УСТРОЙСТВО ПРИЕМА КОМАНД УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к информационно-управляющим комплексам, в которых центральное устройство пункта управления соединено с периферийными контролируемыми пунктами линиями связи различного вида, конфигурации и протяженности. По линиям связи от пункта управления передаются команды управления исполнительными механизмами. К каналам передачи и приема команд управления информационно-управляющих комплексов для АСУ распределенными энергообъектами и производствами, например для энергоснабжения железных дорог, нефте- и газопроводов, нефтепромыслов и других ответственных объектов, предъявляются чрезвычайно жесткие требования к достоверности информации, что требует принятия адекватных мер по контролю и диагностике искажений и неисправностей.

Известно устройство приема команд управления /1/, в состав которого входят блок приема команд управления, на втором выходе которого формируется сигнал, фиксирующий прием команд управления, а на первом выходе - последовательный информационный код, блок ключей, содержащий в соответствии с числом объектов управления индивидуальные ключи с размыкающим контактом в каждом из них и общий для всех объектов управления первый и второй ключи для задания типа команды "включить" или "отключить", блок отображения, в состав которого включаются индивидуальные для каждого объекта управления элементы, которые формируют ответные сигналы на выходной информационной шине.

В приведенном устройстве решается задача приема и выполнения команд, которые поступают из пункта управления или сформированы обслуживающим персоналом с помощью ключей управления, причем в обоих режимах управление осуществляется одними и теми же элементами устройства, что обеспечивает высокий уровень достоверности команд. Однако в данном устройстве не обеспечивается задача использования линий связи устройства с объектами управления не только для передачи управляющих сигналов, но и для приема от объектов управления сигналов, которые отображают их текущее состояние. Указанный недостаток известного устройства не дает возможности его использования для управления особо опасными, территориально распределенными объектами, отстоящими от пункта управления на несколько десятком километров.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для приема команд телеуправления /2/, которое содержит блоки контроля групп объектов управления, узел приема, генератор тактовых импульсов, счетчик, инвертор, триггер, блоки реле, узел приема, вход которого является входом устройства и соединен с линией связи, первый выход соединен с входом инвертора и первым входом узла памяти, у которого второй вход соединен с первым входом счетчика и выходом генератора тактовых импульсов, соединенного входом с вторым выходом узла приема и четвертым входом триггера, распределитель, соединенный первым выходом с третьим входом узла приема, первый преобразователь параллельного кода в последовательный, у которого группа третьих, адресных входов соединена с первой группой выходов счетчика, первая группа ключей, первая группа усилителей, вторая группа выходов которой соединена со второй группой входов блоков реле, компаратор, первый и второй таймеры, первый, второй и третий элементы ИЛИ, элемент задержки.

В предложенном устройстве обеспечивается высокая надежность работы и контроль отсутствия искажений при вводе команды управления в узел памяти и перезаписи данных в блоки реле.

Недостатком устройства-прототипа является отсутствие диагностики работоспособности блоков реле в паузах между циклами приема команд управления, а также контроль неисправностей реле, не обеспечивающий фиксацию отказов выполнения команды управления, в которой отсутствуют искажения. Указанные недостатки делают невозможным использование устройства в системах управления ответственными объектами.

Цель изобретения - повышение достоверности приема команд управления за счет введения узлов непрерывного контроля исправности аппаратуры и углубления диагностики работоспособности в процессе приема и обработки принятой команды управления. Цель достигается тем, что в устройство вводятся узлы для непрерывного контроля состояния всех реле блоков реле, а одним из условий начала процедур приема новой команды управления является фиксация нерабочего состояния всех реле. Кроме того, создаются условия для диагностики адекватной реакции реле на сигналы перевода их в рабочее состояние, что позволяет зафиксировать отказы от выполнения команд, в которых не зафиксированы искажения в трассе между пунктом управления и устройством приема.

Для реализации цели изобретения в устройство дополнительно введены второй преобразователь параллельного кода в последовательный, соединенный группой третьих, адресных входов с первой группой выходов счетчика, а первой и второй группами информационных сигналов - с соответствующими выходами первой группы усилителей, второй усилитель и коммутатор, у которого первый, второй, третий и четвертый входы соединены, соответственно, с выходами инвертора, второго преобразователя параллельного кода в последовательный, вторым и четвертым выходами распределителя, а выход соединен со вторым входом компаратора, у которого первый вход подключен к выходу первого преобразователя параллельного кода в последовательный, третий вход - ко второму выходу счетчика, у которого соединены третий выход с первым входом распределителя, а также через первыйвход первого элемента ИЛИ и элемент задержки с третьим входом, а выход компаратора с первым входом триггера, у которого соединены второй, инверсный выход со вторыми входами первого и второго таймеров, а первый, прямой выход со вторым входом второго элемента ИЛИ, у которого соединены первый вход со вторым входом первого элемента ИЛИ и вторым выходом узла приема, а выход с третьим входом распределителя, у которого третий выход соединен с третьим входом первого таймера, пятый выход и второй вход объединены и соединены с четвертым входом первого и третьим входом второго таймера, у которого четвертый вход соединен со вторым выходом распределителя, а выход со вторым входом первой группы ключей, у которой соединены группа выходов с третьей группой входов первой группы усилителей, подключенной третьей группой выходов к четвертой группе входов блоков реле, группа входов с третьей группой выходов узла приема, соединенного первой и второй группами выходов с соответствующими группами входов первого преобразователя параллельного кода в последовательный и второй группы ключей, у которой первая и вторая группы выходов соединены с соответствующими группами входов первой группы усилителей, подключенных первой группой выходов к первым входам соответствующих блоков контроля групп объектов управления, причем третий вход второй группы ключей соединен с выходом первого таймера и первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом второго таймера, инверсным выходом со вторым входом счетчика, а прямым выходом с входом второго усилителя, подключенного выходом ко вторым входам блоков контроля и третьим входам блоков реле, причем общие шины усилителей подключены к нулевому выходу источника питания.

