Устройство сопряжения системы управления с объектом управления

Устройство сопряжения системы управления с объектом управления

Реферат

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и передачи данных, а именно к взаимному преобразованию интерфейсов обмена информацией, и предназначено для сопряжения системы управления с объектом управления.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является устройство сопряжения с основным цифровым каналом (патент RU 80039 на полезную модель, заявка 2008143919/22 от 05.11.2008 г., опубликовано 20.01.2009 г., бюл. №2, правообладатель ОАО «НПП «Рубин», авторы Тимофеев С.Г., Евсеева О.Б., Никулин А.В., Гусева Т.В., Зябирова Л.И., Иванова Т.В.). Данное устройство содержит контроллер приемопередатчика, состоящий из узла шины данных, регистра индикации, блока согласования скорости, регистров приема и передачи основного цифрового канала (ОЦК), регистров приема и передачи биимпульсов, флэш-памяти (Flash memory), первого блока преобразования сигналов, второго блока преобразования сигналов, блока питания, блока индикации, узла аналоговых приемопередатчиков сопряжения с каналом ОЦК, узла аналоговых приемопередатчиков сопряжения с биимпульсным каналом. Устройство предназначено для прямого и обратного преобразования сигналов стыка передачи данных ОЦК в сигналы биимпульсного кодирования стыка С1-ФЛ-БИ.

Недостатком данного устройства являются его малые функциональные возможности, не позволяющие реализовать обмен релейными сигналами системы управления с объектом управления.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является увеличение надежности и достоверности приема и передачи цифровой информации, а также расширение функциональных возможностей.

Данный технический результат достигается тем, что в устройстве сопряжения системы управления с объектом управления, содержащем блок питания, первый и второй блоки преобразования сигналов, первые и вторые регистры приема и передачи информации, узел аналоговых приемопередатчиков, новым является то, что узел аналоговых приемопередатчиков включает в себя первый, второй и третий блоки аналоговых приемопередатчиков, первые входы и выходы которых являются соответственно первыми, вторыми и третьими входами и выходами устройства сопряжения системы управления с объектом управления, второй вход каждого блока аналоговых приемопередатчиков соединен с соответствующим первым выходом первых регистров приема и передачи информации, а третий вход соединен с соответствующим первым выходом вторых регистров приема и передачи информации, второй выход каждого блока аналоговых приемопередатчиков соединен с соответствующими первыми входами первых и вторых регистров приема и передачи информации, дополнительно введены первые и вторые регистры выдачи донесений и приема команд управления, первый и второй блоки приема и передачи информации по последовательной линии связи, блок релейных донесений и команд управления, первые вход и выход которого являются четвертыми входом и выходом устройства сопряжения системы управления с объектом управления соответственно, а второй вход соединен с первыми выходами первых и вторых регистров выдачи донесений и приема команд управления, первые входы которых соединены со вторым выходом блока релейных донесений и команд управления, вторые вход и выход первых регистров приема и передачи информации соединены соответственно с первыми выходом и входом первого блока преобразования сигналов, вторые вход и выход которого соединены соответственно со вторыми выходом и входом первых регистров выдачи донесений и приема команд управления, вторые вход и выход вторых регистров приема и передачи информации соединены соответственно с первыми выходом и входом второго блока преобразования сигналов, вторые вход и выход которого соединены соответственно со вторыми выходом и входом вторых регистров выдачи донесений и приема команд управления, входы/выходы первого и второго блоков преобразования сигналов соединены соответственно с первыми входами/выходами первого и второго блоков приема и передачи информации по последовательной линии связи, вторые входы/выходы которых являются первым и вторым входами/выходами устройства сопряжения системы управления с объектом управления соответственно, блок питания соединен с соответствующими выводами питания регистров и блоков, вход блока питания является входом питания устройства сопряжения системы управления с объектом управления.

Введение в устройство сопряжения системы управления с объектом управления узла аналоговых приемопередатчиков, включающего в себя три одинаковых блока, позволяет реализовать в блоке преобразования сигналов мажоритарный алгоритм. Дублирование принятой от системы управления информации на регистры приема и передачи информации и регистры выдачи донесений и приема команд управления позволяет организовать два независимых канала обмена информацией по последовательной линии связи с объектом управления. Все это в совокупности позволяет повысить надежность и достоверность приема и передачи цифровой информации.

