ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ ДИСПЕТЧЕРСКАЯ СИСТЕМА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ КОНТРОЛИРУЕМЫМИ ПУНКТАМИ Российский патент 2004 года по МПК B61L27/04 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в автоматизированных цифровых системах диспетчерского управления железнодорожным транспортом.

Известна централизованная диспетчерская система, описанная в патенте РФ №200732, 15.02.1994, которая содержит единый центр управления, центральные посты и телеграфные каналы для связи центральных постов с единым центром управления.

Известна также централизованная диспетчерская система, описанная в патенте РФ №2158691, 10.11.2000, которая содержит объединенные кольцевым каналом связи центральную станцию и множество распределенных контролируемых станций.

Известна также централизованная диспетчерская система, описанная в патенте США №6032905, 07.03.2000, которая содержит центральную станцию и множество распределенных контролируемых станций, объединенных локальной сетью.

Однако перечисленные системы имеют следующие недостатки - сложность и большой цикл подготовки системы к сдаче в эксплуатацию, невозможность непрерывного диагностирования элементов системы, большой объем проектных и строительно-монтажных работ, большое количество провода и кабеля межстативных соединений.

Таким образом, задачей данного изобретения является упрощение и сокращение цикла подготовки устройства к сдаче в эксплуатацию, возможность непрерывного автоматического диагностирования элементов системы, уменьшение объема проектных и строительно-монтажных работ с уменьшением расхода провода и кабеля межстативных соединений.

Поставленная задача достигается тем, что централизованная диспетчерская система с распределенными контролируемыми пунктами содержит распределенные контролируемые пункты и центральный пункт управления с рабочим местом поездного диспетчера, объединенные внешней локальной сетью, при этом каждый распределенный контролируемый пункт содержит блоки вывода сигналов телеуправления, блоки ввода сигналов телесигнализации, блоки ввода сигналов телеизмерения и резервированный центральный блок управления, предназначенный для связи по внешней локальной сети этого распределенного контролируемого пункта с другими контролируемыми распределенными пунктами и с упомянутым центральным пунктом управления, а также для связи по внутренней локальной сети с блоками вывода сигналов телеуправления, блоками ввода сигналов телесигнализации и блоками ввода сигналов телеизмерения, при этом в каждом распределенном контролируемом пункте резервированный центральный блок управления, блоки вывода сигналов телеуправления, блоки ввода сигналов телесигнализации и блоки ввода сигналов телеизмерения выполнены отдельными модулями, размещаемыми непосредственно, по крайней мере, на одном штативе, при этом резервированный центральный блок управления каждого распределенного контролируемого пункта управления состоит из основного комплекта, резервного комплекта и модуля диагностики, которые связаны между собой линией управления и шиной, каждый из упомянутых комплектов состоит из модуля управления и модуля связи, при этом модуль управления содержит однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), устройство индикации, устройство сброса, устройство отображения, буфер ввода-вывода, устройство ввода, устройство согласования с локальной сетью, датчик температуры, счетчик времени, устройство преобразования интерфейса, устройство управления упомянутым комплектом и преобразователь напряжения, который одним своим входом соединен с внешним источником питания, другим своим входом соединен с устройством управления упомянутым комплектом, а соответствующими выходами - с соответствующими входами ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ, ОЭВМ, устройством индикации, устройством сброса, устройством отображения, буфером ввода-вывода, устройством ввода, устройством согласования с локальной сетью, датчиком температуры, счетчиком времени, устройством преобразования интерфейса и устройством управления упомянутым комплектом, вход устройства управления комплектом соединен с первым выходом ОЭВМ, вход сброса которой соединен с выходом устройства сброса, четвертый вход-выход ОЭВМ соединен с входом-выходом ППЗУ, второй выход ОЭВМ соединен со входом устройства индикации, вход-выход ПЗУ, вход-выход ОЗУ и вход-выход буфера ввода-вывода соединены посредством соответствующей шины с первым входом-выходом ОЭВМ, выход устройства ввода подключен к второму входу ОЭВМ, вход устройства ввода подключен к первому выходу буфера ввода-вывода, второй выход которого соединен с устройством отображения, вход-выход датчика температуры соединен с пятым входом-выходом ОЭВМ, вход-выход счетчика времени соединен с шестым входом-выходом ОЭВМ, второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом устройства преобразования интерфейса, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом преобразователя интерфейса соответствующего модуля связи, при этом в каждом модуле управления третий вход-выход устройства преобразования интерфейса модуля управления и вход-выход устройства управления упомянутым комплектом являются соответственно первым и вторым входами-выходами соответствующего комплекта, предназначенными для связи этого комплекта с линией управления и шиной, третий вход-выход ОЭВМ соединен с первым входом-выходом устройства согласования с локальной сетью, второй вход-выход которого является входом-выходом для подключения резервированного центрального блока управления к внутренней локальной сети, модуль связи, кроме упомянутого ранее преобразователя интерфейса, содержит также однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), устройство сброса, устройство индикации, модулятор, демодулятор, устройство согласования с каналом связи и устройство коммутации канала связи, вход-выход ОЗУ и вход-выход ПЗУ посредством соответствующей шины данных соединены с первым входом-выходом ОЭВМ, первый вход которой соединен с выходом устройства сброса, вход которого соединен с выходом преобразователя интерфейса, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом ОЭВМ, первый выход которой соединен со входом устройства индикации, второй выход ОЭВМ соединен со входом модулятора, выход которого соединен со входом устройства согласования с каналом связи, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом устройства коммутации канала связи, второй вход-выход которого является входом-выходом для подключения резервированного центрального блока управления к внешней локальной сети, вход демодулятора соединен с выходом устройства согласования с каналом связи, а выход демодулятора - с первым входом ОЭВМ, третий вход-выход которой соединен со входом-выходом ППЗУ, третий выход ОЭВМ соединен со вторым входом устройства коммутации канала связи, соответствующие входы ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ, ОЭВМ, устройства индикации, модулятора, демодулятора, устройства согласования с каналом связи, устройства коммутации канала связи и преобразователя интерфейса соединены с соответствующими выходами преобразователя напряжения соответствующего модуля управления, модуль диагностики содержит стабилизатор напряжения, ключ, устройство преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс, однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), устройство индикации, последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), матрица вывода, устройство согласования с локальной сетью и устройство согласования (УС), предназначенное для согласования блока вывода сигналов телеуправления с ОЭВМ, первый вход-выход устройства преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс является входом-выходом модуля диагностики, предназначенным для связи модуля диагностики с линией управления и шиной, выход устройства преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс соединен с управляющим входом ключа, который подает питание от внешнего источника питания на соответствующие входы стабилизатора напряжения и матрицы вывода, соответствующие выходы стабилизатора напряжения соединены с соответствующими входами устройства согласования с локальной сетью, ОЭВМ, УС, ППЗУ, устройства преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс и устройства индикации, второй информационный вход-выход устройства преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс соединен с первым входом-выходом ОЭВМ, второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом устройства согласования с локальной сетью, третий вход-выход ОЭВМ соединен с входом-выходом ППЗУ, первый выход ОЭВМ соединен с устройством индикации, первый вход ОЭВМ соединен с выходом УС, вход которого является входом для подключения соответствующего выхода одного из упомянутых блоков вывода сигналов телеуправления в режиме диагностики, второй выход ОЭВМ соединен со входом матрицы вывода, выход которой является выходом для подключения соответствующего входа одного из упомянутых блоков ввода сигналов телесигнализации в режиме диагностики, второй вход-выход устройства согласования с локальной сетью соединен с внутренней локальной сетью модуля диагностики, к которой в режиме диагностики подключаются соответствующий вход-выход одного блока из упомянутых блоков ввода сигналов телесигнализации и соответствующий вход-выход одного блока из упомянутых блоков вывода сигналов телеуправления, каждый упомянутый блок ввода сигналов телесигнализации содержит модуль управления и модуль ввода, при этом модуль управления содержит однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), устройство согласования с локальной сетью, устройство индикации и стабилизатор напряжения, вход которого соединен с внешним источником питания, а соответствующие выходы - с соответствующими входами ППЗУ, устройства согласования с локальной сетью, устройства индикации и ОЭВМ, вход-выход ППЗУ соединен с первым входом-выходом ОЭВМ, второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом устройства согласования с локальной сетью, второй вход-выход которого является упомянутым соответствующим входом-выходом блока ввода сигналов телесигнализации для подключения этого блока ввода сигналов телесигнализации к внутренней локальной сети, первый выход ОЭВМ соединен со входом устройства индикации, модуль ввода выполнен в виде матрицы размером m×m, где m=6, состоящей из элементов гальванической развязки и элементов контроля целостности второго входа и второго выхода ОЭВМ, при этом число элементов контроля целостности второго входа и второго выхода ОЭВМ меньше, чем число элементов гальванической развязки, первый вход каждого элемента гальванической развязки соединен с входом модуля ввода, являющимся упомянутым соответствующим входом блока ввода сигналов телесигнализации, вторые входы элементов гальванической развязки и входы элементов контроля целостности второго входа и второго выхода ОЭВМ, которые образуют 6 столбцов матрицы, соединены со вторым выходом ОЭВМ, выходы упомянутого элемента контроля целостности и выходы элементов гальванической развязки, которые образуют 6 строк матрицы, соединены с вторым входом ОЭВМ, при этом в каждом блоке ввода сигналов телесигнализации соответствующие входы элементов гальванической развязки и элементов контроля целостности второго входа и второго выхода ОЭВМ модуля ввода соединены с соответствующими выходами стабилизатора напряжения модуля управления, каждый блок вывода сигналов телеуправления содержит модуль управления и два модуля вывода, модуль управления содержит последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), устройство согласования с локальной сетью, однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), устройство индикации, первое и второе устройства контроля питания преобразователей энергии, восемь устройств контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов телеуправления (ТУ), десять элементов гальванической развязки и стабилизатор напряжения, соединенный входом с выходом внешнего источника питания, а соответствующими выходами - с соответствующими входами ППЗУ, устройства согласования с локальной сетью, ОЭВМ, устройства индикации, первого и второго устройств контроля питания преобразователей энергии, упомянутых устройств контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов ТУ и десяти элементов гальванической развязки, первый вход-выход ОЭВМ соединен со входом-выходом ППЗУ, второй вход-выход ОЭВМ соединен с первым входом-выходом устройства согласования с локальной сетью, второй вход-выход которого является упомянутым соответствующим входом-выходом для подключения блока вывода сигналов телеуправления к внутренней локальной сети, первый выход ОЭВМ соединен с устройством индикации, выходы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого устройств контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов ТУ и первого и второго устройств контроля питания преобразователя энергии посредством первой шины ввода-вывода соединены с первым входом ОЭВМ, первые входы первого и второго устройств контроля питания преобразователя энергии и упомянутых устройств контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов ТУ посредством второй шины ввода-вывода соединены со вторым выходом ОЭВМ, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого устройств контроля напряжения на выходах блока телеуправления вывода сигналов ТУ соединены с выходами первого и второго модулей выводов и соответствующим выходом модуля управления, являющимся выходом блока вывода сигналов телеуправления, входы десяти элементов гальванической развязки соединены посредством соответствующей шины с третьим выходом ОЭВМ, выходы с первого по пятый элементов гальванической развязки соединены соответственно с пятью входами первого модуля вывода, выходы с шестого по десятый элементов гальванической развязки соединены соответственно с пятью входами второго модуля вывода, каждый первый и второй модуль вывода состоит из ключа, n, где n=1÷4, преобразователей энергии, n трансформаторов, n выпрямителей и n фильтров, управляющий вход ключа соединен с первым входом соответствующего модуля вывода, вход ключа соединен с внешним источником питания, выход ключа соединен с первыми входами n преобразователей энергии, вторые входы n преобразователей энергии соединены соответственно со второго по пятый входами соответствующего модуля вывода, выход каждого n-го преобразователя энергии соединен со входом n-го трансформатора, выход которого соединен со входом n-го выпрямителя, выход которого соединен со входом n-го фильтра, выходы n фильтров соединены с выходом соответствующего модуля вывода, при этом в каждом блоке вывода сигналов телеуправления соответствующий выход стабилизатора напряжения модуля управления соединен с соответствующими входами всех упомянутых преобразователей энергии первого и второго модулей вывода, выход ключа первого модуля вывода и выход ключа второго модуля вывода соединены с вторыми входами первого и второго устройств контроля питания преобразователя энергии соответственно.

