МНОГОМЕРНАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕМЕХАНИКИ Российский патент 1994 года по МПК G08C19/16 

Изобретение относится к телемеханическим системам, используемым в промышленности и научных исследованиях, и может быть использовано при построении телемеханических систем с большой канальной емкостью.

Известные системы телемеханики большой канальной емкости с временным разделением используют в качестве бесконтактного электронного коммутатора один распределитель импульсов, что не позволяет потенциально получить большое число каналов, так как усложняется схема электронного коммутатора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является многомерная система телемеханики [1], которая содержит два многомерных распределителя импульсов, два счетчика, два генератора тактовых импульсов, два мультиплексора, два дешифратора, а также в передающем полукомплекте формирователь синхроимпульса, устройство формирования выходных импульсов, а в приемном полукомплекте блок селекции.

Недостатком этого устройства является следующее. При сбое одного из синхроимпульсов система по узлу приема перестает нормально функционировать, так как состояние счетчика на приемной стороне перестает соответствовать состоянию счетчика на передающей стороне, вследствие чего невозможно будет организовать достоверный прием телеинформации.

Целью изобретения является повышение достоверности.

Цель достигается за счет того, что в многомерную систему телемеханики введены в передающий полукомплект формирователь кадрового синхроимпульса (ФКИ), а в приемный полукомплект - блок кадровой синхронизации.

Введение формирователя кадрового синхроимпульса и блока кадровой синхронизации обеспечивает автоматическую синхронизацию приемного полукомплекта при пропадании или появлении ложного синхроимпульса.

Кроме того, повышается помехоустойчивость за счет автоматической синхронизации приемного полукомплекта при сбое или появлении ложного синхроимпульса.

На фиг. 1 дана блок-схема многомерной системы телемеханики; на фиг. 2 - функциональная схема дешифратора передающего полукомплекта; на фиг. 3 - схема включения блока кадровой синхронизации в приемном полукомплекте; на фиг. 4 - функциональная схема блока кадровой синхронизации; на фиг. 5 - функциональная схема блока дешифратора приемного полукомплекта.

Устройство (фиг. 1) состоит из счетчиков 1, 21, дешифраторов 2, 22, генераторов тактовых импульсов 3, 20, мультиплексоров 4, 24, линейных распределителей 8-11, 25-28, формирователя синхроимпульсов (ФСИ) 6, формирователя кадрового синхроимпульса (ФКИ) 36, скомбинированных распределителей на основе многовходовых элементов И: первого уровня 12-14, 29-31, второго уровня 15-17 и 32-34, m-го уровня 18 и 35, формирователя выходных импульсов 7, блока 19 селекции, блока 37 кадровой синхронизации. На (фиг. 6) приведена функциональная схема передающего полукомплекта, а на фиг. 7 приведена функциональная схема приемного полукомплекта. Пример практической реализации рассмотрен для случая (многомерная система телемеханики, в данной случае, трехмерная) m=3. Многомерный (трехмерный) распределитель можно представить в виде семи элементов трех уровней: трех линейных (Р₁, Р₂, Р₃), трех матричных (Р₁₂, Р₁₃, Р₂₃) и одного объемного (Р₁₂₃) распределителя (фиг. 6), (фиг. 1, блоки 12-18), (фиг. 7, блоки 29-35). Каждый элемент И многомерного (трехмерного) распределителя имеет информационный вход "Inf", информационный выход "Inf", вход выбора уровня ("Разр") и от одного до трех адресных входов в зависимости от величины m, в данном случае "Адр1", "Адр2", "Адр3". Так как имеем трехмерную систему (m=3), то имеем также и три линейных распределителя (Р_а, Р_в, Р_с); на фиг. 6 - блоки 8-11, а на фиг. 7 - блоки 25-28. Обозначения 8-11, 25-28 остались, исходя из общей блок-схемы многомерной системы телемеханики (фиг. 1). В данном случае вместо 8-11 необходимо было записать 8-10, а также вместо 25-28 необходимо было записать 25-27. Так как m=3, то счетчики (фиг. 6, бл. 1, фиг. 7, бл. 21) имеют согласно формуле N= 2^m-1=7 состояний. Линейные распределители Р_а, Р_в, Р_с имеют следующее число канальных выходов: Р_а=А=3; Р_в=В=4; Р_с=С=5.

