода, получивший и расшифровавший команду, на каждый бит (0,1,0...-меандр) последующей синхронизации передает один бит информации на одну из линий приема ЦБС.ЦБС воспринимает информацию, формирует пакеты 8-битового последовательного кода (а в конце каждого цикла - контрольную сумму сообщения в целом) и передает в промышленный компьютер по стыку RS-232(RS-485). Команда, передаваемая из ЦБС функциональным модулям, может дополнительно содержать адрес модуля в комплексе и информацию управления (для модулей вывода).
Для малых систем связь может быть организована по принципу: каждому модулю ввода/вывода - отдельная линия приема и передачи модуля ЦБС.
Для больших систем связь организована с разделением во времени, с организацией одной или нескольких матриц приема-передачи, когда к одной линии передачи ЦБС подключаются несколько функциональных модулей
ввода/вывода, передатчики которых соединяются с разными линиями приема модуля ЦБС, куда параллельно подключены передатчики другой группы модулей ввода/вывода, приемники которых в свою очередь соединены с другой линией передачи модуля ЦБС. В этом случае линии передачи модуля ЦБС должны работать поочередно. Несколько матриц организуется, когда в комплексе к одному модулю ЦБС подключены модули с разным количеством передаваемой информации, например, 24-х канальные модули МДВ - 24 бита информации о состоянии каналов+байты самодиагностики и контрольной суммы, а 12-ти канальные модули МАВ - 160 бит информации о состоянии каналов+байты самодиагностики и контрольной суммы.
Помехозащищенность комплекса, точность и достоверность измерений и контроля, надежность управления подтверждены испытаниями и сертификатами:
- на соответствие типу средства измерения (ВНИИМС, август 2005 г.);
- на электромагнитную совместимость (для технических средств класса III c функционированием по классу А в условиях жесткой электромагнитной обстановки - Испытательный центр ССБ ЖАТ, май 2005 г.).