В частном варианте выполнения матрица ввода содержит девять ключей и двадцать развязывающих диодов, управляющие входы девяти ключей являются упомянутым входом матрицы вывода, к которому подключена ОЭВМ модуля диагностики, входы девяти ключей являются упомянутым соответствующим входом матрицы вывода, на который подается питание с ключа модуля диагностики, выход каждого ключа с первого по пятый соединен с входами соответствующих четырех развязывающих диодов, выходы двадцати развязывающих диодов и выходы с шестого по девятый ключей объединены и являются выходом матрицы вывода.

В другом частном варианте выполнения блоки ввода сигналов телесигнализации блоки вывода сигналов телеуправления и блоки ввода сигналов телеизмерения размещены на свободных местах штативов.

Еще в одном частном варианте выполнения на упомянутых штативах также расположены объекты контроля и управления.

В другом частном варианте выполнения блоки ввода сигналов телесигнализации и блоки вывода сигналов телеуправления размещены как на свободных местах существующих штативов, так и на отдельных штативах.

Еще в одном частном варианте выполнения внутренняя локальная сеть является двухпроводной локальной сетью.

В другом частном варианте выполнения устройство отображения модуля управления резервированного центрального блока управления представляет собой жидкокристаллический алфавитно-цифровой индикатор.

Еще в одном частном варианте выполнения жидкокристаллический индикатор состоит из 4 строк по 20 символов в каждой.

В другом частном варианте выполнения устройство ввода модуля управления резервированного центрального блока управления представляет собой клавиатуру, состоящую из 16 клавиш.

В другом частном варианте выполнения устройство индикации модуля управления резервированного центрального блока управления представляет собой три светодиода: красный, желтый, зеленый.

Еще в одном частном варианте выполнения счетчик времени модуля управления резервированного центрального блока управления предназначен для представления информации о текущем времени и текущей дате.

Еще в одном частном варианте выполнения устройство индикации модуля связи резервированного центрального блока управления состоит из семи светодиодов.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1, на которой показана структура централизованной диспетчерской системы с распределенными контролируемыми пунктами, фиг.2, на которой показана структура центрального блока управления, фиг.3, на которой показана структура блока ввода сигналов телесигнализации, фиг.4, на которой показана структура блока вывода сигналов телеуправления, фиг.5, на которой показана блок-схема реализации команды генерации в блоке РКП-ТУ, фиг.6, на которой показана блок-схема реализации 10 мс генерации в блоке РКП-ТУ, фиг.7, на которой показана блок-схема реализации элементарного пакета генерации в блоке РКП-ТУ, фиг.8, на которой показана блок-схема основного цикла в блоке РКП-ТС, фиг.9, на которой показана блок-схема определений измерений в блоке РКП-ТС, фиг.10, на которой показана блок-схема определения мигания в блоке РКП-ТС, фиг.11, на которой показана структурная схема матрицы вывода.

Как видно из чертежа фиг.1 заявленная система включает в себя центральный пункт управления с рабочим местом поездного диспетчера (1) и распределенные контролируемые пункты КП1, КП2,..., KHN (5.1, 5.2,..., 5.N).

Центральный пункт управления включает в свой состав связанные между собой автоматизированное место поездного диспетчера 3 (АРМ-ДНЦ), аппаратный зал 4, удаленное автоматизированное место руководства дороги и отделения (на чертеже не показан).

