КОНТРОЛЛЕР ШЛЕЙФОВ СИГНАЛИЗАЦИИ ПОЖАРНЫЙ

Область техники
Данное техническое решение относится к управляющим и регулирующим системам общего назначения, а именно, к средствам охранной пожарной сигнализации.
Уровень техники
Аналогом заявляемого технического решения является МИКРОПРОЦЕСОРНЫЙ КОНТРОЛЛЕР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК (патент на полезную модель 32301, МПК 7 G05D 29/100, G06F 9/40, заявка 2003109522 от 07.04.2003 г, дата публикации 10.09.2003, Бюл.25, правообладатель: открытое акционерное общество "Татнефть" им.В.Д.Шашина).
1. Микропроцессорный контроллер технологических установок, содержащий блок контроллера, включающий модуль процессора, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимую память, модули ввода и вывода аналоговых и дискретных сигналов, модули интерфейсной связи и блоки питания, и взаимодействующую с блоком контроллера панель оператора, снабженную буквенно-цифровым экраном и клавиатурой управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эксплуатационных характеристик при использовании в передвижных технологических установках, в схему его электропитания включен блок защиты сети от импульсных перенапряжений.
2. Микропроцесорный контроллер по п.1, отличающийся тем, что все его узлы выполнены виброударопрочными и теплохолодоустойчивыми.
3. Микропроцесорный контроллер по п.1, отличающийся тем, что панель оператора выполнена выносной и снабжена поворачивающимся шаровым узлом крепления.
4. Микропроцесорный контроллер по п.1, отличающийся тем, что оболочки блока контроллера и панели оператора выполнены пыле- и влагозащищенными.
Недостатком данного аналога является излишняя усложненность конструкции, дороговизна, невозможность реализации заданных технических требований.
Другим аналогом заявляемого технического решения является СИСТЕМА БЕЗОПАСНОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ (патент на полезную модель 32615, МПК 7 G05B 13/00, заявка 2003111699/20 от 08.04.2003 г, дата публикации 20.09.2003, Бюл.26, правообладатель Кушев Дмитрий Владимирович).
Система безопасного управления и контроля преимущественно для электронной централизации, включающая канал, содержащий процессор с диверсифицированным аппаратным и программным обеспечением, развитыми функциями самотестирования, и блок электроснабжения, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена модулем последовательных и комбинационных схем, связанных с вышеупомянутым процессором и выполненным в виде функционального генератора, входных и выходных узлов, анализатора ошибок, логического модуля, связанных между собой.
Недостатком данного аналога является невозможность реализации заданных требований в части создания простого, удобного в эксплуатации, не выделяющегося в интерьере помещений компактного прибора.
Следующим аналогом заявляемого технического решения является КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ (патент на полезную модель 37242, МПК 7 G06F 3/00, Е21В 44/00 заявка 2003135927/20 от 10.12.2003 г, дата публикации 10.04.2004, Бюл.10).
1. Контроллер, построенный на базе микроконтроллера, имеющего буферное оперативно-запоминающее устройство, генератор тактовой частоты, содержит аналого-цифровой преобразователь с входным усилителем, на вход которого
подается аналоговый сигнал с датчиков через платы устройства сопряжения с объектом, отличающийся тем, что он снабжен автоматической системой термостатирования, установленной внутри пылевлагозащищенного шкафа, состоящей из термостата и реле блокировки электропитания.
2. Контроллер по п.1, отличающийся тем, что частотные входы, расположенные на платах устройства сопряжения объектом, интегрированы с блоками питания для глубинных дистанционных манометров и снабжены фильтром, погашающим наводки на линию связи контроллера с датчиков.
3. Контроллер по п.1, отличающийся тем, что непосредственно на плате микроконтроллера установлена система звуковой сигнализации ошибок с режимом сигнализации, индивидуальным для каждого канала опроса.
