СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ИСТОЧНИКОВ СИГНАЛОВ И ЛИНИИ СВЯЗИ

Полезная модель относится к области автоматического управления технологическим оборудованием, в том числе, дистанционного управления технологическим и испытательным оборудованием, непосредственное обслуживание которого затруднено (оборудование для перекачки нефти и газа, оборудование атомной промышленности, оборудование горной промышленности и др.)
В этом случае средство формирования команд управления - источник сигнала (например, кнопка или переключатель) находятся на пульте управления ПУ, который может быть удален от объекта управления ОУ (на котором расположены исполнительные элементы ИЭ) на значительные расстояния [Ильин В.А. Телеконтроль и телеуправление. М. ”Энергия”, 1969 г.]. При этом команды управления передаются по кабельной линии, проводники которой подключаются на ПУ и ОУ через клеммные соединители.
Особенно важна роль дистанционного управления при передаче команд, связанных с обеспечением безопасности объекта управления. При этом должна быть уверенность, что линия исправна и команда от пульта управления будет получена и исполнена средствами объекта управления.
Поэтому необходимо обеспечить постоянный контроль состояния не только дискретного источника сигнала (кнопка, переключатель) но и линии связи, по которой передается сигнал от указанных источников. Причем для ускорения восстановления линии в случае ее обрыва, желательно по результатам контроля указывать какой из двух проводов линии (прямой или обратный) оборван. Контроль состояния линии позволяет повысить достоверность оценки состояния дискретного источника сигнала.
В качестве прототипа может быть принята система контроля состояния дискретных источников сигналов (пат. РФ №129689, G08C 19/18, 2012 г.), содержащая дискретный датчик, подключенный одним выводом к источнику импульсов, состоящему из источника питания, транзисторного ключа и генератора импульсов, другим выводом к началу линии связи, на другом конце которой через формирователь подключен вход контрольного устройства объекта управления, отличающаяся тем, что в нее введен блок контроля линии связи, содержащий два делителя, которые с одной стороны подключены, соответственно, к началам первого и второго проводов линии связи, а с другой стороны к первому выводу источника питания в составе блока контроля линии связи, второй вывод этого источника питания подключен к концу второго провода линии связи, причем делители подключены к контролируемой линии связи, соответственно, первым и вторым, в составе делителей, ключами, входы которых подключены к выходу второго элемента задержки цепочки из трех элементов задержки, вход первого элемента задержки подключен к выходу источника импульсов, а выход первого элемента задержки подключен к входам установки в ”единицу” двух триггеров, входы установки в «ноль» которых подключены, соответственно, к выходам двух элементов ”ИЛИ”, один из входов которых подключен к выходам, соответственно, первого и второго делителей, а другой - к кнопке сброса, выходы триггеров подключены к входам дешифратора, один из входов дешифратора подключен к выходу третьего элемента задержки, а три выхода дешифратора подключены, соответственно, к входам установки в ”единицу” трех триггеров, каждый из которых соответствует определенному дефекту линии, входы установки в ”ноль” которых подключены к кнопке сброса, а выходы триггеров подключены к входам индикатора состояния линии.
К недостаткам прототипа следует отнести то, что состояния дискретного источника сигнала ДИС и проводников линии контролируются разными контрольными устройствами. Так состояние ДИС определяется на входе контрольного устройства объекта управления, т.е. по сигналу на конце линии связи, что затрудняет объективную оценку состояния ДИС.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - повышение достоверности оценки состояния источника сигнала и линии связи.
Технический результат заключается в том, что блок контроля обеспечивает не только контроль состояния линии связи на обрыв с указанием конкретного оборванного провода, но и непосредственный контроль состояния дискретного источника сигнала, что позволяет производить отдельно оценку состояния источника сигнала и состояния проводников линии связи.
Это достигается тем, что в системе контроля состояния дискретных источников сигналов и линии связи, на одном конце которой подключен источник питания и контрольное устройство объекта управления, на другом - контакт датчика и блок контроля, включающий делители, которые с одной стороны подключены, соответственно, к началам прямого и обратного проводов линии связи, а с другой стороны к первому выводу источника питания в составе блока контроля, второй вывод этого источника питания подключен к концу обратного провода линии связи, выходы делителей подключены к входам микроконтроллера, выход которого соединен с элементом индикации состояния линии и дискретного датчика, делители блока контроля содержат резисторы с последовательно включенными светодиодами оптронов, причем два таких делителя содержат светодиоды, включенные в противоположных направлениях, и подключенные к началу прямого провода линии связи, а третий делитель подключен к началу обратного провода линии связи, а выходы оптронов делителей подключены к дискретным входам микроконтроллера.