В аппаратном зале 4 размещаются связанные между собой серверы 11 (FS) для хранения оперативных и архивных данных, расширители локальной сети 12 (РЛС), позволяющие подключить к внешней локальной сети через сервер 11 несколько пользователей и устройство для связи, представляющее собой модем, 13 (М/Д), автоматизированное место дежурных электромехаников ремонтно-технологических участков 14 (АРМ-ШН) и принтер 15.

На рабочем месте поездного диспетчера 3 (АРМ-ДНЦ) размещается аппаратура, содержащая персональные компьютеры индустриального исполнения 16 (ПКИИ) с алфавитно-цифровыми 17 (АЦК) и функциональной 18 (ФК) клавиатурами, манипуляторами типа "мышь" 19, жидкокристаллические видеотерминалы 20, принтер 21 для вывода на печать графика исполненного движения и другой отчетной документации, расширитель локальной сети 22 (РЛС), позволяющий подключить к локальной сети несколько пользователей, установку для оперативной диспетчерской связи и поездной радиосвязи, телефон (не показаны на чертеже). Все устройства, входящие в состав рабочего места поездного диспетчера, связаны между собой.

Аппаратура АРМ-ДНЦ и АРМ-ШН связаны между собой первой внутренней локальной сетью 23 (ЛС) через РЛС 12 и 22.

Центральный пункт управления 1 предназначен для приема, анализа и отображения в реальном масштабе времени данных об объектах телесигнализации, оперативного отображения, архивирования и создания копий графика исполненного движения, автоматизированного формирования приложения к нему за предыдущие и текущие сутки.

На центральном пункте управления 1 формируется и отображается нормативный и исполненный график движения с трансляцией, индикацией и изменением номеров поездов, а также автоматическое присвоение системного номера. Кроме того, производится корректировка движения поездов и масштабирование поля графика исполненного движения поездов, автоматически рассчитываются, отображаются и сравниваются текущие показатели графика с плановыми: участковая и техническая скорости, коэффициент участковой скорости, средний вес и средняя длина грузовых поездов.

Поездному диспетчеру представляется оперативно-справочная информация о подходах к станциям участка, разложении поездов, обмене по стыкам, подходах местных вагонов по станциям, брошенных поездах, локомотивах грузового и пассажирского движения, а также показатели работы станции по грузовой и поездной работе.

Кроме того, поездному диспетчеру отображается нормативно-справочная информация (продольный профиль, технико-распорядительные акты станций, таблицы команд телеуправления, правила безопасности и порядок ликвидации аварийных ситуаций), протоколируются технологические сообщения, вводятся и отображаются пометки диспетчера на графике исполненного движения.

Поездной диспетчер может найти по индексу и номеру любой поезд, информационно взаимодействовать с другими центральными пунктами управления и автоматизированной системой организации управления перевозками (АСОУП).

К функциям центрального пункта управления 1 относятся также организация диалога диспетчера по формированию приказов, прием управляющих воздействий диспетчера, их анализ и передача на распределенные контролируемые пункты, автоматизация однообразных действий диспетчера при задании сложных маршрутов, непрерывный контроль работоспособности распределенных контролируемых пунктов, регистрация и локализация отказов аппаратуры и организация удаленных рабочих мест и взаимодействие со смежными участками (автоматическая передача номеров поездов, вышедших с управляемого участка) на основе сетей INTRANET.

Как видно из чертежа фиг.1, каждый распределенный контролируемый пункт (5.1, 5.2,..., 5.N) содержит множество блоков вывода сигналов телеуправления (РКП-ТУ) 8.1, 8.2,..., 8.N, множество блоков ввода сигналов телесигнализации (РКП-ТС) 7.1, 7.2,..., 7.N, множество блоков ввода сигналов телеизмерения (РКП-ТИ) 9.1, 9.2,..., 9.N, резервированный центральный блок управления (РКП-Ц) 6, два устройства для связи (МС) 24 (модули связи). Каждый блок 6 РКП-Ц состоит из основного комплекта 6.0 и резервного комплекта 6.1, предназначенного для замены основного комплекта в случае выхода из строя основного комплекта 6.0.

Функции распределенных контролируемых пунктов 5.1, 5.2,..., 5.N заключаются в сборе и передаче на центральный пункт управления данных о состоянии технологических объектов контроля в спорадическом, циклическом режимах или по запросу, а также приеме, анализе передаче на реализацию команд телеуправления, в том числе “ответственных”.

Распределенные контролируемые пункты (КП) 5.1, 5.2,..., 5.N обеспечивают программное выполнение и контроль реализации логики маршрутного набора, не требующее дополнительных схемных решений. Кроме того, он формирует квитирующие сообщения, контролирует техническое состояние устройств СЦБ, диагностирует аппаратные средства системы и передает эту информацию на центральный пост управления.

Информационный обмен между центральным пунктом управления 1 и распределенными контролируемыми пунктами 5.1, 5.2,..., 5.N осуществляется путем посылок центральным пунктом управления 1 команд телеуправления на распределенные контролируемые пункты и передачи распределенными контролируемыми пунктами на центральный пункт управления 1 информации (телесигнализации и телеизмерения) об изменении состояния объектов контроля.

Команды телеуправления передаются спорадически по мере надобности. Сигналы телесигнализации ТС и телеизмерения ТИ передаются несколькими способами: при возникновении изменения состояния контролируемого объекта (спорадически), при отсутствии изменений состояний контролируемых объектов в течение заданного интервала времени (циклически) и по запросу от центрального пункта управления.

Вся информация от центрального пункта управления к распределенным пунктам и от распределенных пунктов 5.1, 5.2,... 5.N к центральному пункту управления 1 передается по каналам связи внешней локальной сети 2 через соответствующие модули связи 24 (МС).

Блоки РКП-ТУ, РКП-ТС, РКП-ТИ обеспечивают сопряжение резервированного центрального блока управления распределенного контролируемого пункта с станционными устройствами автоматики и связи.

Центральный блок управления 6 каждого распределенного контролируемого пункта 5.1., 5.2,..., 5.N обеспечивает взаимодействие по внешней локальной сети 2 этого пункта с центральным пунктом управления 1 и с соседним распределенным контролируемым пунктом, а также обеспечивает взаимодействие с блоками РКП-ТУ, РКП-ТС и РКП-ТИ по внутренней, локальной сети 25. При этом, в частном варианте выполнения, внутренняя локальная сеть является двухпроводной, локальной сетью.

Каждый блок РКП-ТУ 8.1, 8.2,..., 8.N предназначен для включения не более 8 управляющих реле по командам телеуправления поездного диспетчера.

Блоки РКП-ТС 7.1, 7.2,..., 7.N предназначены для ввода контролируемых сигналов. Один блок РКП-ТС позволяет обработать не более 20 сигналов. Количество блоков определяется количеством сигналов.

Блоки РКП-ТИ 9.1, 9.2,..., 9.N предназначены для ввода аналоговых сигналов: напряжения в рельсовой цепи, входных питающих напряжений и т.п. в соответствии с проектом. Один блок РКП-ТИ позволяет обработать не более 12 сигналов телеизмерения. Количество блоков определяется количеством сигналов.

В заявленной системе КП1, КП2,...,KПN монтируются на стативах электрической централизации (ЭЦ) соответствующих станций.

В отличие от известных аналогов с централизованным размещением аппаратуры, в которых центральный блок управления, блоки вывода сигналов телеуправления, блоки ввода сигналов телесигнализации и блоки ввода сигналов телеизмерения выполнены единым модулем (размещены в шкафу), в заявленной системе центральный блок управления 6, блоки вывода сигналов телеуправления 8.1, 8.2,..., 8.N, блоки ввода сигналов телесигнали 7.2,..., 7.N и блоки ввода сигналов телеизмерения 9.1, 9.2,..., 9.N выполнены в виде отдельных модулей, которые размещаются как на свободных местах одного статива, так и на свободных местах множества стативов. При этом на стативах также располагаются объекты контроля и управления.