На фиг.1 приведена схема блока управления; на фиг.2 - схема блока контроля группы объектов управления; на фиг.3 - схема блока реле для группы объектов управления; а на фиг. 4 - соединения между блоками устройства приема команд управления.

Блок управления (1) содержит узел приема (2), вход которого является входом блока и соединен с линией связи; узел памяти (3), у которого первый вход соединен с первыми выходом 2; генератор тактовых импульсов (4), вход которого соединен со вторым выходом 2, а выход - со вторым входом 3; первую группу ключей (5), первая, информационная группа входов, у которой соединена с третьей группой выходов узла 3; вторую группу ключей (6), у которой первая и вторая группы информационных входов соединены, соответственно, с первой и второй группами выходов узла 3; первую группу усилителей (7), подключенную первой и второй группами входов к соответствующим группам выходов 6, а третьей группой входов - к группе выходов 5, а первая, вторая и третья группа выходов являются, соответственно, первой, третьей и четвертой группой выходов блока; счетчик (8), у которого первый вход соединен с выходом генератора 4, а первая группа выходов - с группами третьих, адресных входов первого (9) и второго преобразователей (10) параллельного кода в последовательный, у которых соединены первая и вторая группа информационных входов, соответственно, с первой и второй группами выходов 3; распределитель (11), подключенный первым выходом к третьему входу 3, а вторым и четвертым выходами - к третьему и четвертому входам коммутатора (12), у которого первый вход соединен с выходом инвертора (13), соединенного входом с первым выходом 2; триггер (14), первый вход которого соединен с выходом компаратора (15), соединенного первым и вторым информационными входами с выходами 9 и 12, а третьим, управляющим входом - со вторым выходом 8.

В состав блока 1 включены также первый (16) и второй таймеры (17), у которых вторые, информационные входы соединены со вторым, инверсным выходом триггера 14, а синхронизирующие и управляющие входы - с выходами 11.

Логические операции по приему и обработке принятой команды управления реализуются первым (18), вторым (19) и третьим элементами ИЛИ (20), элементом задержки (21) и вторым усилителем (22), выход которого является вторым выходом блока, а нулевой вывод объединен с аналогичным выводом усилителей первой группы усилителей и подключен к "нулевому" выходу источника питания, обозначенному на фигурах как "0В" (источник питания не приведен на чертежах).

В устройство включаются идентичные блоки контроля группы объектов управления (23), число которых ("n") равно числу групп объектов управления. В состав каждого блока 23, приведенного на фиг. 2, входит первый (24) и второй элементы гальванического разделения сигналов (25), транзистор (26), первый (27) и второй стабилитроны (28) - пороговые элементы, первый (29), второй (30), третий (31) и четвертый разделительные диоды (32), светодиод (33), первый 34, второй 35, третий 36 и четвертый резисторы (37) и конденсатор (38). Элементы 36, 35, 29, 27, выходы 24 образуют последовательную цепочку, включенную между положительным выходом источника питания и первым входом блока, соединенного с соответствующей номеру блока 23 шиной первой группы выходов блока 1. Переход эмиттер-коллектор 26 включен последовательно с элементами 30, 37, 28, входами 25 и "нулевым" выходом источника питания, причем коллектор транзистора 26 является выходом блока. Входная цепь элемента 24 включена последовательно с 34, 33 и подключена между положительным выходом источника питания и третьим входом блока. Диоды 31 и 32 подключены анодами к первому и второму выходам 24, а объединенными катодами - к одному выходу 25, второй выход которого является вторым входом блока. Конденсатор 38 включен между "нулевым" выходом источника питания и точкой соединения элементов 28 и 37.

В устройство включаются идентичные блоки реле (39), число которых ("n") равно числу групп объектов управления. В состав каждого блока 39, приведенного на фиг.3, входит первая группа реле 40-1 - 40-i, число которых ("i") равно числу объектов управления в одной группе, и вторая группа реле, включающая реле (41) вида команды "включить" и реле (42) вида команды "отключить". Обмотки всех реле включены параллельно защитным диодам - 40-1-1 - 40-i-1 - для первой группы реле, и 41-1, 42-1 - для второй группы реле. Обмотки реле включены между первым входом блока, который соединен с соответствующей номеру блока реле шиной первой группы выходов блока 1, и анодом разделительных диодов, соответственно 40-1-2 - 40-i-2 - для первой группы реле, и 41-2 и 42-2 - для второй группы реле. Катоды разделительных диодов первой группы реле подключены, соответственно, к первой - "i"-ой шинам второй группы входов блока, соединенных с соответствующими шинами третьей группы выходов блока 1, а катоды разделительных диодов второй группы реле подключены к соответствующим шинам четвертой группы входов блока, соединенных с соответствующими шинами четвертой группы выходов блока 1. Первые переключающие контакты 40-1-3 - 40-i-3 первой группы реле соединены в последовательную цепь так, что размыкающий контакт одного реле соединен со средним выводом переключающего контакта смежного реле, средний вывод первого реле цепи является третьим входом блока и соединен со вторым выходом блока 1; замыкающие контакты первых переключающих контактов реле первой группы соединены с соответствующими шинами второй группы входов блока. Вторые переключающие контакты 40-1-4 - 40-i-4 первой группы реле и переключающие контакты 41-3, 42-3 второй группы реле соединены в последовательную цепь так, что размыкающий контакт одного реле соединен со средним выводом смежного реле, средний вывод первого реле цепи соединен с "нулевым" выходом источника питания, а размыкающий контакт последнего переключающего контакта цепи является выходом блока и соединен с третьим входом соответствующего блоку реле блока 23.