Принципиальная схема системы контроля (фиг. 1) содержит двухпроводную линию связи 1 в составе прямого провода ”А” и обратного ”Б”, на одном конце которой подключен источник питания 2 и контрольное устройство 3 объекта управления 4, на другом - контакт датчика 5 (например, кнопка) пульта управления 6 и блок контроля 7, который содержит делители 8, 9 и 10, которые с одной стороны подключены, соответственно, к началам прямого ”А” и обратного ”Б” проводов линии связи, а с другой стороны к первому выводу источника питания 11 в составе блока контроля с напряжением равным половинному значению напряжения источника питания 2 объекта управления 4, второй вывод источника питания 11 подключен к концу обратного провода "Б" линии связи 1, выходы 12, 13, 14 делителей подключены, соответственно, к входам микроконтроллера 15, выход которого соединен с элементом индикации 16 состояния линии и дискретного датчика, причем делители 8, 9 и 10 блока контроля 7 содержат резисторы 17, 18, 19 с последовательно включенными светодиодами оптронов 20, 21, 22, причем светодиоды оптронов 20 и 22 в делителях 8 и 10 подключены в противоположных направлениях и эти делители 8 и 10 подключены к началу прямого провода ”А” линии связи, а третий делитель 9 подключен к началу обратного провода ”Б” линии связи, а выходы оптронов делителей подключены к дискретным входам микроконтроллера 15. Сопротивления резисторов 17, 18 и 19 выбирают много больше сопротивления контрольного устройства 3 объекта управления 4 (например, обмотки реле исполнительного элемента)
В таблице представлена зависимость кода на выходах оптронов делителей от состояния элементов канала (провода “А” и “Б” линии связи и контакт дискретного датчика)
Система контроля работает следующим образом.
В исходном состоянии (обрывы в цепях проводов ”А” и ”Б” отсутствуют и контакт датчика 5 не замкнут) проходят токи через светодиод оптрона 20 (к резистору 17 и светодиоду оптрона 20 приложено напряжение +12 В, как разность напряжений источника питания 2 объекта управления 4 (24 В) и источника питания 11 блока контроля 7 (12 В) и светодиод оптрона 21 (к резистору 18 и светодиоду оптрона 21 приложено напряжение 12 В источника питания 11 блока контроля 7). Ток через светодиод оптрона 22 не проходит (он заперт). При этом транзисторы оптронов 20 и 21 оказываются открытыми (за счет засветки от соответствующих светодиодов), а оптрона 22 закрытым. На выходах оптронов 20, 21, 22 присутствуют сигналы со значениями 0-0-1, как показано в таблице.
При обрыве провода ”А” ток через светодиод оптрона 20 не проходит и кодовая комбинация сигналов на выходах оптронов будет 1-0-1.
При обрыве провода "Б" не будет проходить ток через светодиод оптрона 21, его транзистор оказывается не засвечен и кодовая комбинация сигналов на выходах оптронов будет 0-1-1.
При обрывах проводов ”А” и ”Б” выходная комбинация сигналов будет 1-1-1.
При замкнутом контакте датчика 5 ток проходит через светодиоды оптронов 21 и 22 (светодиод оптрона 20 заперт) и выходная кодовая комбинация будет иметь вид 1-0-0.
Таким образом, выходной код однозначно определяется состояниями проводов ”А” и ”Б” и контакта датчика 5. Значение кода поступает на дискретные входы микроконтроллера, обрабатывается последним и с его выхода выдается на элемент индикации 16 сообщение о состоянии элементов канала. Такое сообщение через интерфейс RS-232 может поступать на ЭВМ.
Предлагаемая система контроля позволяет непрерывно автоматически контролировать целостность проводов ”А” и ”Б” линии связи, определять обрывы проводов с выделением конкретного проводника, в том числе из-за нарушения контактов клеммных соединителей (окисление, неустойчивый контакт), а также фиксировать замкнутое состояние дискретного источника сигнала пульта управления (кнопки).. При этом микроконтроллером формируются сообщения, соответствующие рассмотренным состояниям канала управления, которые передаются на элемент индикации или ЭВМ для оператора и могут быть использованы для архивации и формирования аварийных сигналов для обслуживающего персонала. Непрерывность контроля источника сигнала и линии связи значительно повышает надежность работы канала управления в целом.
Анализ аналогов показывает, что предлагаемое решение соответствует критерию ”новизна”, а проведенные испытания подтверждают его промышленную применимость.