Недостатком данного аналога является излишняя усложненность, громоздкость, дороговизна, невозможность реализации заданных функциональных требований.
Следующим аналогом заявляемого технического решения является КОНТРОЛЛЕР (ВАРИАНТЫ) (патент на полезную модель 41167, МПК 7 G06F 9/00, заявка 2004120187/22 от 08.07.2004 г, дата публикации 10.10.2004, Бюл.28).
1. Контроллер, содержащий печатную плату, на которой установлен микропроцессор и связанные с ним источник питания, постоянное запоминающее устройство, устройство контроля времени и схема управления исполнительными реле, а также линии связи, подключенные к каналам ввода-вывода микропроцессора, линии управления и сигнализации, отличающийся тем, что он снабжен схемой согласования и защиты линий связи, схемой согласования с элементами сигнализации и магистральным усилителем, подключенными к микропроцессору, причем устройство контроля времени выполнено виде устройства контроля реального времени и даты совместно с постоянным запоминающим устройством подключено к микропроцессору, а источник питания выполнен в виде преобразователя переменного тока в постоянный ток, диода, схемы управления зарядом внешнего аккумулятора и трех преобразователей напряжения постоянного тока, первый и второй из который подключены к выходу преобразователя переменного тока, а третий - к микропроцессору, постоянному запоминающему устройству, устройству контроля реального времени и даты и к
схеме согласования и защиты линии связи, при этом микропроцессор связан с цепью управления схемы управления зарядом внешнего аккумулятора, к ее входу подключен первый преобразователь напряжения постоянного тока, а к выходу через диод - второй и третий преобразователи напряжения постоянного тока, магистральный усилитель, схема согласования с элементами сигнализации и схема управления исполнительными реле.
2. Контроллер п.1, отличающийся тем, что схема согласования и защиты линий связи содержит супрессоры в количестве, равном числу линий связи, стабилитроны, в количестве, равном числу линий связи, и диоды, в количестве, равном удвоенному числу линий связи, каждый второй из диодов соединен входом с общим проводом, а выходом - с одной из линий связи, каждый из остальных диодов соединен входом с одной из линий связи, а выходом - со вторым преобразователем напряжения, каждый из супрессоров и стабилитронов соединен входом с общим проводом, а выходом - с одной из линий связи, которые через резистор соединены с третьим преобразователем напряжения, причем между местами подключения супрессоров и стабилитронов в линиях связи установлены резисторы.
3. Контроллер по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что схема согласования с элементами сигнализации содержит транзисторы, число которых на единицу больше числа линий сигнализации, и супрессоры, число которых равно числу линий сигнализации, каждый из супрессоров подключен входом к общему проводу, а выходом - к одному из транзисторов, связанному через один резистор со вторым преобразователем напряжения, и через другой резистор - с микропроцессором.
4. Контроллер по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что схема управления силовыми реле содержит подключенные ко второму преобразователю напряжения транзисторы и исполнительные реле по числу исполнительных механизмов, в цепь которых включены контакты исполнительных реле, а входы управления последний соединены через транзистор с микропроцессором.
5. Контроллер по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что магистральный усилитель содержит встречно включенные супрессор, диод и два противоположно включенных компаратора, один из которых положительным
входом, а другой выходом связаны с микропроцессором, при этом к отрицательным входам компараторов подключены резисторы, один из которых соединен с общим проводом, а другой - со вторым преобразователем напряжения.
6. Контроллер п.1, отличающийся тем, что схема управления зарядом аккумулятора содержит два параллельно включенных диода и цепь управления, в которой последовательно включены самовосстанавливающийся предохранитель, третий диод и реле с нормально-замкнутыми контактами, вход управления которого подключен к микропроцессору.
7. Контроллер по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что источник питания снабжен схемой индикации работы от сети или от аккумулятора, содержит транзисторы и два светодиода, один из которых связан входом с преобразователем переменного тока в постоянный ток, а другой через источник питания - с выходом схемы управления зарядом внешнего аккумулятора и через транзистор - с преобразователем переменного тока в постоянный ток.
