УСТРОЙСТВО СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Полезная модель относится к объектам электроэнергетики и может быть использована в автоматизированных информационно-измерительных системах коммерческого и технического учета электроэнергии и мощности.
Известно устройство сбора и передачи данных, представленное в описании к свидетельству на полезную модель №66095, кл. G08C 19/00, опубл. 27.08.2007, содержащее микроконтроллер, осуществляющий сбор, обработку и передачу измерительной информации при помощи модуля ввода дискретных сигналов, преобразователя сигналов интерфейса RS-485, преобразователя сигналов интерфейса RS-232, устройство выполнено в виде разъемной конструкции, состоящей из электронного блока и кроссового блока для присоединения внешних устройств и питания, все элементы устройства расположены на одной печатной плате, устройство снабжено преобразователем сигналов интерфейса CAN, модулем часов реального времени, сообщающим микроконтроллеру точное астрономическое время, энергонезависимой памятью большой емкости для хранения конфигурации устройства и собранной микроконтроллером информации, модулем индикации входных дискретных сигналов, индицирующим наличие входных дискретных сигналов, цепи интерфейсов и внутренние электрические цепи устройства гальванически развязаны между собой, устройство снабжено модулем четырехканального аналого-цифрового преобразователя, двухканальным модулем управления внешними исполнительными устройствами с гальванической изоляцией.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, следующие.
Устройство содержит модуль процессора, модуль дискретного ввода, узел дискретных входов, узел дискретных выходов, модуль интерфейсов RS-232, преобразователи интерфейсов RS-232/RS-485, модуль высокостабильных часов реального времени, энергонезависимую память.
Описанное устройство имеет следующие недостатки: во-первых, расположение всех элементов на одной печатной плате увеличивает время поиска и устранения неисправности, увеличивая тем самым среднее время восстановления устройства; во-вторых, известное устройство не позволяет организовать высокоскоростной канал передачи данных, используя интерфейс Ethernet; в-третьих, оно не позволяет производить конфигурирование и получать данные о параметрах конфигурации устройства без применения специальных технических средств, а также считывать накопленную устройством информацию и конфигурировать параметры устройства, подключая оптическое устройство связи; в четвертых, отсутствует возможность резервирования питания.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство сбора и передачи данных УСПД RTU-325 (см. Журнал. Измерение. RU №6, 12.2002. «Новое УСПД RTU-325» и №11, 07.2005, «УСПД RTU-325. Комплексное решение задач коммерческого и технического учета электроэнергии»), выполненное в ударопрочном пылевлагозащищенном корпусе, состоящем из системного и кроссового отсеков. Устройство имеет в своем составе системную плату центрального процессора, интерфейсы RS-232, RS-485, Ethernet, оптический порт, дискретные входы, дискретные выходы, энергонезависимые часы, энергонезависимую память, дисплей и клавиатуру.
Недостатком описанной полезной модели является отсутствие возможности резервирования питания устройства, что снижает надежность сбора данных, а это недопустимо в автоматизированных информационно-измерительных системах коммерческого и технического учета электроэнергии и мощности. Поэтому особую роль приобретает надежность питания устройства сбора и передачи данных.
При разработке заявляемой полезной модели стояла задача создания надежного устройства сбора и передачи данных, имеющего возможность подключения к разным питающим сетям, а также к дополнительному резервному источнику питания постоянного тока, например, аккумуляторной батарее.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство сбора и передачи данных, выполненное по модульному принципу в ударопрочном пылевлагозащищенном корпусе, состоящем из системного и кроссового отсеков, содержащее модуль процессора, осуществляющий сбор, обработку и передачу информации при помощи модуля дискретного ввода, модуля интерфейсов RS-232, преобразователей интерфейсов RS-232/RS-485, получающий точное время от модуля высокостабильных часов реального времени, интерфейс Ethernet, оптический порт для конфигурирования параметров и чтения информации с устройства, панель управления с жидкокристаллическим индикатором и клавиатурой для отображения и конфигурирования параметров устройства, энергонезависимую память для хранения данных и параметров конфигурации, при этом цепи интерфейсов, импульсные и дискретные входы и внутренние цепи устройства гальванически развязаны между собой, дополнительно содержит независимые гальванически развязанные источники питания от сети постоянного и переменного тока, позволяющие резервировать питание устройства подключением к разным питающим сетям, а также источник питания для подключения резервного источника постоянного тока, например, аккумуляторной батареи.
