УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫМИ ОБЪЕКТАМИ Российский патент 1998 года по МПК H04M11/06 

Устройство относится к технике электросвязи и может найти применение в системах контроля и управления автоматизированными объектами, подключенными к телефонной сети.

Для подключения объекта к телефонной сети требуется устройство, способное передавать и принимать дискретную информацию. В связи с тем, что к телефонной сети подключены абонентские телефонные аппараты различных типов, то рассматриваемое устройство должно быть универсальным, что диктует необходимость его реализации в виде приставки, подключаемой параллельно телефонному аппарату (ТА). Это позволит предложить абонентам дополнительные платные услуги по автоматизированному контролю за датчиками, расположенными на объекте, и дистанционному управлению исполнительными элементами, которыми оснащены те же объекты.

Существующая аппаратура контроля и резервного управления автоматизированными радиотрансляционными узлами реализует передачу телемеханических кодов по образованному между ТА разговорному шлейфу и не использует возможности формирования и передачи дискретной информации, заложенной в самой телефонной сети.

К таким возможностям относятся следующие.

1. Передача дискретной информации телефонными кодами, образуемыми путем разрывов разговорного шлейфа между двумя ТА с помощью их дискового или кнопочного номеронабирателя.

2. Передача дискретной информации индуктором автоматической телефонной станции (АТС) до образования разговорного шлейфа с помощью посылки определенного количества сигналов вызова и подтверждения вызова, причем сигналы вызова поступают на вызываемый объект, а подтверждение вызова - на вызывающий объект.

Формирование двух видов вышеуказанной дискретной информации с помощью любого типа ТА в ручном режиме не требует наличия дополнительных устройств.

Использование ТА на автоматизированных объектах для указанных целей затруднено. ТА с дисковым номеронабирателем вообще не пригоден, а ТА с кнопочным номеронабирателем требует оснащения его дополнительными устройствами. Прием рассматриваемой информации из телефонной сети и ее индикация также требуют наличия соответствующих дополнительных устройств.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство, расположенное на автоматизированном объекте системы управления и контроля передачи команд по телефонным линиям.

Устройство включает телефонный аппарат с кнопочным номеронабирателем и памятью 2, блок 4 управления, дешифратор 6, блок 8 сопряжения и имитации кнопок телефонного аппарата, объект 9 управления, блок 10 приема вызова, блок 11 имитации поднятия трубки, блок 13 приема сигналов телефонного кода.

Блок 8 сопряжения и имитации кнопок ТА содержит блок 19 приема сигналов команд управления и контроля, блок 20 приема сигналов с блока управления, блок 21 приема сигналов от объекта управления.

Устройство позволяет провести предварительную запись в память ТА телефонного кода абонентского номера диспетчерского пункта и телефонных кодов, кодирующих номер объекта и номер сработавшего датчика на объекте управления.

При срабатывании одного из датчиков имитируется нажатие как кнопки для выбора из памяти ТА абонентского номера диспетчерского пункта, так и кнопки для выбора кода ситуации. Передача на АТС абонентского номера образует между ТА диспетчерского пункта и объекта управления линию (разговорного шлейфа), с помощью разрывов которой устройство передает на диспетчерский пункт код донесения, этим самым устройство в системе реализует режим автоматической передачи аварийных ситуаций.

С другой стороны, устройство принимает с телефонной линии коды команд, представленные аналогичными сигналами, дешифрирует их и передает сигналы на объект. После исполнения объектом полученной команды устройство формирует и передает донесение о выполнении команды. Это режим приема команд.