На схеме соединений блоков устройства, приведенной на фиг.4, показан общий для всех блоков устройства блок 1 управления, а также индивидуальные для каждой группы объектов управления блоки 23 контроля и блоки 39 реле. Шины первой группы выходов 1 соединены с соответствующими их номерам первыми входами блоков 23, второй выход блока 1 соединен с объединенными вторыми входами блоков 23 и третьими входами блоков 39, третья группа выходов блока 1 соединена с объединенными вторыми группами входов блоков 39, а четвертая группа выходов блока 1 - с объединенными четвертыми группами входов блоков 39. Выходы блоков 23 соединены с первыми входами соответствующих им блоков 39, а выходы блоков 39 - с третьими входами соответствующих им блоков 23.

Узел 3 памяти может быть реализован, например, на микросхемах 564 ИP 2 - регистрах сдвига с последовательным вводом и параллельным выводом информации. Число разрядов регистра выбирается равным сумме числа информационных разрядов всех компонентов кода команды управления; первый вход узла 3 (регистра сдвига) является информационным, на второй вход подаются тактовые импульсы, синхронизирующие ввод данных, а третий вход является управляющим, разрешающим ввод данных в регистр.

Блоки ключей 5 и 6 могут быть реализованы, например, на группах элементов И, у которых данные с первых, информационных входов транслируются на выходы при подаче сигнала "1" на второй, управляющий вход, объединенный для всех элементов И группы ключей.

Усилители 6 и 7 могут быть реализованы, например, на микросхемах 1109 КТ 2, совместимые по входам с маломощными КМОП микросхемами и позволяющие подключать мощную нагрузку, например обмотки реле. Усилители инвертируют входные сигналы, обеспечивая выдачу рабочих сигналов "нулевым" уровнем - рабочим блоков реле и контроля.

Счетчик 8 может быть реализован, например, на микросхемах 564 ИЕ 10, причем число микросхем определяется требуемым суммарным числом разрядов выходного кода. Первый тактовый вход счетчика воспринимает управляющие импульсы, каждый из которых переводит счетчик в смежную кодовую позицию, чувствительность счетчика к тактовым импульсам блокируется при подаче на второй управляющий вход сигнала "нулевого" уровня; при подаче сигнала "1" на третий (R) вход счетчик переводится в начальное состояние. Третий выход счетчика является дополнительным и соответствует кодовому состоянию, соответствующему завершению ввода в узел 3 последнего разряда информационного сообщения, а второй дополнительный выход - завершению ввода в узел 3 оговоренной части информационного сообщения. Сигналы на указанных дополнительных выходах счетчика могут при необходимости формироваться с помощью дополнительных дешифраторов, сопряженных с выходами счетчика.

Первый 9 и второй 10 преобразователи параллельного кода в последовательный могут быть реализованы, например, на мультиплексорах - микросхемах 564 КП 2. Число микросхем определяется числом разрядов параллельного кода. Первая и вторая группы входов являются информационными, а третья - адресной. Мультиплексор передает на выход сигнал со входа, номер которого соответствует коду, поданному на адресную группу входов.

Распределитель 11 может быть реализован, например, на микросхеме 564 ИЕ 9; на первый вход распределителя подаются импульсы, каждый из которых переводит распределитель в следующую кодовую позицию; при подаче на второй, управляющий вход сигнала "1" распределитель теряет чувствительность к указанным импульсам и остается в состоянии, принятом к моменту подачи указанного управляющего сигнала; при подаче сигнала "1" на третий (R) вход распределитель возвращается в начальное состояние.

Коммутатор 12 может быть реализован на двух элементах И, выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ, формирующего выходной сигнал. При подаче сигнала "1" на третий вход (на один вход одного элемента И) на выходе коммутатора формируется сигнал, соответствующий сигналу на первом входе (другом входе элемента И), а при подаче сигнала "1" на четвертый вход аналогично указанному на выходе формируется сигнал, соответствующий сигналу на втором входе.

Триггер 14 может быть реализован, например, на микросхеме 564 ТМ 2. Сигналом "1" на первом (S) входе триггер асинхронно устанавливается в состояние "1", а сигналом "1" на четвертом (R) входе триггер асинхронно устанавливается в состояние "0". Сигналы на втором (Д) и третьем (С) входах используются для синхронного управления состоянием триггера. По фронту сигнала "1", поданного на третий вход, триггер переходит в состояние, которое соответствует сигналу, поданному к указанному моменту на второй вход.

Основным элементом первого 16 и второго 17 таймеров может быть, например, указанный выше триггер, переведенный в режим одновибратора путем соединения прямого выхода с R-входом через RC элемент задержки. Постоянная времени элемента задержки определяет интервал работы таймера. Так как для работы триггера и таймеров используются не все входы базовой схемы триггера, на фиг.1 приводятся только используемые выходы.