Такое расположение блоков и линий связи позволяет более полно использовать свободные места, имеющиеся на стативе, и сократить расход монтажного провода и кабеля межстативных соединений.

Кроме того, модульное выполнение блоков РКП-ТС, РКП-ТУ и РКП-ТИ позволяет добавлять в КП необходимое количество блоков РКП-ТС, РКП-ТУ и РКП-ТИ без необходимости расширения габаритов шкафа (при централизованном размещении аппаратуры), т.к. эти блоки размещаются в свободных местах статива и не занимают большого объема по сравнению с известным модулем, на котором выполнены центральный блок управления, РКП-ТС, РКП-ТУ и РКП-ТИ.

Рассмотрим теперь структуру и работу блока РКП-Ц.

Как видно из чертежа фиг.2, блок РКП-Ц содержит, как уже упоминалось выше, основной комплект 6.0 и резервный комплект 6.1, а также содержит модуль диагностики (МД) 6.2, которые своими входами-выходами соединены между собой с помощью линии управления и шины (на чертеже объединены в одну линию 6.3).

Оба комплекта 6.0 и 6.1 имеют идентичное программное обеспечение, но в каждый момент времени только один из них (основной) активен и выполняет управляющие функции, а другой (резервный) пассивен и выполняет только следящие функции. Такое построение блока РКП-Ц 6 обеспечивает безударное переключение комплектов при отказе, что позволяет, практически, не терять контроль и управление объектом. Для облегчения обслуживания РКП-Ц 6 на объекте в него включен модуль диагностики, который позволяет в полевых условиях выполнить проверку работоспособности блоков РКП-ТУ и РКП-ТС и осуществить перепрограммирование адреса любого блока.

Каждый из комплектов резервного центрального блока управления РКП-Ц состоит из модуля управления (МУ) 26 и модуля связи (МС) 24.

Модуль управления 26 содержит однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ) 29, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 28, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 30, последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 31, устройство индикации (УИ) 32, устройство сброса (УС) 33, устройство отображения (УО) 34, буфер ввода-вывода (БВВ) 35, устройство ввода (УВ) 36, устройство согласования с локальной сетью (УСЛС) 37, датчик температуры (Т) 38, счетчик времени (СВ) 39, устройство преобразования интерфейса (УП) 40, устройство управления упомянутым комплектом (УУК) 41 и преобразователь напряжения (ПН) 42.

Модуль связи 24, как показано на чертеже фиг.2, содержит преобразователь интерфейса (П232) 43, однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ) 44, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 45, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 46, последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 47, устройство сброса (УС) 48, устройство индикации (УИ) 49, модулятор (М) 50, демодулятор (ДМ) 51, устройство согласования с каналом связи (УСКС) 52 и устройство коммутации канала связи (УККС) 53.

Модуль диагностики 6.2, как показано на чертеже фиг.2, содержит стабилизатор напряжения (СH) 54, ключ (К) 55, устройство преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс (УП) 56, однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ) 57, устройство индикации (УИ) 58, последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 59, матрицу вывода (MB) 60, устройство согласования с локальной сетью (УСЛС) 61 и устройство согласования (УС) 62, предназначенное для согласования блока вывода сигналов телеуправления с ОЭВМ 57.

В режиме диагностики к модулю диагностики 6.2 поочередно подключают блоки РКП-ТС, РПК-ТУ. При этом при подключении блока РКП-ТУ, его выход подключается к входу УС 62 (как показано на чертеже фиг.2), а вход-выход блока РКП-ТУ, к которому в обычном режиме работы подключена внутренняя локальная сеть 25, подключен к внутренней локальной сети модуля диагностики 6.2. При подключении блока РКП-ТС к модулю диагностики 6.2, вход блока РКП-ТС подключается к выходу матрицы вывода, а вход-выход блока РКП-ТС, к которому в обычном режиме подключена внутренняя локальная сеть 25, подключается к упомянутой внутренней локальной сети модуля диагностики.

В каждом распределенном контролируемом пункте КП1, КП2,..., КПN блок РКП-Ц 6 предназначен для управления блоками РКП-ТС 7.1, 7.2,..., 7.N, РКП-ТУ 8.1, 8.2,..., 8.N и РКП-ТИ 9.1, 9.2,..., 9.N, которые входят в состав соответствующего пункта КП1, КП2,..., KПN и для организации цифровой связи с центральным пунктом управления (1). Кроме того, каждый упомянутый РКП-Ц используется для построения агрегатных комплексов автоматизированных систем управления на основе средств РКП. Связь блока РКП-Ц 6 с блоками РКП-ТУ 8.1, 8.2,..., 8.N, РКП-ТС 7.1, 7.2,..., 7.N и РКП-ТИ 9.1, 9.2,..., 9.N в каждом комплекте осуществляется по внутренней локальной сети 25, состоящей из кабеля ПВЧС (экранированная витая пара). Принцип передачи сигналов по внутренней локальной сети 25 - двуполярная импульсная модуляция (кодирование с возвращением к нулю).

Преобразователь напряжения 42 это конвертор, который при входном напряжении +24 В с внешнего источника питания выдает на своих выходах напряжение ±12 В и +5 В. Преобразователь 42 обеспечивает напряжением питания +12 В схемы 37, 40 и 43, а напряжением питания +5 В все остальные схемы модуля управления 26 и модуля связи 24.

В модуле управления 26 каждого комплекта 6.0, 6.1 ОЭВМ 29 связана 8-ми разрядной шиной данных с ПЗУ 28, ОЗУ 30 и БВВ 35.

ОЭВМ 29 реализует следующие функции:

- прием, обработка и передача команд и сообщений;

- формирование сообщений о состоянии объекта и внутренней диагностики и передача последних в модуль связи 24 через УП 40;

- непрерывный опрос блоков РКП-ТС и РКП-ТУ через УСЛС 37.

ПЗУ 28 предназначено для хранения программы, реализующей все функции РКП-Ц. ОЗУ 30 предназначено для хранения текущего состояния объектов контроля и управления.

БВВ 35 - это регистр, через который ОЭВМ 29 связано с устройством отображения УО 34. УО 34 предназначено для отображения технологической информации, а также режимов и состояния РКП-Ц, и представляет собой жидкокристаллический алфавитно-цифровой индикатор, состоящий из 4 строк по 20 символов в каждой. Управление индикатором осуществляется по 4-х проводной шине данных.

ОЭВМ 29 через БВВ 35 производит сканирование устройства ввода УВ 36, представляющего собой матричную клавиатуру 4×4 с 16 клавишами. УВ 36 предназначено для управления РКП-Ц 6, задания режимов его функционирования, осуществления диагностирования всех блоков, ввода цифровой информации, которая выводится на устройство отображения УО. УВ 36 состоит из 16 клавиш, представляющих матрицу 4×4, из которых 10 - цифры, 4 - клавиши навигации, одна - подтверждение ввода и одна клавиша - сброс.

ОЭВМ 29 соединено с ППЗУ 31 двухпроводной шиной I²С. ППЗУ 31 предназначено для хранения адреса КП, списка команд телеуправления, а также формализованного описания структуры станции.

УИ 32 позволяет визуально оценить работу модуля. Для индикации режимов работы модуля установлены 3 светодиода: зеленый - “комплект активен”, желтый - “комплект пассивен” и красный - “авария”. Управление светодиодами осуществляет ОЭВМ 29.

Связь ОЭВМ 29 с УСЛС 37, как показано на чертеже фиг.2, осуществляется посредством линии связи, состоящей из двух проводов (прием и передача). Два вывода ОЭВМ 29, к которым присоединяется УСЛС 37, являются последовательными портами ввода-вывода и настраиваются (программируются) на универсальную последовательную асинхронную приемо-передачу (USART).