При приеме команд устройство работает следующим образом: с линии связи ТА2 получает сигнал вызова, который фиксируется блоком 10 приема вызова, последний передает сигнал на блок 11 имитации поднятия трубки, который имитирует снятие трубки на ТА2. Между диспетчерским пунктом и ТА2 образовался разговорный шлейф, обтекаемый постоянным током U = 4 В. В этой цепи включен приемник 13 телефонных кодов, который при каждом разрыве линии посылает сигнал на дешифратор 6, а при замыкании - в блок 4 управления. Поступающая из линии связи команда закодирована кодом 1-9. Поэтому открытый ключ К17 в счетчике СТ17 зафиксирует код 0001. После определения первой межсерийной паузы блок 4 управления закроет ключ К17 и подает сигнал на разрешение дешифрации ДС17, на первом выходе которого сформируется управляющий сигнал, который откроет ключ К18. Следующий разряд кода из девяти импульсов зафиксируется счетчиком СТ18 (1001), который после второй межсерийной паузы будет дешифрирован ДС18, на девятом выходе которого появится единичный сигнал, который будет усилен и подан на реле Р 1-9 блока 8 сопряжения и имитации кнопок ТА. Контакт реле Р 1-9 подаст управляющий сигнал на объект управления, блок 4 управления отключит питание от приемника 13 телефонных кодов.

Объект 9 управления, исполнив команду, замыкает на время до 1 с контакт реле донесения РД. В блоке 21 приема сигналов от объекта управления сработают реле PH и PC, контакты которых имитируют нажатие кнопок Б1. Это приведет к считыванию из ячейки памяти кода 8-9, который ТА2 путем разрывов существующего разговорного шлейфа передаст на диспетчерский пункт.

В режиме передачи аварийных донесений устройство функционирует следующим образом:
на объекте управления замкнулся "сухой контакт" аварийного реле РА₁. В блоке 8 сопряжения и имитации кнопок ТА срабатывают реле РП₁, РН₁, РП₁. Контакты реле рн1 и рп1 сформировали цепь подачи сигналов на кнопки В1, а реле РАН - имитирует нажатие кнопок А16 и включает блок приема вызова, который через блок 4 управления включает блок 11 имитации поднятия трубки. Из ячейки А16 считывается абонентский номер диспетчерского пункта и передается ТА2 в телефонную сеть. После образования разговорной линии сигналами с кнопок В1 из соответствующей ячейки памяти будет считан код аварийной ситуации (8-9), который с помощью разрывов разговорного шлейфа будет передан на диспетчерский пункт.

Известное устройство имеет следующие недостатки.

1. Аппаратура реализуется только на базе телефонных аппаратов с кнопочным номеронабирателем и памятью. ТА с дисковыми номеронабирателями непригоден для создания устройства.

2. Образует конечную аппаратуру для оснащения только объектов управления, функции диспетчерского пункта устройство не выполняет.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи создания универсального устройства контроля и управления автоматизированными объектами, пригодного для работы с телефонными аппаратами любого типа и выполненного отдельно от них.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство контроля и управления автоматизированными объектами, содержащее блок управления, схему непрерывного контроля, блок эквивалента клавиатуры, блок приема вызова, приемник телефонных кодов и дешифратор, при этом вход схемы непрерывного контроля является информацией входного устройства, первый выход схемы непрерывного контроля соединен с первым входом блока эквивалента клавиатуры, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого соединены с первыми выходами соответственно блока приема вызова и приемника телефонных кодов, первый вход которого подключен к второму выходу блока управления, третий выход которого соединен с первым входом дешифратора, второй вход которого подключен к второму выходу приемника телефонных кодов, введены коммутатор, передатчик, программируемый прерыватель, блок подтверждения приема вызова, блок индикации, а дешифратор и блок эквивалента клавиатуры выполнены перестраиваемыми, при этом соответствующие входы/выходы коммутатора являются входами/выходами устройства соответственно для абонентской линии и телефонного аппарата, первый, второй, третий и четвертый выходы коммутатора соединены соответственно с третьим входом дешифратора, с вторым входом приемника телефонных кодов, с входом блока подтверждения приема вызова и с входом блока приема вызова, второй выход которого подключен к первому входу программируемого прерывателя, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым выходом схемы непрерывного контроля и с четвертым выходом блока управления, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого подключены соответственно к выходу программируемого прерывателя, к выходу блока подтверждения приема вызова, к первому выходу дешифратора и к первому выходу блока эквивалента клавиатуры, второй выход которого подключен к первому входу передатчика, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом передатчика. Второй выход дешифратора является управляющим выходом устройства, а третий выход дешифратора соединен с входом блока индикации.