На основе рассмотренного многомерного (трехмерного) распределителя импульсов и линейных распределителей Р_а, Р_в, Р_с составим таблицу состояния счетчика, дешифратора и линейных распределителей для построения многомерного распределителя импульсов.

Число объектов телемеханизации составляет:
Q = (a_i+1)-1 = (3+1)(4+1)(5+1) = 119 где a_i - длина линейных распределителей.

Так как имеется семь уровней (Р₁, Р₂, Р₃, Р₁₂, Р₁₃, Р₂₃, Р₁₂₃), то имеется и семь синхроимпульсов, и тогда число каналов телемеханики составит 119-7=112.

Передающий полукомплект представлен на фиг. 6. Дешифратор 2 системы должен выделять окончание опроса линейных и многомерных (скомбинированных) распределителей, т.е. следующие ситуации:
("1" & A) = 1,
("2" & B) = 1,
("3" & C) /&= 1,
("4" & A & B) = 1,
("5" & A & C) = 1,
("6" & B & C) = 1,
("7" & A & B & C) = 1,
Для согласования системы после включения питания в дешифратор дополнительно введены кнопка ВК и элемент И_о.

Работает передающий полукомплект следующим образом. В начальный момент после включения питания состояние счетчика равно 1, тактовые импульсы поступают на распределитель Р_а, но содержимое его равно нулю, поэтому на выходе трехмерного распределителя импульсы отсутствуют.

Замыканием кнопки ВК через элемент И_о ВК и элемент ИЛИ устанавливают в счетчике состояние "2". Одновременно поступает запускающий импульс на синхровход распределителя Р_в, открывается цепь для прохождения тактовых импульсов на тактовый вход распределителя Р_в и формирователь синхроимпульса (ФСИ) 6 выдает в линию связи отрицательной полярности первый синхроимпульс, а также кадровый отрицательный импульс 36.

Разрешающий потенциал единицы поступает на разрешающий вход элементов И распределителя Р₂, и с информационных выходов элементов И будет считываться информация в линию связи.

Через четыре такта с четвертого выхода распределителя Р_в в дешифратор поступит импульс, сработает элемент И₂ (В & 2), запустится распределитель С и счетчик примет состояние "3", ФСИ (6) вырабатывает синхроимпульс. Разрешающий потенциал поступит на разрешающий вход элемента И (РВЭИ) распределителя Р₃. С его информационных выходов информация за 5 тактов считается в линию связи.

На пятом такте с пятого выхода распределителя Р_с в дешифратор 2 поступает импульс, вызывающий срабатывание элемента И₃ (С & 3) и ИЛИ. Запускающий импульс поступает на распределители А и В, счетчик устанавливается в состояние "4", открывается цепь для прохождения тактовых импульсов на распределители Р_а, Р_в. Разрешающий потенциал поступает на РВЭИ распределителя Р₁₂.

Через 12 тактов с распределителей А и В одновременно поступят импульсы в дешифратор 2, сработает элемент И₄ (А & В & 4), который запустит распределители А и С и установит счетчик (1) в состояние "5". Откроется цепь для прохождения тактовых импульсов на распределители Р_а и Р_с и разрешающий потенциал поступит на РВЭИ распределителя Р₁₃. С его информационных выходов за 15 тактов информация поступит в линию связи.

На 15 такте с распределителей Р_а и Р_с в дешифратор 2 одновременно поступают импульсы, вызывающие срабатывание элемента И₅ (А & С & 5). Запускающие импульсы поступят на распределители Р_а и Р_с, установится состояние "6" счетчика 1 и откроется цепь для прохождения тактовых импульсов на распределители Р_а и Р_с, а разрешающий потенциал поступит на РВЭИ распределителя Р₂₃ МРИ. За 20 тактов с его входов информация поступит в линию связи.

На 20 такте с распределителей Р_а и Р_с одновременно поступят импульсы в дешифратор 2, заставляя сработать элемент И₆ (В & С & 6).

Запускающие импульсы поступят на распределители Р_а, Р_в, Р_с, счетчик 1 установится в состояние "7", откроется цепь для прохождения тактовых импульсов на распределители Р_а, Р_в, Р_с и разрешающий потенциал поступит на РВЭИ распределителя Р₁₂₃ МРИ.