Компаратор 15 может быть реализован, например, на элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - микросхеме 564 ЛП 2. При совпадении логических сигналов на входах ввода последовательных кодов на выходе элемента образуется сигнал "0", а при несовпадении - сигнал "1". Чтобы реализовать сравнение не всех, а части входных сигналов, к выходу элемента подключается элемент И, на один вход которого подается выходной сигнал элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а на второй - управляющий сигнал. Такая комбинация элементов используется в качестве компаратора 15 в предложенном устройстве. В качестве элемента 21 задержки может, например, использоваться RC цепочка, постоянная времени которой выбирается в соответствии с требуемой длительностью задержки.

В качестве первого 24 и второго 25 элементов гальванического разделения сигналов могут, например, использоваться оптопары (оптроны) типа АОТ 110, у которых входная цепь образуется светодиодом с выводами 1 и 2, а выходная - светочувствительным транзистором с выводами 3 и 4. Отсутствие электрической связи между входной и выходной цепями элемента (электрическая связь заменена оптической) исключает попадание электрических помех с входа на выход элемента.

В предложенном устройстве, как и в прототипе, используется принцип расчленения команды управления на отдельные компоненты. Все объекты управления одного периферийного контролируемого пункта, составной частью которого является предложенное устройство приема команд управления, разделяются на группы. В качестве примера при описании предложенного устройства принято, что все объекты управления разделены на "n" групп. В каждую группу включается, например, "i" объектов управления, то есть одно периферийное устройство контролируемого пункта принимает команды для "i-n" объектов. Информационное сообщение - команда управления включает следующие компоненты: позиционный "n" разрядный код номера группы объектов управления, в одном из которых, соответствующем номеру выбранной группы, содержится сигнал "1"; позиционный "i" разрядный код номера объекта управления в группе, в одном из которых, соответствующем номеру выбранного объекта в группе, содержится сигнал "1"; позиционный двухразрядный код, в одном из разрядов, соответствующем виду выбранной команды управления "включить" или "отключить", содержится сигнал "1". Для повышения достоверности команды управления указанные компоненты передаются дважды с инверсией сигналов во всех компонентах второй части информационного сообщения. Информационные компоненты дополняются стартовой комбинацией, фиксирующей начало (при необходимости и окончание) передачи сообщения.

Рассмотрим работу предложенного устройства.