Введение в устройство сопряжения системы управления с объектом управления блока релейных донесений и команд управления, первых и вторых регистров выдачи донесений и приема команд управления, первого и второго блоков приема и передачи информации по последовательной линии связи позволяет устройству сопряжения системы управления с объектом управления принимать от системы управления релейные команды управления, преобразовывать их в команды, понимаемые объектом управления, и передавать их через блоки приема и передачи информации по последовательной линии связи в объект управления, а также принимать от объекта управления через блоки приема и передачи информации по последовательной линии связи информацию о результате выполнения команды, преобразовывать их в донесения, понимаемые системой управления, и выдавать их в систему управления. Это позволяет организовать обмен релейными сигналами системы управления с объектом управления, что расширяет функциональные возможности устройства.

На фигуре приведена функциональная схема устройства сопряжения системы управления с объектом управления.

Устройство сопряжения системы управления с объектом управления (фиг.) содержит узел 1 аналоговых приемопередатчиков, включающий в себя первый 2, второй 3 и третий 4 блоки аналоговых приемопередатчиков, блок 5 релейных донесений и команд управления, блок 6 питания, первые 7 и вторые 9 регистры приема и передачи информации, первый 11 и второй 12 блоки преобразования сигналов, первые 8 и вторые 10 регистры выдачи донесений и приема команд управления, первый 13 и второй 14 блоки приема и передачи информации по последовательной линии связи.

Первые входы и выходы первого 2, второго 3 и третьего 4 блоков аналоговых приемопередатчиков являются первыми, вторыми и третьими входами и выходами устройства сопряжения системы управления с объектом управления соответственно. Вторые входы первого 2, второго 3 и третьего 4 блоков аналоговых приемопередатчиков соединены соответственно с соответствующими первыми выходами первых регистров 7 приема и передачи информации. Третьи входы первого 2, второго 3 и третьего 4 блоков аналоговых приемопередатчиков соединены соответственно с соответствующими первыми выходами вторых регистров 9 приема и передачи информации. Вторые выходы каждого блока аналоговых приемопередатчиков соединен с соответствующими первыми входами первых 7 и вторых 9 регистров приема и передачи информации. Первые вход и выход блока 5 релейных донесений и команд управления являются четвертыми входом и выходом устройства сопряжения системы управления с объектом управления соответственно, а второй вход соединен с первыми выходами первых 8 и вторых 10 регистров выдачи донесений и приема команд управления. Второй выход блока 5 релейных донесений и команд управления соединен с первыми входами первых 8 и вторых 10 регистров выдачи донесений и приема команд управления. Вторые вход и выход первых регистров 7 приема и передачи информации соединены соответственно с первыми выходом и входом первого блока 11 преобразования сигналов, вторые вход и выход которого соединены соответственно со вторыми выходом и входом первых регистров 8 выдачи донесений и приема команд управления. Вторые вход и выход вторых регистров 9 приема и передачи информации соединены соответственно с первыми выходом и входом второго блока 12 преобразования сигналов, вторые вход и выход которого соединены соответственно со вторыми выходом и входом вторых регистров 10 выдачи донесений и приема команд управления. Входы/выходы первого 11 и второго 12 блоков преобразования сигналов соединены соответственно с первыми входами/выходами первого 13 и второго 14 блоков приема и передачи информации по последовательной линии связи. Вторые входы/выходы первого 13 и второго 14 блоков приема и передачи информации по последовательной линии связи являются первым и вторым входами/выходами устройства сопряжения системы управления с объектом управления соответственно.

Блок 6 питания соединен с соответствующими выводами питания регистров и блоков (не показано). Вход блока 6 питания является входом питания устройства сопряжения системы управления с объектом управления.

Основные блоки устройства сопряжения системы управления с объектом управления - блоки 11 и 12 преобразования сигналов могут быть построены на универсальном программируемом контроллере (или универсальном контроллере и микросхеме памяти), позволяющем осуществлять анализ принимаемой информации на отсутствие ошибок, контроль непрерывности и разрядности принимаемой информации, формирование на ее основе посылки для передачи по последовательной линии связи, а также управлять всеми внутренними блоками, узлами и регистрами.

Блоки 13 и 14 приема и передачи информации по последовательной линии связи реализованы с использованием оптореле для гальванической развязки устройства сопряжения и объекта управления.

Блоки 2, 3 и 4 аналоговых приемопередатчиков реализованы с использованием трансформаторов для согласования линии связи и для гальванической развязки информационных цепей устройства сопряжения и системы управления.

Устройство сопряжения системы управления с объектом управления работает следующим образом.

Принцип работы устройства заключается в организации обмена данными между системой управления, стык с которой является трехканальным для обмена цифровыми данными и одноканальным для обмена релейными сигналами, и объектом управления, стык с которым является двухканальным и независимым с обменом информацией по последовательной линии связи в каждом канале.