Отличительными от прототипа существенными признаками являются введение коммутатора, передатчика, программируемого прерывателя и блока подтверждения приема вызова и выполнение блока эквивалента клавиатуры и дешифратора перестраиваемыми, что в совокупности с новыми связями между блоками позволяет утверждать о соответствии изобретения критерию "Новизна".

Использование отличительных признаков в известных устройствах контроля и управления автоматизированными объектами, позволяющих достичь поставленную цель, авторам неизвестно, что дает основание предположить соответствие предлагаемого изобретению критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства контроля и управления автоматизированными объектами по телефонным сетям. На фиг. 2 изображены функциональные схемы непрерывного контроля и программируемого прерывателя, на фиг. 3 - функциональные схемы передатчика и перестраиваемого эквивалента клавиатуры в сопряжении с блоком приема вызова, блоком приема подтверждения вызова, приемником телефонных кодов и элементами блока коммутации.

На фиг. 4 изображена схема перестраиваемого дешифратора в сопряжении с блоком индикации и исполнительными элементами.

На фиг. 5 изображена схема подключения устройства к телефонной сети.

Устройство контроля и управления автоматизированными объектами по телефонным сетям содержит (фиг. 1) коммутатор 1, передатчик 2, перестраиваемый блок 3 эквивалента клавиатуры, блок 4 индикации, перестраиваемый дешифратор 5, приемник 6 телефонных кодов, блок 7 приема подтверждения вызова, блок 8 приема вызова, блок 9 управления, программируемый прерыватель 10 и схему непрерывного контроля 11.

Первый выход схемы 11 непрерывного контроля подключен к первому входу блока 3 эквивалента клавиатуры, второй вход которого соединен с первым выходом блока 9 управления. Второй и третий выходы блока 9 управления подключены к первым входам соответственно приемника 6 телефонных кодов и перестраиваемого дешифратора 5. Первый и второй входы блока 9 управления соединены с первыми выходами соответственно блока 8 приема вызова и приемника 6 телефонных кодов, второй выход которого подключен к второму входу перестраиваемого дешифратора 5.

Первый, второй, третий и четвертый выходы коммутатора 1 соединены соответственно с третьим входом перестраиваемого дешифратора 5, с вторым входом приемника 6 телефонных кодов, с входом блока 7 подтверждения приема вызова и с входом блока 8 приема вызова, второй выход которого подключен к первому входу программируемого прерывателя 10.

Второй и третий входы программируемого прерывателя 10 соединены соответственно с вторым выходом схемы 11 непрерывного контроля и с четвертым выходом блока 9 управления. Третий, четвертый, пятый и шестой входы блока 9 управления подключены соответственно к выходу программируемого прерывателя 10, к выходу блока 7 подтверждения приема вызова, к первому выходу дешифратора и к первому выходу блока 3 эквивалента клавиатуры, второй выход которого подключен к первому входу передатчика 2. Второй выход передатчика 2 соединен с пятым выходом блока 9 управления, шестой выход которого соединен с первым входом коммутатора 1. Второй вход коммутатора 1 подключен к выходу передатчика 2.

Соответствующие входы/выходы коммутатора 1, являющиеся входами/выходами устройства, подключены соответственно к телефонному аппарату 12 и к автоматической телефонной станции 13.

Вход схемы 11 непрерывного контроля, являющийся информационным входом устройства, подключен к выходу блока 14 датчиков.

Второй выход перестраиваемого дешифратора 5, являющийся управляющим выходом устройства, соединен с входом 15 исполнительных элементов.