В блоке 1 управления, приведенном на фиг.1, последовательный код команды управления, включающий синхронизирующую посылку (стартовую комбинацию), позиционные коды номера группы объектов управления, номера объекта управления в группе и вида команды "включить" или "отключить", повторенные дважды (прямым и инверсным кодами), поступает из линии связи от пункта управления (не приведенного на чертеже) в приемник 2, который выделяет стартовую комбинацию и информационные сигналы двух частей сообщения. После выделения стартовой комбинации сигнал образуется на втором выходе 2, а на первый выход 2 поступают информационные сигналы, воспринимаемые (по первому входу) узлом памяти 3. Сигнал со второго выхода 2 корректирует фазу сигналов генератора 4 тактовых импульсов, а также устанавливает начальное состояние счетчика 8, распределителя 11 и триггера 14 (по четвертому R-входу). На входы установки начального состояния 8 и 11 сигнал от 2 поступает через элементы ИЛИ 18 и 19 соответственно, причем между выходом 18 и входом 8 установлен дополнительный элемент 21 задержки. Сигнал "1" с первого выхода 11 поступает на третий, разрешающий вход узла 3, благодаря чему в узел 3 вводится только первая часть информационного сообщения. Сигналы от генератора 4, поступающие на второй вход 3, синхронизируют ввод данных. Одновременно и синхронно с вводомданных в 3 изменяются кодовые позиции счетчика 8, на первый вход которого поступают сигналы от генератора 4. После завершения вывода из приемника 2 первой части информационного сообщения, содержащей прямые коды указанных выше компонентов кода команды управления, и ввода ее в узел памяти 3 сигнал "1" образуется на третьем выходе счетчика 8, а после вывода из узла 2 компонентов, содержащих коды номера группы объектов управления и номера объекта управления в группе, сигнал "1" образуется на втором выходе счетчика. Аналогично описанному выше, при завершении ввода второй части информационного сообщения также формируется сигнал на третьем выходе 8. Сигнал с третьего выхода счетчика 8 поступает на первый вход распределителя 11 и переводит его в следующее кодовое состояние. В рассматриваемом режиме работы, то есть после завершения ввода в 3 первой части информационного сообщения, распределитель 11 переводится в позицию "2", а счетчик 8 сигналом, прошедшим через ИЛИ 18 и элемент задержки 21 и поступающим на его третий (R) вход, возвращается в начальное состояние. Величина задержки сигнала элементом 21 выбирается так, чтобы длительность сигнала на третьем выходе счетчика была достаточной для устойчивой работы распределителя 11. Сигналом "1" со второго выхода 11 коммутатор 12 устанавливается в режим передачи на выход сигналов с первого входа - с выхода инвертора 13. На вход 13 поступает вторая часть информационного сообщения - инверсные коды компонентов команды управления. В результате от 13 на информационный выход 12 поступает код, соответствующий коду первой части информационного сообщения. Выходной код 12 поступает на второй вход компаратора 15. На его первый вход поступает код от первого преобразователя 9 параллельного кода в последовательный, на первую и вторую группы информационных входов которого поступают параллельные позиционные коды номера группы объектов управления и объекта управления в группе, ранее зафиксированные узлом 3 и поступающие на его первую и вторую группы выходов. На группу третьих, адресных входов преобразователя 9 поступают сигналы с первой группы выходов счетчика 8, чем обеспечивается синхронизация кодов, поступающих на первый и второй информационные входы компаратора 15. Если первая и вторая части информационного сообщения не искажены, например, помехами в линии связи, а узел 3 без искажений воспринял поступившее сообщение, последовательные коды на входах компаратора 15 должны совпадать во всех разрядах в течение интервала времени, пока на его третий вход не поступит сигнал со второго выхода счетчика, свидетельствующий о завершении сравнения кодов. Если коды не совпадают в любом разряде, на выходе 15 образуется сигнал "1", которым триггер 14 сигналом по первому (S) входу переводится в состояние "1". Сигнал "1" с первого (прямого) выхода 14 через элемент ИЛИ 19 поступает на третий (R) вход распределителя 11 и возвращает его в начальное состояние. Цикл обработки принятой(искаженной) команды завершается, устройство, не выполняя искаженную команду, переходит в режим ожидания приема новой команды. Если искажение кодов не обнаружено, триггер 14 к моменту формирования сигнала "1" на третьем выходе счетчика 8 остается в состоянии "0", а сигнал "1" со второго, инверсного выхода триггера 14 поступает на второй (Д) вход первого таймера. Как уже указывалось, сигналом "1" на третьем выходе 8 распределитель 11 переводится в очередную кодовую позицию. В рассматриваемом режиме работы по сигналу от 8 распределитель 11 переходит в третье кодовое состояние. Фронтом сигнала с третьего выхода 11, поступающим на третий (С) вход, первый таймер 16 переводится в рабочее состояние. Время удержания таймера в рабочем состоянии выбирается достаточным для перевода реле блоков 39 в рабочее состояние. Рабочие сигналы для реле формируются первой группой 7 усилителей, на первую и вторую группы входов которых поданы сигналы с соответствующих групп выходов ключей 6. Ключи 6 переводятся в рабочее состояние по сигналу "1" с выхода 16 и ретранслируют на выход сигналы с первой и второй групп входов, объединенных с соответствующими группами выходов узла 3. На первую группу выходов узла 3 выводится позиционный код номера выбранной группы объектов управления, на вторую группу выходов - позиционный код выбранного объекта управления в группе, а на третью группу выходов - позиционный код вида команды управления. В используемом позиционном коде должен быть только один сигнал "1" номер (позиция) которого в группе шин соответствует номеру группы, объекту управления в группе и одному из двух возможных видов команды. Число шин в первой группе выходов узла 3 равно принятому числу групп объектов управления ("n" - для примера, приведенного на чертежах), число шин во второй группе выходов - числу объектов управления в группе ("i" - для приведенного примера). Во время работы первого таймера 16 сигнал "0" образуется на инверсном выходе элемента ИЛИ 20, который поступает на второй, разрешающий вход счетчика 8 и блокирует его чувствительность к сигналам генератора 4. После завершения работы таймера 16 счетчик 8 вновь воспринимает сигналы от 4; при появлении очередного сигнала "1" на третьем выходе счетчика 8 распределитель 11 переходит в очередную, четвертую кодовую позицию, а сигнал "1" подается на четвертый, управляющий вход коммутатора 12, который после этого начинает передавать на выход сигналы со второго информационного входа - с выхода второго 10 преобразователя параллельного кода в последовательный. В рассматриваемом режиме на третий, управляющий вход группы ключей 6 сигнал "1" от таймера уже 16 не поступает, работа группы ключей 6 заблокирована, на выходы ключей 6, на входы первой и второй групп входов усилителей 7 и на первую и третью группы выходов блока 1 рабочие сигналы не поступают. Поэтому на первую и вторую группы входов преобразователя 10 в рассматриваемом режиме работы могут поступать сигналы только от включенных параллельно выходам 7 выходам от блоков реле 39. При работе таймера 16 реле выбранного объекта для выбранной группы объектов управления должно быть переведено в рабочее (включенное) состояние, то есть в состояние, соответствующее кодовым сигналам от узла 3, прошедшим через ключи 6 и усилители 7. При отсутствии искажении в работе аппаратуры и адекватной реакции реле на поданные ранее сигналы управления последовательный код от 10 (синхронизированный адресными сигналами от 8, поступающими на третью группу входов) должен полностью совпадать с последовательным кодом от преобразователя 9. Аналогично тому, как это описано ранее, компаратор 15 фиксирует совпадение сравниваемых кодов. Если рассогласование кодов не обнаружено, триггер 14 к окончанию процедуры сравнения остается в начальном состоянии. При очередном формировании сигнала "1" на третьем выходе счетчика 8 распределитель 11 переводится в пятую кодовую позицию, а сигналом "1" с пятого выхода 11 переводится в рабочее состояние второй 17 таймер, который в данном режиме принудительно не удерживается в состоянии "0" сигналом по четвертому (R) входу. Отметим, что таймер 16 повторно не переводится в рабочее состояние, так как на его четвертый (R) вход подан сигнал "1" с пятого выхода распределителя 11. Длительность интервала рабочего состояния таймера 17 устанавливается равной требуемому времени подачи рабочих сигналов на исполнительные механизмы (не показанные на чертежах). Во время работы таймера 17 сигналом от 20 блокируется работа счетчика 8. В то же время сигнал с прямого выхода элемента ИЛИ 20 подается на вход усилителя 22, формирующего сигнал удержания реле в рабочем состоянии. Сигнал от таймера 17 подается также на управляющий вход группы ключей 5, на первую, информационную группу входов которых подаются сигналы с третьей группы информационных выходов узла 3. Сигналы от 3 проходят на выход ключей 5 и поступают на третью группу информационных входов усилителей 7. Выходные сигналы третьей группы 7 образуют четвертую группу выходов блока 1 и поступают на управление реле выбора вида команды управления "включить" или "отключить". Контакты реле выбранного объекта управления и реле вида команды управления (не показанные на чертежах) по стандартной схеме подаются в цепи управления исполнительными механизмами. После завершения установленного интервала времени работы таймера 17 сигналы управления реле снимаются, они возвращаются в нерабочее состояние. Цикл приема команды завершается. Сигнал "1" с пятого выхода распределителя 11 по цепи обратной связи подается на его второй, разрешающий вход, в результате чего распределитель оказывается нечувствительным к сигналам от счетчика 8. Устройство оказывается переведенным в режим ожидания приема очередной команды управления.