УСЛС 37 преобразует импульсы длительностью 2 мкс, амплитудой до 12 В, поступающие из внутренней локальной сети 25, в ТТЛ уровень (транзисторно-транзисторная логика, уровень логического “0” = от 0 В до 0,4 В, уровень логической “1” = от 2,4 В до 5 В) для ОЭВМ 29 при приеме, и наоборот при передаче. УСЛС 37 выполнено на основе RS-триггеров (на чертежах не показано), при этом импульсный трансформатор, входящий в состав УСЛС, гальванически развязывает блок от внутренней локальной сети 25. Кроме этого, УСЛС 37 выполняет функцию защиты от перегрузок в сети.

Датчик температуры (термометр) (Т) 38 предназначен для измерения температуры с точностью 0.5 С° и передачи измеренного значения в ОЭВМ 29 по 3-х проводному последовательному интерфейсу.

Счетчик времени (“Служба времени”) СВ 39 также связан с ОЭВМ 29 по 3-х проводному последовательному интерфейсу и предназначен для отслеживания времени (часы, минуты и секунды) и текущей даты (год, месяц и день).

Устройство сброса (УС) 33 осуществляет сброс ОЭВМ 29 при срабатывании сторожевого WDT таймера, входящего в состав УС 33, после включения питания или при нажатии кнопки сброса.

Устройство преобразования интерфейса УП 40 состоит из двойного универсального асинхронного приемопередатчика (DUART) и буферов стыков RS-232 и RS-485 (на чертежах не показаны).

Буфер RS-232 предназначен для организации связи между модулем управления 26 и модулем связи 24 через П232 (43) модуля 24.

Буфер RS-485 необходим для организации обмена информацией между модулем управления 26 основного комплекта 6.0 с модулем управления 26 резервного комплекта 6.1, а также для организации обмена информацией между модулем управления 26 комплекта 6.0 (или комплекта 6.1 при выходе из строя комплекта 6.0) и модулем диагностики 6.2. Обмен информацией между модулем 26 и модулем 6.2 осуществляется по шине 6.3.

Устройство управления комплектом УУК 41 предназначено для выключения питания соседнего резервного комплекта 6.1 в случае не работоспособности комплекта 6.0. Отключение комплекта 6.0 осуществляется следующим образом.

ОЭВМ 29 модуля управления 26 комплекта 6.0 выдает сигнал на УУК 41, с которого сигнал по шине 6.3 попадает в УУК 41 модуля управления комплекта 6.1, который (УКК) выключает ПН 42 комплекта 6.0 и выдает управляющий сигнал преобразователю ПН 42 комплекта 6.1, по получению которого ПН 42 подает питание на все блоки, входящие в состав комплекта 6.1.

В модуле связи 24 каждого комплекта 6.0, 6.1 ОЭВМ 44 связана 8-ми разрядной шиной данных с ПЗУ 46 и ОЗУ 45.

Устройство индикации УИ 49 в модуле связи состоит из 7 светодиодов, индицирующих следующие сигналы и состояния:

- состояние реле К1 (включения передатчика в канал связи);

- состояние реле К2 (реле заворота);

- выдача синхронизации (INF);

- аппаратный контроль наличия несущей (CD);

- прием сообщения (PRM);

- передача сообщения (PRD);

- ошибка модема (ERR).

Преобразователь интерфейса П232 43, как уже отмечалось выше, необходим для организации связи между ОЭВМ 44 модуля связи 24 и ОЭВМ 29 модуля управления 26 по последовательному каналу.

Модулятор (М) 50 выполняет преобразование байта, полученного по параллельной шине от ОЭВМ 44 в аналоговый сигнал протокола V.29. С выхода модулятора сигнал подается в устройство согласования с каналом связи 52.

Устройство согласования с каналом связи (УСКС) 52 предназначено для согласования сигналов с линиями связи и состоит из предохранителей, сопротивлений, согласующих трансформаторов, защитных стабилитронов и буферных операционных усилителей (на чертеже не показано).

УСКС 52 своим входом-выходом через устройство коммутации каналов связи 53 подключается к каналу связи внешней локальной сети 2.

Устройство коммутации канала связи (УККС) 53 предназначено для коммутации каналов связи в случае необходимости организации заворота или осуществления обхода. УККС 53 построено на реле. Управляются реле выходами ОЭВМ 44 через оптроны.

Принимаемый сигнал с внешней локальной сети 2 также проходит через УККС 53, УСКС 52 и подается на демодулятор 51. ДМ 51 выполняет функции преобразования аналогового сигнала протокола V.29, получаемого из внешней локальной сети 2 в цифровую форму и формирования байтов из битов. На каждый принятый байт информации формируется прерывание в ОЭВМ 44. Запрос прерывания снимается после чтения приятого байта ОЭВМ 44 через параллельную шину. Из принятых байтов ОЭВМ 44 формирует сообщение, которое передает модулю управления 26 посредством преобразователя интерфейса П-232 (43).

В модуле связи 24 ОЭВМ 44 соединено с ППЗУ 47 двухпроводной шиной I²С. ППЗУ 47 предназначено для хранения адреса данного КП (5.1, 5.2,..., 5.N), уровня передачи, а также конфигурации линии связи.

Устройство сброса (УС) 48 предназначено для сброса ОЭВМ 44 модулем управления 26 или при срабатывании сторожевого WDT таймера, входящего в состав УС 48 (на чертеже не показано).

В модуле диагностики 6.2 стабилизатор напряжения СН 54 преобразует напряжение +24 В от внешнего источника питания, поступающее через ключ К 55.

СН 55 состоит из двух стабилизаторов на +12 В и +5 В. Стабилизатор напряжения 54 обеспечивает УСЛС 61 модуля диагностики напряжением питания +12В, а ОЭВМ 57, ППЗУ 59, УСЛС 61, УИ 58, УП 56 и УС 62 модуля диагностики 6.2 - напряжением питания +5 В.

Два вывода ОЭВМ 57, к которым присоединяется УСЛС 61, являются последовательными портами ввода-вывода и настраиваются (программируются) на универсальную последовательную асинхронную приемопередачу (USART).

ОЭВМ 57 реализует следующие функции:

- прием и передача команд и сообщений с интерфейсов RS-232 и RS-485;

- взаимодействие с проверяемым блоком по сети;

- подача испытательных сигналов на вход блока РКП-ТС;

- проверка выходных сигналов блока РКП-ТУ.

УСЛС 61 преобразует импульсы длительностью 2 мкс, амплитудой до 12 В, поступающие из локальной сети, в ТТЛ уровень для ОЭВМ 57 при приеме, и наоборот при передаче. УСЛС 61 выполнено на основе RS-триггеров, а импульсный трансформатор, входящий в состав УСЛС 61, гальванически развязывает блок от локальной сети (на чертеже не показано).

Выход УСЛС 61 подключен к двум розеткам НМШ1 (куда устанавливаются проверяемые блоки РКП-ТС, РКП-ТУ).

ОЭВМ 57 соединено с ППЗУ 59 двухпроводной шиной I²С. ППЗУ 59 предназначено для хранения констант аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

УИ 58 состоит из 2 светодиодов, индицирующих наличие питания и выполнение тестовых функций.

Устройство преобразования интерфейса УП 56 предназначено для преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс и состоит из буфера стыка RS-485, через который ОЭВМ 57 модуля диагностики получает команды от модулей управления 26, и управляет ключом К (55), который коммутирует напряжение питания модуля диагностики.

При получении сигнала включения модуля диагностики 6.2, УП 56 включает ключ К (55) и напряжение питания с внешнего источника попадает на СH 54 и MB 60, т.е. модуль 6.2 активизируется.

При проверке блока РКП-ТС в режиме диагностики ОЭВМ 57 модуля 6.2 управляет матрицей вывода 60, которая поочередно подает напряжение станционной батареи (внешнего источника питания) ко всем входам проверяемого блока РКП-ТС. Результаты тестирования передаются в модуль управления 6.0 (или модуль 6.1, если модуль 6.0 вышел из строя).