За 60 тактов информация, поступающая с выходов Р₁₂₃ распределителя, будет передана по линии связи.

На 60 такте с распределителей Ра, Р_в, Р_с одновременно поступят импульсы в дешифратор 2 и сработает элемент И₇ (А & В & С & 7). Запустится распределитель Р_а, ФСИ и ФКИ выдадут синхроимпульс и кадровый импульс в линию связи, счетчик 1 установится в состояние "1", откроется цепь для прохождения тактовых импульсов на распределитель Р_а и разрешающий потенциал поступит на РВЭИ распределителя Р₁. Цикл на этом заканчивается.

Приемный полукомплект на фиг. 7. С линией связи он соединен через блок 19 селекции, работающий следующим образом. Диод Д₁ пропускают отрицательные синхроимпульсы и кадровые импульсы на формирователи (Ф). С выходов формирователей импульсы будут иметь положительную полярность, и поступают эти импульсы через определенное число информационных импульсов, выдаваемых линейными и скомбинированными распределителями передающего устройства на БКС 37, счетчик 21 и мультиплексор 24, управляющий линейными и скомбинированными распределителями МРИ приемного полукомплекта. Работа блока кадровой синхронизации подробно будет рассмотрена ниже, а потому будем исходить из того, что синхроимпульс поступил без искажений.

Работает приемный полукомплект следующим образом. В начальный момент счетчик 21 находится в состоянии "1", а содержимое распределителя равно нулю.

С появлением кадрового импульса запускается через элемент И'₂распределитель Р_в и устанавливается в счетчике состояние "2". Разрешающий потенциал поступит на распределитель Р₂, и информация, поступаемая из линии связи, будет выдана через распределитель Р₂ по своим информационным каналам (выходам).

С появлением второго синхроимпульса через элемент И'₃ запустится распределитель Р_с, установится состояние "3", в счетчике откроется цепь прохождения тактовых импульсов через И'₆ на распределитель Р_с и разрешающий потенциал поступит на РВЭИ распределителя Р₃. С выходов распределителя Р₃ считывается информация, поступающая из линии связи. С появлением третьего синхроимпульса через элементы И'₁, И'₂ поступят запускающие импульсы на распределители Р_а и Р_в и также изменится состояние счетчика 21, который перейдет в состояние "4" и тем самым через элемент ИЛИ, И'₄, И'₅ пройдут тактовые импульсы на распределители Р_а и Р_в, что приведет к срабатыванию двухмерного распределителя Р₁₂. Информация, поступающая из линии связи, будет выдаваться по всем информационным цепям этого распределителя. Аналогично пройдут информационные сигналы через распределители Р₁, Р₁₃, Р₂₃ и Р₁₂₃. Для наглядности поясним, как будет проходить информация через кубический распределитель.

С появлением шестого синхроимпульса через элементы И'₁, И'₂, И'₃поступают единицы через три элемента ИЛИ на вход распределителей Р_а, Р_в, Р_с, которые запускаются, одновременно шестой синхроимпульс переводит счетчик 21 в состояние "7" и тем самым три элемента ИЛИ и элементы И'₄, И'₅, И'₆ формируют цепь прохождения тактовых импульсов с ГТИ 20 на тактовые входы распределителей Р_а, Р_в, Р_с. Совместная работа активизирует распределитель Р₁₂₃, на РВЭИ поступает разрешающий потенциал с выхода "7" счетчика 21 и тем самым происходит прием информации из линии связи по всем информационным каналам кубического распределителя Р₁₂₃. Седьмой импульс переводит счетчик в состояние "1", и тем самым процесс повторяется.