Видно, что перевод таймера 17 в рабочее состояние является свидетельством совпадения следующих событий: устройством приема команды управления не обнаружены искажения при приеме команды, вводе ее в узел 3, выводе сигналов управления реле, а реле устройства адекватно отреагировали на выданные сигналы. Сигнал от таймера 17 является, таким образом, свидетельством выполнения неискаженной команды управления и может использоваться для передачи сигнала-квитанции в пункт управления (схема формирования сигнала-квитанции не приведена на фиг.1, так как она относится не к предложенному устройству, а к устройству периферийного контролируемого пункта в целом).

Рассмотрим работу блоков 23 контроля группы объектов управления, один из которых показан на фиг.2. В устройство приема команд управления включаются "n" идентичных блоков 23 - по числу групп объектов управления. На первый вход блока 23 поступает сигнал рабочего, нулевого уровня с одной из шин первой группы выходов усилителей 7 блока 1. Номер шины соответствует номеру группы объектов управления. На третий, контрольный вход блока 23 подается сигнал "нулевого" уровня с выхода соответствующего блока реле 39, который замыкает цепь тока: выход +U_пит источника питания (не показанного на чертежах); входная цепь (выводы 2-1) первого 24 элемента гальванического разделения сигналов; резистор 34; светодиод 33; вход 4 блока 23; выход блока 39; нулевой выход ("ноль вольт" - 0В) источника питания. Резистор 34 задает рабочий ток во входной цепи 24 и светодиода 33. Светодиод 33 визуализирует нормальное (нерабочее) начальное состояние всех реле группы объектов. Элемент 24 электрически изолирует цепи управления от выходных цепей устройства. Током во входной цепи элемент 24 переводится в рабочее состояние - сопротивление выходной цепи (между выводами 3 и 4) элемента 24 уменьшается, в результате чего протекает ток в цепи: выход +U_пит; эмиттер-база транзистора 26; резистор 35; разделительный диод 29; пороговый элемент - стабилитрон 27; выводы 4-3 элемента 24; первый вход блока 23; соответствующая блоку 23 шина первой группы выходов 7; выход "0В" источника питания. Таким образом, если контрольной цепью блока 39 не обнаружены искажения, а соответствующий усилитель группы 7 переведен в рабочее состояние, по входной цепи транзистора 26 проходит рабочий ток. Величина рабочего тока определяется величиной резистора 35 и порогового элемента 27 (падением напряжения на диоде 29 и выходе элемента 24 пренебрегаем). В результате протекает ток по цепи: выход + U_пит; эмиттер-коллектор транзистора 26; разделительный диод 30; резистор 37; пороговый элемент - стабилитрон 28, вход (выводы 2-1) второго 25 элемента гальванического разделения сигналов; выход "0В" источника питания. Разделительные диоды 29 и 30 блокируют появление паразитных цепей, резистор 36 фиксирует рабочую точку транзистора 26 при отсутствии цепи для протекания тока по входной цепи, резистор 37 и пороговый элемент 28 определяют величину рабочего тока элемента 25. Ток в указанной цепи переводит 25 в рабочее состояние, в результате чего создаются условия для протекания тока в выходной цепи элемента 25.

Цепь тока замкнется, если на второй вход блока 23 со второго выхода блока 1 поступит рабочий сигнал "нулевого" уровня при переводе усилителя 22 в рабочее состояние. Как было пояснено ранее, усилитель 22 переводится в рабочее состояние при работе таймера 17, когда сигналы управления в шины первой и второй групп выходов усилителей 7 не поступают. Указанная цепь тока замыкается через входную цепь транзистора 26 и разделительный диод 32. Видно, что после перевода транзистора 26 в рабочее состояние - при подаче сигнала управления на второй вход блока 23, транзистор 26 удерживается в рабочем состоянии, пока рабочий сигнал поступает на второй вход блока 23. Конденсатор 38 создает задержку, благодаря которой транзистор 26 не переводится в нерабочее состояние при возможном сдвиге во времени между снятием сигнала управления с входа 1 и появлением сигнала на входе 2. Разделительный диод 31 образует дополнительную цепь удержания транзистора 26 в рабочем состоянии при подаче сигнала на вход 1 блока 23. Коллектор транзистора 26 подключен к выходу блока 23 и образует рабочий сигнал для реле соответствующего блока 39 реле.