8. Контроллер по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен вентилятором, каждый преобразователь напряжения постоянного тока содержит стабилизатор напряжения, а преобразователь переменного тока в постоянный ток содержит выпрямительный мост и размещен на дополнительно установленном с возможностью обдува вентилятором радиаторе, причем первый преобразователь напряжения постоянного тока содержит два диода, включенных на выходе стабилизатора напряжения параллельно друг другу и встречно параллельным диодам схемы управления зарядом аккумулятора, и два предохранителя, подключенных к выходам диодов, а второй преобразователь напряжения постоянного тока содержит диод на выходе стабилизатора напряжения, при этом первый, второй и третий преобразователи напряжения постоянного тока выполнены с выходными напряжениями 13,6 В, 12 В и 5 В соответственно.
9. Контроллер по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен вентилятором, а источник питания - подключенной к преобразователю переменного тока в постоянный ток и ко второму и третьему преобразователям напряжения постоянного тока схемой управления вентилятором, состоящей из последовательно включенных теплового реле, компаратора и транзистора.
10. Контроллер, содержащий печатную, на которой установлен микропроцессор, и связанные с ним источник питания, постоянное запоминающее устройство, устройство контроля времени и схема управления исполнительными реле, а также линии связи, управления и сигнализации, отличающийся тем, что он снабжен схемой согласования и защиты линий связи и схемой согласования с элементами сигнализации, магистральным усилителем и модулем расширения функций контроллера, подключенными к микропроцессору, устройство контроля времени выполнено в виде устройства реального времени и даты и совместно с постоянным запоминающим устройством подключено к микропроцессору и к схеме согласования и защиты линий связи, а источник питания выполнен в виде преобразователя переменного тока в постоянный ток, диода, схемы управления зарядом внешнего аккумулятора и трех преобразователей напряжения постоянного тока, первый и второй из которых подключены к выходу преобразователя переменного тока, а третий - к микропроцессору, постоянному запоминающему устройству, устройству контроля реального времени и даты и схеме согласования и защиты линий связи, при этом микропроцессор связан с цепью управления схемы управления зарядом внешнего аккумулятора, к входу которой подключен первый преобразователь напряжения постоянного тока, а к входу через диод - второй и третий преобразователи напряжения, магистральный усилитель, схема согласования с элементами сигнализации, схема управления исполнительными реле и модуль расширения функций контроллера.
11. Контроллер по п.10, отличающийся тем, что модуль расширения функций контроллера выполнен съемным с дополнительными линиями связи, управления и сигнализации и содержит последовательно соединенные мультиплексор, два триггера и два реле, соединенные с дополнительными линиями сигнализации, а также стабилизатор напряжения, связанный со вторым преобразователем напряжения постоянного тока, и стабилитроны в количестве, равном числу дополнительных линий связи, связанных со входами мультиплексора, при этом каждый из стабилитронов соединен входом с общим проводом, а выходом - с одной из линий связи, которые через резисторы соединены с третьим преобразователем постоянного тока.
12. Контроллер по любому из пп.10 и 11, отличающийся тем, что схема согласования и защиты линий связи содержит супрессоры в количестве, равном числу линий связи контроллера, стабилитроны в количестве, равном числу линий связи, и диоды в количестве, равном удвоенному числу линий связи, каждый второй из диодов соединен входом с общим проводом, а выходом - с одной из линий связи, каждый из остальных диодов соединен входом с одной из линий связи, а выходом - со вторым преобразователем напряжения, каждый из супрессоров и стабилитронов соединен входом с общим проводом, а выходом - с одной из линий связи, которые через резисторы соединены с третьим преобразователем напряжения, причем между местами подключения супрессоров и стабилитронов в линиях связи установлены резисторы.