На фиг. 2 - функциональная схема дешифратора передающего полукомплекта, выдающего импульсы управления для ФСИ и ФКИ, причем импульсы ФКИ отделяют один цикл телепередачи от другого. На фиг. 5 - функциональная схема дешифратора приемного полукомплекта, осуществляющего выдачу импульса сравнения (ИС), одновременно с приходом синхроимпульса (СИ) и кадрового синхроимпульса (КИ). Сравнение ИС с СИ происходит в блоке кадровой синхронизации (фиг. 4), RS-триггер Т выполняет функцию фиксатора ошибки. Наличие единицы на его выходе сигнализирует о сбое синхроимпульса. Элемент И₄ срабатывает при совпадении ИС с СИ. Он осуществляет запуск генератора одиночных импульсов ГОИ₁. Импульс ГОИ₁ и импульс ИС через элемент И5 и ИЛИ формирует импульс для счетчика. Одновременно импульс ГОИ₁ через инвертор НЕ₁ закрывает входные ключи И₁, И₂, И₃. При несовпадении СИ с ИС срабатывает элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (=1). Его сигнал опрокидывает триггер ошибки Т и запускает ГОИ₂. Последний генерирует задержку выдачи единицы с триггера Т на выход R_о через элементы НЕ и И₆. Вход R триггера Т соединен с выходом элемента ИЛИ.

КИ через ключ И₁ поступает через элемент ИЛИ на выход, к входу счетчика. При установке единицы на выходе R_o счетчик устанавливается в состояние "Сброс", вследствие чего дешифратор не может формировать импульсы ИС и блок кадровой синхронизации не реагирует на входные СИ. Вывести систему из этого состояния может только КИ, который сбрасывает триггер Т через И₁ и ИЛИ и поступает на счетчик. Снимается сигнал R_o. Таким образом, блок кадровой синхронизации выполняет следующие функции: первоначальный запуск и повторный запуск приемного полукомплекта; управление состоянием счетчика-дешифратора; регистрацию сбоя СИ и установку приемного полукомплекта в ждущее состояние.

Рассмотрим реакцию блока кадровой синхронизации на различные виды искажения синхроимпульсов. Первоначально (после включения питания) триггер Т устанавливается в единичное состояние. Синхроимпульсы (ложные) в этом состоянии не воспринимаются, и система ждет первого запускающего КИ. При поступлении КИ триггер Т устанавливается в нулевое состояние и на вход поступает импульс для счетчика. В дальнейшем при приеме СИ возможны следующие ситуации.

В случае А реакция блока кадровой синхронизации будет следующей. ИС через И₂ и СИ через И₃ открывают И₄ и запускается ГОИ₁. Через НЕ₁закрываются входные элементы И₁-И₃, и выходной сигнал будет определяться ИС & ГОИ₁ в элементе И₅. С выхода элемента И₅ через ИЛИ поступает на выход импульс по срезу, обязательно совпадающий с ИС.

В случае Б на выходах И₄ и "=1" последовательно появляются сигналы, причем на элементе "= 1" дважды. На первом импульсе "=1" опрокидывается триггер Т и запускается ГОИ₂, который закрывает элемент И₆, и единица с триггера не проходит на выход. В момент прихода СИ срабатывает И₄, запускается ГОИ₁ и сбрасывается триггер Т и на выход поступает ГОИ₁ & ИС.

В случае В реакция блока кадровой синхронизации аналогична случаю Б, но длительность выходного импульса будет максимальной и равной импульсу ИС.

В случаях Г и Д происходит сбой синхронизации и совпадения ИС и СИ нет. По окончании импульса ГОИ₂ на выход R_o поступает единица, переводящая систему в идущее состояние.

ГОИ могут быть построены по схеме на фиг. 8. Данная схемная реализация ГОИ генерирует одиночный импульс, по длительности равный тактному импульсу, независимо от величины тактовой частоты и от времени поступления входного сигнала. Входной сигнал опрокидывает RS-триггер, который выдает единицу на выход и вход элемента И, через который на вход фазоимпульсного счетчика 10 поступает десятикратная тактовая частота. Выход счетчика соединен с входом R триггера. Цепь RC и элемент НЕ служат для начальной установки нуля Сч 10 после включения питания.

Пример организации цепи синхронизации телемеханики приведен на фиг. 9. На ней обозначены формирователь 6 синхроимпульса, формирователь 36 кадрового синхроимпульса, устройство 7 формирования выходных импульсов, устройство 19 селекции, амплитудный селектор (R₁C₁ и R₂C₂). ФСИ и ФКИ построены на основе одновибраторов с различной длительностью выходного импульса. Длительность импульса ФКИ больше, чем у ФСИ. Полярность выходных импульсов отрицательная.