В режиме диагностики при проверке блока РКП-ТУ модуль 6.2 должен проверить соответствие выдаваемого значения напряжения каждым выходом блока РКП-ТУ заранее установленному минимальному значению на заданной нагрузке. Роль нагрузки и согласование амплитуды сигналов блока вывода РКП-ТУ для измерения выполняет устройство согласования 62. Измерение напряжения производится внутренним АЦП ОЭВМ 57. Результаты измерений ОЭВМ 57 передает в модуль управления 6.0 (или 6.1, если модуль 6.0 вышел из строя) по шине 6.3.

Матрица вывода 60, как показано на чертеже фиг.11, содержит девять ключей (КС1, КС2, КС3, КС4, КС5, КГ1, КГ2, КГ3, КГ4) и двадцать развязывающих диодов (ТС01, ТС02,.... ТС20).

На управляющие входы девяти ключей (КС1, КС2, КС3, КС4, КС5, КГ1, КГ2, КГ3, КГ4) подаются управляющие сигналы с ОЭВМ 57 модуля диагностики 6.2, при этом управляющие входы ключей являются входом матрицы вывода 60, к которому подключен соответствующий выход ОЭВМ 57. С выхода ключа К 55 на входы всех девяти ключей поступает напряжение +24 В, при этом входы всех девяти ключей являются входом матрицы вывода, на который подается питание с ключа модуля диагностики.

Выход ключа КС1 соединен с входами первых пяти развязывающих диодов ТС01, ТС06, ТС11, ТС16, выход второго ключа КС2 соединен с входами следующих пяти развязывающих диодов ТС02, ТС07, ТС12, ТС17, выход третьего ключа КС3 соединен с входами следующих пяти развязывающих диодов ТС03, ТС08, ТС13, ТС18, выход четвертого ключа КС4 соединен с входами следующих пяти развязывающих диодов ТС04, ТС09, ТС14, ТС19, выход пятого ключа КС5 соединен с входами оставшихся пяти развязывающих диодов ТС05, ТС10, ТС15, ТС20. Выходы всех развязывающих диодов ТС1,..., ТС20 и выходы КГ1, КГ2, КГ3, КГ4 объединены и являются выходами матрицы вывода 60.

Сообщения, которыми обмениваются блоки модуля РКП-Ц 6, удовлетворяют требованиям стандарта МЭК кодового формата FT3. Данный кадр состоит из следующих составных частей: заголовок кадра и тело кадра. Заголовок - это начальный кодовый блок кадра, который включает поле длины кадра L, поле адреса А, поле управления данными С, поле данных и поле контроля.

Поле длина L - обычно содержит один байт и обозначает число байт данных D в информационных блоках кадра. Значение L лежит в пределах от 0 до 255.

Адресное поле А при передаче сообщения от передающей станции к принимающей содержит адрес принимающей станции. При передаче сообщения отвечающей станции содержит адрес этой станции. Число байт адресного поля зависит от количества абонентов в сети. Первым передается адресный байт, соответствующий наименьшему номеру.

Поле управления С содержит информацию о направлении сообщения и функциональном назначении кадра.

Поле контрольной суммы формируется с использованием кодирования по CRC-16 на основе образующего полинома:

P(x)=x¹⁶+x¹³+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁸+x⁶+x⁵+x²+1

в соответствии с ГОСТ Р МЭК 870-4-93.

Информация передается последовательно в асинхронном режиме. Передача в линию начинается с младшего разряда, то есть D0 D1...D6 D7. Передаваемый байт начинается со стартового бита (передается логическим нулем), а заканчивается стоповым битом (передается логической единицей).

В протоколе обмена блока РКП-Ц с блоками РКП-ТС, РКП-ТУ и РКП-ТИ по внутренней локальной сети 25 распределенного контролируемого пункта КП1, КП2,..., KПN используются следующие сообщения:

а) от РКП-Ц1:

1) Команда - “Запрос изменений”;

2) Команда - “Запрос состояния”;

3) Команда - “Запрос диагностики”;

4) Команда - “Включить ключ на 10 секунд”;

5) Команда - “Выдать напряжение”;

6) Команда - “Выдать номер последнего включенного ключа и генератора”;

7) Команда - “Запрос параметров настройки”;

8) Команда - “Предварительное программирование”;

9) Команда - “Рабочее программирование”;

10) Команда - “Рестарт блока”.

б)от РКП-ТС:

1) Ответ - “Изменений нет”;

2) Ответ - “Информация о изменениях”;

3) Ответ - “Информацией о состоянии блока”;

4) Ответ - “Диагностическая информация”;

5) Ответ - “Команда принята”;

6) Ответ - “Параметры настройки”.

в) от РКП-ТУ:

1) Ответ - “Изменений нет”;

2) Ответ - “Диагностическая информация”;

3) Ответ - “Команда принята”;

4) Ответ - “Номер последнего включенного ключа и генератора”;

5) Ответ - “Команда выполняется”;

6) Ответ - “Параметры настройки”.

Блок РКП-Ц 6 последовательно посылает команду “Запрос изменений” всем блокам РКП-ТС 7.1, 7.2,..., 7.N с целью выявления изменения состояния контролируемых объектов. Если от момента последнего сеанса связи изменений не произошло, то блок передает ответ - “Изменений нет”. Если произошло 5 или менее изменений, то блок передает ответ, в котором указано:

- общее количество изменений;

- номер входа изменившего состояние;

- новое состояние входа, одно из следующих:

“10” - на входе уровень логической 1;

“01” - на входе уровень логического “0”;

“11” - на входе мигающий сигнал.

Если произошло более 5 изменений, то блок передает ответ с информацией о состоянии всех контролируемых сигналов, в котором указано текущее состояние всех входов.

После опроса всех блоков РКП-ТС 7.1, 7.2,..., 7.N блок РКП-Ц 6 посылает одному блоку РКП-ТС запрос состояния. Получив запрос, блок РКП-ТС передает ответ с информацией о состоянии всех контролируемых сигналов.

При получении блоком РКП-ТС сообщения “Запрос диагностики”, блок РКП-ТС передаст ответ с диагностической информацией, которая содержит:

1) информацию о фатальных ошибках - номер столбца матрицы вывода 60, имеющей:

- короткое замыкание;

- обрыв диагностического нуля;

- обрыв диагностической единицы.

2) информацию о нефатальных ошибках:

- счетчик ошибок контрольной суммы;

- счетчик ошибок переполнения буфера приема и несовпадения формата;

- счетчик внешних перезапусков ОЭВМ 63 блока РКП-ТС;

- счетчик перезапусков ОЭВМ 63 блока РКП-ТС от внутреннего сторожевого таймера.

При обнаружении фатальных ошибок на любой запрос блок РКП-ТС будет отвечать диагностической информацией.

На запрос “Параметры настройки” блок РКП-ТС отвечает сообщением, в котором указано:

- номер версии программного обеспечения;

- дату установки адреса, например “11.12.1998”;

- время установки адреса, например “07.45”.

Блоки, поступившие с завода, имеют адрес 254 (0xFE). Для изменения адреса блока необходимо выполнить перепрограммирование адреса блока, которое выполняется в два этапа с помощью команд “Предварительное программирование” и “Рабочее программирование”. Команда “Предварительное программирование” содержит:

- с блока;

- дату установки адреса, например “11.12.1998”;

- время установки адреса, например “07.45”.

На эту команду блок РКП-ТС (РКП-ТУ, РКП-ТИ) отвечает сообщением “Команда принята”. Далее блок РКП-Ц посылает “Рабочую команду программирования”. Получив ее, блок РКП-ТС (РКП-ТУ, РКП-ТИ) отвечает сообщением - “Команда принята”, но уже с новым адресом.

После опроса всех блоков РКП-ТС, блок РКП-Ц посылает одному блоку РКП-ТУ запрос изменений. Получив запрос, блок РКП-ТУ передает ответ - “Изменений нет”. Таким образом проверяется работоспособность блока и линии связи.