Принимаемые от системы управления релейные команды блоком 5 релейных донесений и команд управления преобразуются в логические уровни и дублируются на регистры 8 и 10 выдачи донесений и приема команд управления, которые задают соответственно режим работы блоков 11 и 12 преобразования сигнала с объектом управления. В зависимости от результата выполнения объектом управления заданного режима блоки 11 и 12 преобразования сигнала через регистры 8 и 10 выдачи донесений и приема команд управления формируют соответствующие данные для блока 5 релейных донесений и команд управления для формирования донесений в систему управления.

Принимаемая от системы управления цифровая информация, поступающая на узел 1 аналоговых приемопередатчиков в асинхронном побитном режиме, преобразуется в логические уровни и дублируется на регистры 7 и 9 приема информации, с которых соответственно блоки 11 и 12 преобразования сигнала считывают принятую информацию. При отсутствии ошибок приема цифровой информации блоки 11 и 12 преобразования сигнала через регистры 7 и 9 передачи информации формируют соответствующие данные для узла 1 аналоговых приемопередатчиков для формирования ответных сигналов в систему управления.

Для увеличения достоверности приема и передачи цифровой информации узел 1 аналоговых приемопередатчиков состоит из трех идентичных блоков 2, 3 и 4 аналоговых приемопередатчиков, работающих одновременно, достоверность принятой информации определяется блоками 11 и 12 преобразования сигнала по мажоритарному принципу.

Блок 11 преобразования сигнала, в зависимости от того какую релейную команду управления он прочитал с регистров 8 выдачи донесений и приема команд управления, или закончив прием цифровой информации с регистров 7 приема и передачи информации и выдав через регистры 7 приема и передачи информации соответствующие данные для узла 1 аналоговых приемопередатчиков, переходит к выполнению заданного режима, для чего блок 11 преобразования сигнала формирует соответствующую посылку и через блок 13 приема и передачи информации по последовательной линии связи передает ее в объект управления. При получении ответа через блок 13 приема и передачи информации по последовательной линии связи от объекта управления, блок 11 преобразования сигнала формирует соответствующую информацию на регистр 8 выдачи донесений и приема команд управления, выходы которого в блоке 5 релейных донесений и команд формируют донесения в систему управления о результатах выполнения режима.

Блок 12 преобразования сигнала работает аналогично, используя регистры 9 приема и передачи информации, регистры 10 выдачи донесений и приема команд управления, блок 14 приема и передачи информации по последовательной линии связи.

В устройстве предусмотрена возможность автоматической тестовой проверки его работоспособности.

В устройстве предусмотрена полная гальваническая развязка информационных цепей и цепей питания системы управления от информационных цепей и цепей питания объекта управления.

Устройство сопряжения системы управления с объектом управления, содержащее блок питания, первый и второй блоки преобразования сигналов, первые и вторые регистры приема и передачи информации, узел аналоговых приемопередатчиков, отличающееся тем, что узел аналоговых приемопередатчиков включает в себя первый, второй и третий блоки аналоговых приемопередатчиков, первые входы и выходы которых являются соответственно первыми, вторыми и третьими входами и выходами устройства сопряжения системы управления с объектом управления, второй вход каждого блока аналоговых приемопередатчиков соединен с соответствующим первым выходом первых регистров приема и передачи информации, а третий вход соединен с соответствующим первым выходом вторых регистров приема и передачи информации, второй выход каждого блока аналоговых приемопередатчиков соединен с соответствующими первыми входами первых и вторых регистров приема и передачи информации, дополнительно введены первые и вторые регистры выдачи донесений и приема команд управления, первый и второй блоки приема и передачи информации по последовательной линии связи, блок релейных донесений и команд управления, первые вход и выход которого являются четвертыми входом и выходом устройства сопряжения системы управления с объектом управления соответственно, а второй вход соединен с первыми выходами первых и вторых регистров выдачи донесений и приема команд управления, первые входы которых соединены со вторым выходом блока релейных донесений и команд управления, вторые вход и выход первых регистров приема и передачи информации соединены соответственно с первыми выходом и входом первого блока преобразования сигналов, вторые вход и выход которого соединены соответственно со вторыми выходом и входом первых регистров выдачи донесений и приема команд управления, вторые вход и выход вторых регистров приема и передачи информации соединены соответственно с первыми выходом и входом второго блока преобразования сигналов, вторые вход и выход которого соединены соответственно со вторыми выходом и входом вторых регистров выдачи донесений и приема команд управления, входы/выходы первого и второго блоков преобразования сигналов соединены соответственно с первыми входами/выходами первого и второго блоков приема и передачи информации по последовательной линии связи, вторые входы/выходы которых являются первым и вторым входами/выходами устройства сопряжения системы управления с объектом управления соответственно, блок питания соединен с соответствующими выводами питания регистров и блоков, вход блока питания является входом питания устройства сопряжения системы управления с объектом управления.