Рассмотрим работу блока реле 39, показанного на фиг. 3. В устройство приема команд управления включается "n" идентичных блоков 39 - по числу групп объектов управления. Каждый блок 39 включает "i" реле управления - 40-1 - 40-i, по одному для каждого из "i" объектов управления в группе, а также общие для всех объектов управления в группе реле 41 и 42 - задания вида команды управления - “включить” и “отключить” соответственно. Реле блока 39 переводятся в рабочее состояние при протекании тока по его обмотке. Цепь тока, например, для реле 40-1 замыкается по цепи: выход + U_пит; эмиттер-коллектор транзистора 26 соответствующего блока 23, выход блока 23; первый вход блока 39; обмотка реле 40-1, разделительный диод 40-1-2; вывод 1 второй группы входов блока 39; первая шина третьей группы выходов блока 1; соответствующий усилитель группы 7; выход "0В" источника питания. Видно, что переводится в рабочее состояние реле первого объекта выбранной группы объектов управления, в блоке 23 контроля которой переведен в рабочее состояние транзистор 26. Защитный диод 40-1-1 блокирует появление обратного напряжения высокого уровня при обесточивании реле. Остальные реле блока 39 управляются аналогично описанному для реле 40-1. После перевода реле 40-1 в рабочее состояние контакты реле 40-1-3 и 40-1-4 переходят в состояние, противоположное показанному на фиг.3. Последовательная цепочка из контактов 40-1-3 - 40-i-3 используется для создания цепи удержания реле в рабочем состоянии после снятия сигнала управления со второй группы входов блока 2. Реле удерживается в рабочем состоянии по цепи, включающей замкнувшийся (ранее разомкнутый) контакт реле, если рабочий, нулевой сигнал подается на третий вход блока 39 со второго выхода блока 1.

Реле выбора вида команды 41 или 42 переводится в рабочее состояние при подаче сигнала управления на одну из двух шин четвертой группы выходов блока 1, когда таймер 17 переведен в рабочее состояние.

Цепочка из последовательно соединенных контактов 40-1-4...40-i-4 реле 40-1 - 40-i и контактов 41-3, 42-3 реле 41 и 42 используется для контроля нерабочего состояния всех реле, относящихся к каждой группе. Видно, что только при нерабочем состоянии всех реле на выход блока 39 и на третий вход соответствующего блока 23 подан "нулевой" сигнал "0В". Как уже указывалось, такое состояние всех реле является необходимым условием для создания цепи для протекания тока по входной и выходной цепям транзистора 26, то есть для выполнения принятой команды управления.

На фиг. 4 показаны соединения между блоками устройства приема команд управления. Устройство включает общий для всех объектов блок 1 управления, а также блоки контроля 23-1 - 23-n и блоки реле 39-1 - 39-n по одному для каждой из "n" групп объектов управления. Каждая шина из первой группы выходов блока 1 подключена к первому входу, соответствующего номеру шины блока 23, а выход каждого блока 23 - к первому входу, соответствующего блоку 23 блока 39 реле. Второй выход блока 1 подключен ко вторым входам всех блоков 23 и третьим входам всех блоков 39. Третья и четвертая группы выходов блока 1 соединены, соответственно, со второй и четвертой группами входов всех блоков 39. Выходы блоков 39 соединены с третьими входами соответствующих им блоков 23.

Таким образом, показано, что в предложенное устройство введен дополнительный (по отношению к прототипу) контроль начального состояния всех реле и блокировка выполнения принятой команды, если одновременно все реле не переведены в нерабочее состояние до начала приема очередной команды управления. После установки реле выбранного объекта в рабочее состояние сигнал управления этим и всеми другими реле снимается, а для контроля правильности выполнения команды управления используются сигналы от дополнительных контактов реле объектов. В результате достигается полный контроль неисправностей цепей управления и реле. Следовательно, новые элементы и связи между элементами предложенного устройства обеспечивают выполнение цели изобретения - повышение достоверности команд управления и благодаря этому возможность использования устройства для управления ответственными объектами

Источники информации

1. Авт. свид. СССР №1513497. Устройство для приема команд управления /М.Л. Портнов. - Бюл. №37, - 1989.

2. Авт. свид. СССР №1441436. Устройство для приема команд телеуправления/ М.Л.Портнов. - Бюл. №44,- 1988 - прототип.