После получения команды телеуправления по линии связи 2 блок РКП-Ц выдает команду блоку РКП-ТУ “Включить ключ на 10 секунд”, блок РКП-ТУ передает ответ “Команда принята” и включает ключ К1 131 (или К2 132), номер которого указан в команде. Далее блок РКП-Ц посылает команду “Выдать напряжение”, в которой указано:

- номера активизируемых выходов (возможно включение всех выходов одновременно);

- время реализации команды (от 40 мс до 10 с).

Получив команду, блок РКП-ТУ передает ответ “Команда принята” и осуществляет выдачу напряжения на указанных выводах.

По истечении времени реализации команды блок РКП-Ц посылает запрос “Выдать номер последнего включенного ключа и генератора”, на этот запрос блок РКП-ТУ передает информацию о номерах ключей (К1 131 или К2 132), которые были включены при выполнении последней команды и номерах выходов, на которые выдавалось напряжение.

Через 10 секунд с момента принятия команды “Включить ключ”, если не последует вторая команда на выдачу напряжения, ключ К1 131 (или К2 132) будет выключен, что исключает ложное появление напряжения на выходах.

При взаимодействии модуля управления 26 с модулем связи 24 комплекта 6.0 или 6.1 используются следующие сообщения:

1) Сообщения, передаваемые от модуля 26 к модулю 24:

- команда сброса модема;

- запрос байта состояния;

- команда измерения уровня входного сигнала;

- команда - установить уровень выходного сигнала;

- команда установки адреса МС;

- команда - включить реле К1;

- команда - выключить реле К1;

- команда - включить реле К2;

- команда - выключить реле К2;

- запрос статистики N-ой группы.

2) Сообщения, передаваемые от модуля 24 к модулю 26:

- готовность к приему;

- наличие несущей частоты на выходе передатчика;

- наличие несущей частоты на входе приемника;

- значение измеренного входного сигнала;

- значение установленного уровня выходного сигнала;

- подтверждение команды установки адреса;

- сообщение о текущем состоянии реле;

- статистическое сообщение N-ой группы.

Модуль диагностики 6.2 работает следующим образом.

При проверке блока РКП-ТС модуль 6.2 поочередно подключает напряжение станционной батареи (внешнего источника питания) ко всем входам проверяемого блока РКП-ТС. Результаты тестирования передаются в модуль управления 26.

При проверке блока РКП-ТУ модуль должен проверить соответствие выдаваемого значения напряжения каждым выходом блока заранее установленному минимальному значению. Измерение напряжения производится внутренним АЦП ОЭВМ 57. Результаты измерений ОЭВМ 57 передает в модуль 26.

При взаимодействии модуля управления 26 с модулем диагностики 6.2 используются следующие сообщения:

1) Сообщения, посылаемые от модуля 26 к модулю 6.2:

- Запрос измерений;

- Команда - выполнить калибровку;

- Команда - перейти в режим тестирования блоков РКП-ТС;

- Команда - перейти в режим тестирования блоков РКП-ТУ;

- Установить столбцы и строки матрицы ТС;

- Ретранслировать сообщение из локальной сети РКП;

- Поиск модуля;

- Выполнить автоматическое тестирование РКП-ТС;

- Выполнить автоматическое тестирование РКП-ТУ.

2) Сообщения, посылаемые от модуля диагностики 6.2 к модулю управления 26:

- Результат измерения напряжений на выходах РКП-ТУ;

- Результат измерения напряжений станционной батареи;

- Команда принята, выполняется;

- Результат поиска модуля (адрес ответившего модуля);

- Результат теста РКП-ТУ с указанием неисправного выхода;

- Результат теста РКП-ТС с указанием неисправного входа.

Рассмотрим структуру и работу блоков РКП-ТУ.

Блоки РКП-ТУ 8.1, 8.2,..., 8.N предназначены для реализации сигналов телеуправления (включения управляющих реле), поступающих от РКП-Ц по внутренней локальной сети 25. Каждый из этих блоков позволяет подключить 8 управляющих реле. Связь с РКП-Ц 6 с РКП-ТУ 8.1, 8.2,..., 8.N осуществляется по внутренней локальной сети 25, представленной в виде кабеля ПВЧС (экранированная витая пара). Принцип передачи сигналов в локальной сети, как уже упоминалось выше, двуполярная импульсная модуляция (кодирование с возращением к нулю) - импульсы длительностью 2 мкс, амплитудой до 12 В, скорость следования импульсов 28800.

В состав блока РКП-ТУ, как показано на чертеже фиг.4, входят следующие элементы: стабилизатор напряжения (СН) 72, последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 73, устройство согласования с локальной сетью (УСЛС) 74, устройство индикации (УИ) 75, однокристальная электронно-вычислительная машина (ОЭВМ) 76, первое (ПП1) 77 и второе (ПП2) 78 устройства контроля питания преобразователей энергии, первое (ТУ1) 79, второе (ТУ2) 80, третье (ТУ3) 81, четвертое (ТУ4) 82, пятое (ТУ 5) 83, шестое (ТУ6) 84, седьмое (ТУ7) 85 и восьмое (ТУ8) 86 устройства контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов телеуправления, десять элементов гальванической развязки (соответственно ЭГР 0 - ЭГР 8) (87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96), первый (97) и второй (98) модули вывода.

Первый модуль вывода 97 содержит четыре преобразователя энергии (соответственно ПР1, ПР2, ПР3, ПР4) (99, 100, 101, 102), четыре трансформатора (соответственно Т1, Т2, Т3, Т4) (103, 104, 105, 106), четыре выпрямителя (В1, В2, В3, В4) (107, 108, 109, 110), четыре фильтра (соответственно Ф1, Ф2, Ф3, Ф4) (111, 112, 113, 114), ключ K1 (131).

Второй модуль вывода 98 содержит, как и первый модуль вывода 97, четыре преобразователя энергии (соответственно ПР5, ПР6, ПР7, ПР8) (115, 116, 117, 118), четыре трансформатора (соответственно Т5, Т6, Т7, Т8) (119, 120, 121, 122), четыре выпрямителя (В5, В6, В7, В8) (123, 124, 125, 126), четыре фильтра (соответственно Ф5, Ф6, Ф7, Ф8) (127, 128, 129, 130), ключ К2 (132).

Стабилизатор (СH) 72 обеспечивает преобразования напряжения +24 В от внешнего источника питания в напряжение +5 В и +12 В. СH 72 состоит из двух стабилизаторов на +12 В и +5 В, соединенных последовательно, и обеспечивает УСЛС 74 напряжением питания +12 В, а ОЭВМ 76, ППЗУ 73, УСЛС 74 и остальные элементы блока РКП-ТУ, за исключением фильтров, выпрямителей и трансформаторов, обеспечивает напряжением +5 В.

ОЭВМ 76 реализует следующие функции:

- прием команд из локальной сети;

- формирование управляющих импульсов для преобразователя;

- проверка наличия напряжения на выходах модуля;

- проверку работоспособности (диагностику);

- запись и чтение адреса из ППЗУ 73;

- формирование и передача диагностических сообщений.

ППЗУ 73 служит для хранения адреса устройства, даты и времени программирования. ОЭВМ 76 соединено с ППЗУ 73 двухпроводной шиной ГС. При старте ОЭВМ 76 считывает адрес блока, дату и время программирования. При необходимости ОЭВМ 76 записывает в ППЗУ 73 новый адрес и дату установки.

ЭГР0 - ЭРГ8 (87-96) выполнены на оптронах и предназначены для осуществления гальванической развязки между ОЭВМ 76 и преобразователями энергии ПР1-ПР8 (99-102, 115-118).

ПП1, ПП2 (77, 78) и ТУ1-ТУ8 (79-86) позволяют контролировать питание преобразователей и напряжение на выходах 1-8 блока РКП-ТУ, при этом считывание контрольной информации осуществляется матричным способом (похожим на способ считывания в блоке РКП-ТС, но без контрольных “0” и “1”). На выход out0 выдается “1”, а результат читается с IN0, IN1.