Устройство формирования выходных импульсов представляет собой сумматор на резисторах, выход которого согласован с линией связи. Причем уровни напряжений, формируемые на выходе, могут иметь, например, следующие соотношения:
|U_inf| ≅ |U_cu| ≅ |U_ku|
Устройство селекции состоит из диодов селекции отрицательных и положительных импульсов Д₁ и Д₂ и амплитудного селектора (АС).

На вход АС отрицательные СИ и КИ поступают с анода Д₂. В АС КИ отделяются от СИ по методу двойного интегрирования.

Предложенный метод синхронизации за счет блока кадровой синхронизации позволяет осуществлять покадровую синхронизацию путем первоначального запуска и повторного запуска приемного полукомплекта при сбое или появлении ложного синхроимпульса. Схема синхронизации (фиг. 10) обеспечивает синхронизацию многомерной системы телемеханики (а.с. N 1394977) по совпадению импульсов синхронизации и кодов, генерируемых счетчиком (ТТ₁-ТТ₆), а схема синфазирования (фиг. 11) обеспечивает процесс синфазирования, при этом импульсы, выдаваемые генератором, должны отличаться стабильностью, в противном случае они сами станут источником расфазирования. Предлагаемый блок кадровой синхронизации позволяет выполнять эти функции, а также по схемной и технической реализации является проще, так как имеет намного меньше элементов.

Таким образом, положительный эффект достигается за счет введения в передающем полукомплекте кадрового синхроимпульса, а в пpиемном полукомплекте - блока кадровой синхронизации, обеспечивающих автоматическую синхронизацию приемного полукомплеккта при пропадании или появлении ложного синхроимпульса.

Изобретение относится к телемеханическим системам, используемым в промышленности и научных исследованиях, и может быть использовано при построении телемеханических систем с большой канальной емкостью. Цель изобретения - повышение достоверности. Система состоит из счетчиков-дешифраторов, шифратора, блока синхронизации, генераторов тактовых импульсов, мультиплексоров, линейных распределителей, формирователя синхроимпульсов, формирователя кадрового синхроимпульса, элементов И, формирователя выходных импульсов, блока селекции, блока кадровой синхронизации. Устройство обеспечивает автоматическую синхронизацию приемного полукомплекта при пропадании или появлении ложного синхроимпульса. 11 ил.

МНОГОМЕРНАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕМЕХАНИКИ, содержащая на передающей стороне счетчик-дешифратор, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами дешифратора и мультиплексора, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу мультиплексора, первые выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами дешифратора, первый выход которого подключен к входу счетчика-дешифратора и через формирователь синхроимпульса - к первому входу формирователя выходного импульса, вторые выходы мультиплексора подключены к объединенным входам линейных распределителей, выходы которых соединены с соответствующими первыми входами элементов И первой и второй групп и элемента И, третьи выходы мультиплексора соединены с вторыми входами элементов И первой и второй групп и элемента И, третьи входы элементов И первой и второй групп и элемента И являются входами системы, выходы элементов И первой и второй групп и элемента И объединены и подключены к второму входу формирователя выходного импульса, выход которого соединен с линией связи, на приемной стороне - генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом мультиплексора, блок селекции, вход которого соединен с линией связи, первый выход соединен с первыми входами элементов И первой и второй групп и элемента И, счетчик-дешифратор, выходы которого соединены с первыми входами блока синхронизации и входами групп мультиплексора, второй выход блока селекции подключен к второму входу мультиплексора, выходы первой группы которого соединены с вторыми входами элементов И первой и второй групп и элемента И, выходы второй группы мультиплексора подключены к входам линейных распределителей, выходы которых соединены с третьими входами элементов И первой и второй групп и элемента И, выходы элементов И первой и второй групп и элемента И являются выходами системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности, в нее введены на передающей стороне формирователь кадрового синхроимпульса, второй выход дешифратора через формирователь кадровой синхронизации соединен с третьим входом формирователя выходного импульса, выходы группы дешифратора соединены с адресными входами мультиплексора, выходы линейных распределителей соединены с соответствующими управляющими входами мультиплексора, на приемной стороне - блок кадровой синхронизации, второй и третий выходы блока селекции соединены соответственно с первым и вторым входами блока кадровой синхронизации, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам счетчика-дешифратора, выход блока синхронизации соединен с управляющим входом блока кадровой синхронизации, выходы линейных распределителей соединены с соответствующими вторыми входами блока синхронизации.