Устройство является частью периферийного устройства контролируемого пункта информационно-управляющего комплекса для АСУ распределенными энергообъектами железных дорог, нефте- и газопроводов, нефтепромыслов и других ответственных объектов, работа которых связана с безопасностью людей и производств. В таких системах к достоверности команд управления предъявляются чрезвычайно высокие требования, что требует принятия адекватных мер при построении устройств их приема, обработки и исполнения. Технический результат заключается в повышении достоверности приема команд управления. В предложенное устройство введены дополнительные узлы и связи между элементами, которые обеспечивают контроль работоспособности всех элементов устройства, включая реле, формирующие сигналы управления исполнительными механизмами. Узлы диагностики позволяют идентифицировать искажения принятой команды и зафиксировать отказ от выполнения неискаженной команды. Новые функциональные возможности позволяют использовать предложенное устройство для управления ответственными объектами. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство приема команд управления, содержащее блоки контроля групп объектов управления, узел памяти, генератор тактовых импульсов, счетчик, инвертор, триггер, блоки реле, узел приема, вход которого является входом устройства и соединен с линией связи, первый выход соединен с входом инвертора и первым входом узла памяти, у которого второй вход соединен с первым входом счетчика и выходом генератора тактовых импульсов, соединенного входом с вторым выходом узла приема и четвертым входом триггера, распределитель, соединенный первым выходом с третьим входом узла памяти, первый преобразователь параллельного кода в последовательный, у которого группа третьих адресных входов соединена с первой группой выходов счетчика, первую группу ключей, первую группу усилителей, вторая группа выходов которой соединена со второй группой входов блоков реле, компаратор, первый и второй таймеры, первый, второй и третий элементы ИЛИ, элемент задержки, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй преобразователь параллельного кода в последовательный, соединенный группой третьих адресных входов с первой группой выходов счетчика, а первой и второй группами информационных сигналов - с соответствующими выходами первой группы усилителей, второй усилитель и коммутатор, у которого первый, второй, третий и четвертый входы соединены соответственно с выходами инвертора, второго преобразователя параллельного кода в последовательный, вторым и четвертым выходами распределителя, а выход соединен со вторым входом компаратора, у которого первый вход подключен к выходу первого преобразователя параллельного кода в последовательный, третий вход - ко второму выходу счетчика, у которого третий выход соединен с первым входом распределителя, а также с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с третьим входом счетчика, а выход компаратора соединен с первым входом триггера, у которого второй инверсный выход соединен со вторыми входами первого и второго таймеров, а первый, прямой выход - со вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и вторым выходом узла приема, а выход - с третьим входом распределителя, третий выход которого соединен с третьим входом первого таймера, пятый выход и второй вход объединены и соединены с четвертым входом первого и третьим входом второго таймера, у которого четвертый вход соединен со вторым выходом распределителя, а выход - со вторым входом первой группы ключей, у которой соединены: группа выходов - с третьей группой входов первой группы усилителей, подключенной третьей группой выходов к четвертой группе входов блоков реле, группа входов - с третьей группой выходов узла памяти, соединенного первой и второй группами выходов с соответствующими группами входов первого преобразователя параллельного кода в последовательный и второй группы ключей, у которой первая и вторая группы выходов соединена с соответствующими группами входов первой группы усилителей, подключенных первой группой выходов к первым входам соответствующих блоков контроля групп объектов управления, причем третий вход второй группы ключей соединен с выходом первого таймера и первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом второго таймера, инверсным выходом - со вторым входом счетчика, а прямым выходом - с входом второго усилителя, подключенного выходом ко вторым входам блоков контроля и третьим входам блоков реле, причем общие шины усилителей подключены к нулевому выходу источника питания, а выход каждого блока реле соединен с третьим входом соответствующего блока контроля групп объектов управления, у которого выход соединен с первым входом соответствующего блока реле.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждый блок контроля групп объектов управления, число которых равно числу групп объектов управления, включены первый и второй элементы гальванического разделения сигналов, транзистор, первый, второй, третий и четвертый разделительные диоды, первый и второй стабилитроны, светодиод, первый, второй, третий и четвертый резисторы и конденсатор, у первого элемента гальванического разделения сигналов включены: входы - последовательно с положительным выходом источника питания, первым резистором, анодом-катодом светодиода и третьим входом блока, соединенным с выходом соответствующего блоку контроля блока реле, а выходы - последовательно с первым входом блока и соответствующей номеру блока шиной первой группы выходов первой группы усилителей, анодом-катодом первого стабилитрона, катодом-анодом первого разделительного диода, вторым и третьим резисторами и положительным выходом источника питания, причем третий резистор подключен параллельно переходу база-эмиттер транзистора, у которого эмиттер соединен с положительным выходом источника питания, коллектор является выходом блока и подключен к первому входу соответствующего блоку контроля блока реле, а также последовательно с анодом-катодом второго разделительного диода, третьим резистором, катодом-анодом второго стабилитрона, вторым входом второго элемента гальванического разделения сигналов, у которого первый вход соединен с нулевым выходом источника питания и одним выводом конденсатора, у которого второй вывод соединен с точкой соединения третьего резистора и катода второго стабилитрона, первый выход второго элемента гальванического разделения сигналов соединен со вторым входом блока и выходом второго усилителя, а второй выход - с объединенными катодами третьего и четвертого разделительных диодов, у которых аноды соединены соответственно, с первым и вторым выходами первого элемента гальванического разделения сигналов.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в каждый блок реле, число которых равно числу групп объектов управления, включена первая и вторая группы реле, число реле в первой группе равно числу объектов управления в одной группе, у каждого из реле первой группы обмотка включена между первым входом блока и анодом разделительного диода, соединенного с анодом защитного диода, подключенного катодом к первому входу блока, катод разделительного диода подключен к соответствующему номеру реле первой группы входу второй группы входов блока и замыкающему контакту первого переключающего контакта соответствующего реле первой группы реле, у которого размыкающий контакт включен последовательно со средним выводом первого переключающего контакта смежного по номеру реле первой группы, причем средний вывод первого по номеру реле первой группы является третьим входом блока, у второй группы реле, включающей реле вида команды "включить" и "отключить", обмотки каждого реле включены между первым входом блока и анодом разделительного диода, соединенного также с анодом защитного диода, подключенного катодом к первому входу блока, катод разделительного диода подключен к соответствующей шине четвертой группы входов блока и соответствующей шине третьей группы выходов первой группы усилителей, причем вторые переключающие контакты первой группы реле и первые переключающие контакты второй группы реле соединены в последовательную цепь так, что размыкающий контакт одного реле соединен со средним выводом смежного реле, средний вывод первого реле цепи соединен с "нулевым" выходом источника питания, а размыкающий контакт переключающего контакта последнего реле цепи является выходом блока и соединен с третьим входом соответствующего блоку реле блока контроля.