Недостатком данного аналога является усложненность контроллера, невозможность реализовать требуемую конструкцию в виде простого, удобного в эксплуатации прибора с заданными функциями.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является известный ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОНТРОЛЛЕР (патент на полезную модель 31014, МПК 7, G06F 9/00, заявка 2003105975 от 05.03.2003 г, опубликовано 10.07.2003, Бюл.19, правообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им.Ю.Е.Седакова).
Промышленный контроллер, содержащий блок питания, микроконтроллер, модули ввода/вывода дискретных сигналов, модули ввода/вывода аналоговых сигналов, подсоединенные к блоку объединительному для шины для шины ISA, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные преобразователь сигналов интерфейса RS-232, коммутатор приема-передачи, преобразователь сигналов интерфейса RS-485, при этом ввод преобразователя сигналов интерфейса RS-232 соединен с выходом порта COM2 микроконтроллера, а выход преобразователя сигналов интерфейса RS-485 является выходом канала.
Недостатком прототипа является невозможность реализации требуемых функциональных возможностей, создание компактного, приемлемых весогабаритных параметров, удобного в эксплуатации, органично вписывающегося в интерьер бытовых и производственных помещений.
Сущность полезной модели
Известный контроллер шлейфов сигнализации пожарный содержит микроконтроллер, обеспечивающий функционирование устройства, и блок питания БП, вход которого подключен к внешней цепи Uпит 10-28 В, а выход к входу электропитания микроконтроллера.
Цель создания полезной модели - реализация требуемых функциональных возможностей, разработка компактного прибора, органично вписывающегося в интерьер помещений, удобного в эксплуатации, ремонтно-пригодного.
Для получения требуемого технического результата, контроллер шлейфов сигнализации пожарный дополнительно содержит преобразователь интерфейса RS-485, вход-выход которого соединен с входом-выходом микроконтроллера, два выхода с выходами устройства А и В для подключения к блоку центральной сигнализации БЦС, а вход электропитания к выходу блока питания БП, четыре ключа 1, 2, 3, 4, коммутирующие напряжение питания на шлейфы сигнализации ШС1, ШС 2, ШС3 и ШС4 и первые выходы которых подключены выходам "+" и "-" соответственно ШС1, ШС 2, ШС3 и ШС4 устройства, а первые входы ключей Ключ 1, Ключ 2, Ключ 3 и Ключ 4 к первым четырем выходам микроконтроллера, четыре преобразователя П1, П2, П3, П4 тока ШС1, ШС2, ШС3, ШС4 в напряжение аналого-цифрового преобразователя АЦП, входы преобразователя соединены соответственно со вторыми выходами Ключа 1, Ключа 2, Ключа 3 и Ключа 4, выходы преобразователей соединены соответственно со вторым, третьим, четверым и пятым выходами микроконтроллера, источники тока И1, И2, И3, И4, ограничивающие ток в ключах 1, 2, 3, 4, входы которых соединены с входом устройства подключения к внешнему источнику Uпит 10-28 В, а выходы И1, И2, И3, И4 соединены соответственно со вторыми входами ключей Ключ 1, Ключ 2, Ключ 3, Ключ 4, четыре ключа Ключ 5, Ключ 6, Ключ 7, Ключ 8, включения/выключения исполнительных устройств (ИУ), входы которых соединены соответственно с шестым, седьмым, восьмым и девятым выходами микроконтроллера, а выходы Ключа 5, Ключа 6, Ключа 7, Ключа 8 соответственно с выходами "+", "-" ИУ1, ИУ2, ИУ3, ИУ4 контроллера шлейфов сигнализации пожарного (КПШС), светодиод HL 1 для индикации связи с блоками центральной
сигнализации БЦС, вход которого соединен с десятым выходом микроконтроллера, герконовый датчик SF1 вскрытия корпуса КПШС, выход которого соединен с шестым входом микроконтроллера.
Перечень фигур, чертежей и иных материалов
На фиг.1 приведена структурная схема контроллера шлейфов сигнализации пожарного.