Третий выход перестраиваемого дешифратора 5 соединен с входом блока 4 индикации. Схема 11 непрерывного контроля (фиг. 2) для пяти датчиков содержит пять электронных ключей К₁ - К₅, пять RS триггеров Т₁ - Т₅ и схему ИЛИ. Входы ключей подключены к датчикам, при срабатывании которых соответствующий триггер устанавливается в единичное состояние, ключ закрывается и отключает датчик из дальнейшего непрерывного контроля. Через схему ИЛИ сигнал аварии подается в блок 9 управления.

Единичный сигнал с выходов Т₁ - Т₅ открывает соответствующий ключ программируемого прерывателя 10. Ключи К₁₁ - K₁₅ подключены к выходам регистра RG. Ключи программируют и запоминают ситуацию, что позволяет при фиксации блоком приема сигналов вызова начать через вход С сдвиг информации в RG. Последовательное появление единичного сигнала на выходах регистра продолжается до момента, когда сигнал с выхода через открытый ключ и схему ИЛИ поступит в блок 9 управления, который через коммутатор 1 разорвет цепь приема сигналов вызова, индуктор АТС 13 прекратит их подачу. Это позволяет набравшему абонентский номер ТА объекта по количеству сигналов подтверждения вызова на слух определить номер сработавшего датчика, а при повторном наборе номера довести регистр до конечного (восьмого) положения и через блок 9 управления отключить от линии блок приема вызова и подключить приемник 6 телефонных кодов.

Если ни один из датчиков не сработал, то цепь подачи сигналов на вход С будет разорвана (ключ К), и программируемый прерыватель не будет воспринимать поступающие сигналы вызова. Этим условием обеспечивается нормальное функционирование телефонной сети в режиме обычного вызова абонента. Блок 3 перестраиваемого эквивалента клавиатуры (фиг. 3) включает генератор прямоугольных импульсов, ключи К₁, К₂, К₂₁ - К₂₅, регистр RG₁ со сменной вставкой, кодирующей абонентский номер телефона диспетчера, регистр RG₂ со сменной вставкой, кодирующей защитное число и номер срабатываемого датчика, счетчик CT количества наборов абонентского номера.

При срабатывании датчика (допустим N 5) от схемы 11 непрерывного контроля на вход V K₂₅ поступает сигнал высокого уровня, ключ К₂₅ откроется и подготовит цепь подачи сигнала на пятый вход электронного номеронабирателя передатчика 3.

Блок 9 управления включит генератор G и откроет ключ К₁. Начинается цикл формирования единичного сигнала последовательно на выходах RG₁. Эти сигналы через кодирующую вставку будут поступать на соответствующие входы электронного номеронабирателя передатчика 2.

Аналогичным образом формируется и код донесения при подаче импульсов через К₂ на вход С регистра RC₂. Код донесения содержит защитную часть (в нашем случае 31) и информационную - (5).

Блок 3 перестраиваемого эквивалента клавиатуры работает совместно с передатчиком 2, который представлен стандартной схемой телефонного аппарата или приставки с кнопочным номеронабирателем [3]. Передатчик включает диодный мост, импульсный ключ ИК, электронный номеронабиратель, разговорный ключ РК, сопротивление R (эквивалент разговорного узла). Передатчик с помощью НК передает на АТС абонентский номер диспетчера, а после установления разговорного шлейфа путем его разрывов передает на сопряженный объект код донесения.

Коммутатор 1 имеет ручной переключатель для подключения к абонентской линии либо ТA 12, либо устройства (фиг. 5), а также группу реле Р₁, Р₂, Р₃ (фиг. 3), которые управляются блоком управления 9 и своими контактами подключают и отключают от линии связи блок приема сигналов вызова 5 (р1), блок 7 подтверждения приема вызова (р2), приемник 6 телефонного кода (р3).

Перестраиваемый дешифратор 5 (фиг. 4) отличается от дешифраторов прототипа наличием декодирующей сменной вставки, контролирующей наличие в донесении защитного числа и дающей через блок управления разрешение на декодирование информационной части. Если в принятой кодограмме защитное число (в нашем случае 31) не совпадает с числом, зафиксированным декодирующей вставкой, информация бракуется и не принимается.