Таким образом, с помощью предлагаемой полезной модели достигается технический результат, заключающийся в возможности резервирования питания устройства посредством подключения к разным питающим сетям, что достигается наличием двух дополнительных независимых гальванически развязанных источников питания от сети как постоянного, так и переменного тока, а также наличием источника питания для подключения резервного источника постоянного тока, например, аккумуляторной батареи.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства сбора и передачи данных.
Устройство сбора и передачи данных выполнено в ударопрочном пылевлагозащищенном корпусе 1, состоящем из кроссового отсека 2 и системного отсека 3.
Кроссовый отсек 2 предназначен для коммутации цепей питания, цифровых интерфейсов, дискретных входов и дискретных выходов. Конструктивное исполнение кроссового отсека 2 обеспечивает пломбирование с целью предотвращения несанкционированного доступа к нему при эксплуатации. Кроссовый отсек 2 содержит соединители внешних подключений 4, переключатели интерфейсов RS-232/RS-485 5, источник питания 6, узел дискретных выходов 7.
В системном отсеке 3 размещены независимые гальванически развязанные источники питания 8, 9 от сети как постоянного, так и переменного тока, преобразователи интерфейсов RS-232/RS-485 10 с индивидуальной гальванической развязкой, узел дискретных входов 11, энергонезависимая память 12, панель управления 13, содержащая оптический порт 14, жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) 15 и клавиатуру 16. Кроме того, системный отсек 3 содержит модуль процессора 17, объединенный по модульному принципу при помощи шины расширения с модулем интерфейсов RS-232 18, модулем часов реального времени 19, модулем дискретного ввода 20. Конструкция системного отсека 3 обеспечивает пломбирование с целью предотвращения несанкционированного доступа к нему при эксплуатации.
Устройство работает следующим образом.
Модуль процессора 17 при помощи модуля интерфейсов RS-232 18 и преобразователей интерфейсов RS-232/RS-485 10 с индивидуальной гальванической развязкой по заданным алгоритмам осуществляет сбор информации со счетчиков электрической энергии и интеллектуальных устройств, обрабатывает ее и передает в центр сбора информации по каналу передачи данных с использованием интерфейсов RS-232, RS-485 или Ethernet. Переключатели интерфейсов RS-232/RS-485 5 предназначены для выбора подключенных интерфейсов к соединителям внешних подключений 4. Дискретные входы модуля дискретного ввода 20 в зависимости от конфигурации используются для сбора информации со счетчиков электроэнергии, оснащенных импульсными телеметрическими выходами или для телесигнализации дискретного состояния двухпозиционных объектов. Узел дискретных входов 11 осуществляет групповую гальваническую развязку и согласование уровней входных сигналов с уровнями сигналов дискретных входов модуля дискретного ввода 20. Информация с модуля дискретного ввода 20 поступает на модуль процессора 17, где обрабатывается и передается в центр сбора информации. Узел дискретных выходов 7 обеспечивает коммутацию активных и индуктивных внешних электрических цепей и имеет индивидуальную гальваническую развязку каждого выхода. Для хранения собранной информации, рабочей программы, журналов событий и конфигурации устройства используется энергонезависимая память 12. Синхронизация внутреннего системного времени модуля процессора 17 осуществляется от модуля высокостабильных часов реального времени 19. Для отображения и конфигурирования параметров устройства используется панель управления 13 с жидкокристаллическим индикатором 15 и клавиатурой 16. Считывание информации, накопленной в устройстве, а также конфигурирование параметров устройства может осуществляться при помощи оптического устройства связи через оптический порт 14. Питание устройства осуществляется от источника питания 6, преобразующего напряжение постоянного тока, поступающее от независимых гальванически развязанных источников питания 8, 9, а также от резервного источника постоянного тока, подключаемого к соединителям внешних подключений 4. При отсутствии входного питающего напряжения на одном из источников питания 8 или 9, источник питания 6 осуществляет переключение на второй источник питания 9 или 8 соответственно, или, при отсутствии и второго входного питающего напряжения, на резервный источник постоянного тока, в качестве которого может применяться, например, аккумуляторная батарея.