Пример варианта выполнения устройства
Назначение.
Контроллер шлейфов сигнализации пожарный (далее КПШС) предназначен для контроля состояния шлейфов сигнализации (ШС) и извещателей пожарных (ИП); передачи информации о состоянии ИП, ШС и напряжения питания КПШС в блок центральной сигнализации (БЦС); управления исполнительными устройствами (ИУ).
Устройство
Контроллер шлейфов сигнализации пожарный КПШС (фиг.1) содержит:
1 - микроконтроллер - обеспечивает формирование сигналов для работы ШС, проверку состояния ШС; обмен данными по линии связи с БЦС, управление ключами ИУ; управление светодиодными индикаторами.
2 - ключ 1... Ключ 4 - ключи, коммутирующие напряжение питания на ШС1...ШС4;
3 - ключ 5... Ключ 8 - ключи включения/выключения ИУ;
4 - И 1...И 4 - источники тока, ограничивающие ток в ШС;
5 - П 1...П 4 преобразователи тока ШС в напряжение АЦП;
6 - преобразователь интерфейса RS-485 - обеспечивает связь с БЦС;
7 - HL1 - светодиод для индикации связи с БЦС;
8 - SF1 - герконовый датчик вскрытия корпуса КПШС;
9 - БП - блок питания (5 В).
Подключение к КПШС внешних приборов осуществляется с помощью следующих цепей: 10 - к внешнему источнику ипит 10-28 В, 11 - к блоку
центральной сигнализации БЦС, 12 - к шлейфам сигнализации ШС, 13 - к исполнительным устройствам.
Технические характеристики
Напряжение питания, В: 10-28;
Ток потребления в дежурном режиме не более, мА: 50;
Ток потребления в режиме «Пожар» не более, мА: 200;
Число подключаемых ШС: до 4;
Число подключаемых ИУ: до 4;
Сопротивление проводов ШС не более, Ом: 150
Интерфейс связи с БЦС: RS - 485;
Протяженность линии связи не более, м: до 1200;
Скорость передачи данных бит/с: 9600;
Диапазон рабочих температур, °С: - 40...+55.
Алгоритм работы КПШС
По включению питания КПШС считывает свой SN из внутренней энергонезависимой памяти и использует его при обмене по RS-485 с БЦС. Если обмена нет, то КПШС продолжает работать в автономном режиме, находясь в режиме Slave.
Также КПШС считывает из внутренней энергонезависимой памяти конфигурацию шлейфов сигнализации, т.е. какие типы пожарных датчиков и на какой шлейф подключены. Если на шлейфе нет датчиков, то питание шлейфа не включается.
Если датчиков нет ни на одном шлейфе, то КПШС управляет только исполнительными устройствами по командам с БЦС.
Конфигурирование КПШС (т.е. указание типа датчиков на шлейфе) производится по команде с БЦС. При этом новая конфигурация прописывается в памяти КПШС.
Определив наличие датчиков на шлейфах, КПШС начинает опрос ШС, формируя двуполярные импульсы питания для ШС с помощью ключей: 700 мс - положительный импульс и 50 мс - отрицательный импульс. В течение каждого
импульса производится измерение значения напряжения на АЦП, по которому определяется состояние ШС (норма, пожар, короткое замыкание, внимание, обрыв, КЗ). Состояние ШС передается на БЦС по запросу с БЦС.
Также на БЦС передается значение напряжения питания КПШС
Тип мксх RS-485: MAX3443EEPA
Тип мксх ключей ШС: МАХЗЗЗАЕРА
Промышленная применимость
Данное техническое решение промышленно реализуемо, обладает требуемыми функциональными возможностями по контролю состояния шлейфов сигнализации и извещателей пожарных и передачи их состояния в блок контрольной сигнализации и управления исполнительными устройствами при приемлемых весогабаритных характеристиках и энергопотреблении.