Устройство контроля и управления автоматизированными объектами по телефонным сетям реализует три режима работы.

1. Автоматическая передача донесения на сопрягаемый объект (диспетчерский пункт).

2. Прием донесения на диспетчерском пункте при наличии оператора.

3. Автоматический прием запроса и команды управления.

Первый режим реализует последовательно две операции:
набор абонентского номера сопрягаемого объекта и образование разговорного шлейфа;
передачу кода донесения.

В режиме автоматической передачи донесения устройство включается с момента срабатывания датчика в блоке 14 (фиг. 1) датчиков. Сигнал поступает на вход схемы 11 непрерывного контроля 1 (например на Т₂ - фиг. 2). Тригер Т₂ сработает, сигнал с которого через схему ИЛИ включит блок 9 управления и откроет ключ К₁₂ в программируемом прерывателе 10, а также ключ К₂₂ в блоке 3 перестраиваемого эквивалента клавиатуры. Блок 9 управления включает генератор импульсов (фиг. 3), и ключ К₁ отключит от линии связи блок 8 приема вызова. Сдвигающий регистр RG₁ через кодирующую вставку запишет абонентский номер в электронный номеронабиратель передатчика 2, который с помощью ИК передает семиразрядный код (2314106) на АТС 13. После набора номера блок 9 управления подключит к линии связи блок 7 приема подтверждения вызова. С АТС 13 будут поступать через коммутатор сигналы подтверждения вызова на блок 7 подтверждения приема вызова, а через него в блок управления 9. При образовании со стороны сопряженного объекта (снятие телефонной трубки при наличии диспетчера) поступление сигналов подтверждения вызова прекратится. Блок 9 управления отключит от линии связи блок 7 подтверждения приема вызова и откроет ключ К₂ в блоке 3 перестраиваемого эквивалента клавиатуры, и закроет ключ К₁. RG₂ начинает формировать код донесения (312), который передатчиком 2 будет передан пол линии связи. Если после первой передачи разговорный шлейф не будет разорван, то передатчик 2 осуществит повторную передачу донесения. После этого схема устройства приводится в исходное состояние. В программируемом прерывателе 10 открытием ключа К₂₂ зафиксирован факт срабатывания датчика N 2.

В случае занятия номера сопрягаемого абонента набор и передача абонентского номера будут повторяться определенное количество раз (в нашем случае 16), что фиксируется счетчиком СТ. Каждый цикл заканчивается в 24-м положении RG₁ за счет подачи сигнала на вход номеронабирателя (#).

Если за определенное количество циклов линия не будет образована, то передача донесения прекращается.

Второй режим работы устройства реализуется, когда сопрягаемый объект выполняет функции диспетчерского пункта. Режим имеет смысл только в присутствии оператора, который с помощью ключа К (фиг. 5) подключил к ЛС ТА12.

Услышав сигналы вызова в ТА12, оператор снимает трубку. Услышав в телефоне щелчки, диспетчер после их окончания отключает от ЛС ТА12 и подключает устройство, нажав на приставке кнопку "Прием". Этой операцией к ЛС подключается блоком 9 управления через коммутатор 1 приемник 6 телефонных кодов.

Приемник вместе с блоком управления 9 поразрядно принимает сигналы телефонного кода, но также сигналы поступают на вход перестраиваемого дешифратора 5, последний зафиксирует защитную часть кода донесения (31), после совпадения этого числа с числом, закодированным декодирующей вставкой, через схему И в блок 9 управления будет подан сигнал, блок 9 управления откроет ключ К, и информационная часть донесения будет принята и декодирована DC₃. При этом на блоке 4 индикации засветится соответствующий светодиод (N 2).

Прием запроса и команды управления производится устройством в аналогичной последовательности, как и при приеме донесения, но управляющая команда поступит только в случае наличия на объекте работавшего датчика (например N 2).

Сигналы запроса в виде импульсов приема вызова поступают на блок 8 приема вызова, к выходу которого подключен вход С программируемого прерывателя 10. Это подключение осуществляется только при срабатывании датчика. В противном случае сигналы приема вызова на вход с программируемого прерывателя 10 поступать не будут (ключ К фиг. 2 находится в закрытом состоянии). При поступлении четырех сигналов вызова программируемый прерыватель 10 разорвет с помощью блока 9 управления цепь приема, а при повторном их поступлении в восьмом положении прерывателя к линии связи подключится приемник 6 телефонных кодов, который принятые сигналы передает на перестраиваемый дешифратор 5, который после дешифрации информации включит соответствующий исполнительный элемент (фиг. 4).

Таким образом, устройство контроля и управления автоматизированными объектами выполнено в виде приставки, подключается к абонентской линии параллельно ТА любого типа и используется как на диспетчерском пункте, так и на объекте управления. Абонент, купив такую приставку, подключается к телефонной сети, к датчикам и исполнительным элементам (фиг. 5). Это позволяет ему организовывать с другим объектом, оснащенным таким же образом, взаимный контроль и управление, используя при этом элементы телефонной сети: телефонные аппараты, автоматические телефонные станции, линии связи.

Наличие в устройстве перестраиваемого блока эквивалента клавиатуры и перестраиваемого дешифратора позволяет включить в контур контроля и управления n(n>2) автоматизированных объектов, каждый из которых может выполнять функции как диспетчерского пункта, так и объекта управления.

Стоимость устройства (приставки) не превышает стоимости телефонного аппарата.

Изобретение относится к технике электросвязи и может найти применение в системах контроля и управления автоматизированными объектами, подключенными к телефонной сети. Изобретение направлено на решение задачи создания универсального устройства контроля и управления автоматизированными объектами, пригодного для работы с телефонными аппаратами любого типа и выполненного отдельно от них. Для решения этой задачи в устройство контроля и управления автоматизированными объектами, содержащее блок управления, схему непрерывного контроля, блок эквивалента клавиатуры, блок прием вызова, приемник телефонных кодов и дешифратор, введены коммутатор, передатчик, программируемый прерыватель, блок подтверждения приема вызова и блок индикации, а блок эквивалента клавиатуры и дешифратор выполнены перестраиваемыми. При этом предлагаемое устройство может быть использовано как на автоматизированном объекте, так и на диспетчерском пункте. 5 ил.

Устройство контроля и управления автоматизированными объектами, содержащее блок управления, схему непрерывного контроля, блок эквивалента клавиатуры, блок приема вызова, приемник телефонных кодов и дешифратор, при этом вход схемы непрерывного контроля является информационным входом устройства, первый выход схемы непрерывного контроля соединен с первым входом блока эквивалента клавиатуры, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого соединены с первыми выходами соответственно блока приема вызова и приемника телефонных кодов, первый вход которого подключен к второму выходу блока управления, третий выход которого соединен с первым входом дешифратора, второй вход которого подключен к второму выходу приемника телефонных кодов, отличающееся тем, что введен коммутатор, передатчик, программируемый прерыватель, блок подтверждения приема вызова и блок индикации, а дешифратор и блок эквивалента клавиатуры выполнены перестраиваемыми, при этом соответствующие входы/выходы коммутатора являются входами/выходами устройства соответственно для телефонного аппарата и абонентской линии, первый, второй, третий и четвертый выходы коммутатора соединены соответственно с третьим входом дешифратора, с вторым входом приемника телефонных кодов, с входом блока подтверждения приема вызова и с входом блока приема вызова, второй выход которого подключен к первому входу программируемого прерывателя, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым выходом схемы непрерывного контроля и с четвертым выходом блока управления, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого подключены соответственно к выходу программируемого прерывателя, к выходу блока подтверждения приема вызова, к первому выходу дешифратора и к первому выходу блока эквивалента клавиатуры, второй выход которого подключен к первому входу передатчика, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом передатчика, второй выход дешифратора является управляющим выходом устройства, а третий выход дешифратора соединен с входом блока индикации.