Преобразователи ПР1-ПР8 (99-102, 115-118) управляются ОЭВМ 76 и вырабатывают импульсы амплитудой 24 В и частотой ~40 кГц. Нагружены преобразователи на трансформаторы Т1-Т8.

Трансформаторы Т1-Т8 (103-106, 119-122) предназначены для реализации “безопасного выхода”, т.е. напряжение на выходе будет присутствовать только при исправном состоянии элементов схемы преобразователей ПР1-ПР8 (99-102, 115-118).

Выпрямители В1-В8 (107-110, 123-126) обеспечивают выпрямление переменного тока после соответствующих трансформаторов Т1-Т8 (103-106, 119-122). Выпрямители выполнены по мостовой схеме.

Фильтры Ф1-Ф8 (111-114, 127-130) сглаживают напряжение на соответствующих выходах первого и второго модулей вывода и соответственно выходах блока РКП-ТУ и осуществляют подавление частоты преобразования.

УИ 75 состоит из 3 светодиодов - 2 зеленых, индицирующих прием и передачу сообщений по локальной сети, и 1 красный - для индикации аварийного состояния блока. УИ 75 позволяет визуально оценить работу блока при приеме и передаче сообщений, при выполнении генерации по каждому каналу ТУ, а также при возникновении аварийных ситуаций в работе блока (появление внешних мешающих напряжений на выходах ТУ и чтение адреса из ППЗУ 73).

УСЛС 74 предназначено для согласования сигналов локальной сети с сигналами ОЭВМ 76. Связь ОЭВМ 76 с УСЛС 74 осуществляется посредством линии связи, содержащей два провода (прием и передача). Два вывода ОЭВМ 76, к которым присоединяется УСЛС 74, являются последовательными портами ввода-вывода и настраиваются (программируются) на универсальную последовательную асинхронную приемопередачу (USART). УСЛС 74 преобразует импульсы длительностью 2 мкс и амплитудой до 12 В, поступающие из локальной сети, в ТТЛ уровень для ОЭВМ 76 при приеме, и наоборот при передаче. УСЛС выполнено на основе RS-триггеров, а импульсный трансформатор, входящий в состав УСЛС 74, гальванически развязывает блок РКП-ТУ от внутренней локальной сети 25.

При выполнении команды (на примере выдачи напряжения на выходе 1 (выход ТУ1) блока ОЭВМ 76 выдает сигнал УП1 на включение К1 131 первого модуля вывода через первый элемент гальванической развязки ЭГРО (оптрон).

При срабатывании ключа К1 131 напряжение + 24 В от внешнего источника питания поступает на вход устройства контроля ПП1 77 и на вход преобразователя ПР1 99.

Подача напряжения на преобразователь ПР1 99 контролируется ОЭВМ 76 через устройство контроля ПП1 77.

Далее ОЭВМ 76 начинает вырабатывать последовательность управляющих импульсов частотой 40 кГц, которые через второй элемент гальванической развязки ЭГР1 88 поступают на преобразователь ПР1 99. С выхода преобразователя ПР1 99 импульсы амплитудой 24 В поступают на трансформатор Т1 103, с выхода которого - на выпрямитель В1 107, собранного из диодов по мостовой схеме. С выхода выпрямителя В 1 107 сигналы поступают на вход фильтра Ф1 111.

В данном изобретении каждый упомянутый фильтр выполнен в виде сглаживающего конденсатора.

Выходное напряжение с выхода фильтра Ф1 111 поступает на выход 1 (выход ТУ1) блока РКП-ТУ и на вход элемента контроля ТУ1 79, который при появлении напряжения на выходе блока открывается, при этом его открытие, как уже отмечалось, контролируется ОЭВМ 76.

Аналогичным образом происходит выдача напряжения на выходах 2-4 (выходы ТУ2-ТУ4) блока. Напряжение на выходе 2 блока и на входе элемента контроля ТУ2 80 появляется при поступлении сигнала со второго фильтра Ф2 112, на который поступает сигнал со второго выпрямителя В2 108, на вход которого поступает сигнал со второго трансформатора Т2 104, на вход которого поступает сигнал со второго преобразователя ПР2 100, на входы которого поступают сигналы с первого ключа К1 131 и с третьего элемента гальванической развязки ЭГР2 89. Напряжение на выходе 3 блока и входе элемента контроля ТУ3 81 появляется при поступлении сигнала с третьего фильтра Ф3 113, на который поступает сигнал с третьего выпрямителя В3 109, на вход которого поступает сигнал с третьего трансформатора Т3 105, на вход которого поступает сигнал с третьего преобразователя ПРЗ 101, на входы которого поступают сигналы с первого ключа К1 131 и с четвертого элемента гальванической развязки ЭГР3 90. Напряжение на выходе 4 блока и входе элемента контроля ТУ4 82 появляется при поступлении сигнала с четвертого фильтра Ф4 114, на вход которого поступает сигнал с четвертого выпрямителя В4 110, на вход которого поступает сигнал с четвертого трансформатора Т4 106, на вход которого поступает сигнал с четвертого преобразователя ПР4 102, на входы которого поступают сигналы с первого ключа К1 131 и с пятого элемента гальванической развязки ЭГР4 91.

Точно таким же образом осуществляется работа второго модуля вывода 98 блока РКП-ТУ и появление сигналов на соответствующих входах соответствующих устройств контроля ТУ5-ТУ8 (83, 84, 85, 86) и на выходах 5-8 (ТУ5-ТУ8) блока РКП-ТУ. При этом сигналы на выходах блоков преобразователей ПР5-ПР8 (115-118) появляются при срабатывании второго ключа К2 132 и поступлении сигналов с соответствующих выходов элементов гальванической развязки ЭГР5-ЭГР8 (92-96). Кроме того, на преобразователь ПП2 78 со второго ключа К2 132 также поступает напряжение +24 В от внешнего источника питания.

В данном изобретении ПП1 77 и ПП2 78 являются оптронами.

Если включен ключ К1 131 и напряжение +24 В присутствует на преобразователях ПР1-ПР4 (99-102), то оптрон в ПП1 77 открыт. Логическая “1” с out0 через открытый оптрон попадает в IN0 (если напряжения нет, на преобразователях ПР1-ПР4 (99-102), то оптрон закрыт и IN0 = “0”). Смена опрашиваемых столбцов каждые 40 мс, т.е. через 40 мс на выход out1 выдается “1”, а на остальные out “0”. Если на выходе ТУ1 есть напряжение, то оптрон открыт и также “1” с out1 попадает на IN0. Если закрыт (напряжения нет), то IN0 = “0”.

Рассмотрим теперь алгоритм работы блока вывода сигналов РКП-ТУ.

1. Реакция РКП-ТУ на “зависание” микропроцессора ОЭВМ 76.

Под зависанием в данном изобретении понимается следующее. “Зависание” в смысле остановки изменения счетчика команд, при этом на выходах остается определенная комбинация “0” и “1”, а отсутствие изменений на входе трансформатора приведет к срыву генерации. “Зависание” в смысле неконтролируемого “зацикливания” при выполнении отдельного участка программного кода.

“Зацикливание” возможно только при выполнении циклического участка программы в следующих случаях:

- невыполнения команд увеличения/уменьшения текущего счетчика при выполнении цикла;

- трансформации команды условного перехода в безусловный;

- при достижении границы цикла не устанавливаются признаки завершения (флаги: С - признак переполнения, Z - признак установки нуля).

При реализации программного кода РКП-ТУ применяется принцип замены циклических участков программы на линейные за счет многократного повторения кодов выполняемых в цикле. Для уменьшения длины программного кода используется механизм вызова подпрограмм. При этом для обеспечения управления длительностью генерации импульсов на входе преобразователя применяется вычисляемый вход в линейный участок, состоящий из одних команд CALL.

Микроконтроллеры семейства PIC16C6X имеют встроенный сторожевой таймер WDT, который может быть выключен только через бит конфигурации, задаваемый при программировании. Для повышения надежности он работает от собственного RC-генератора. Использование WDT позволяет контролировать правильность реализации алгоритма. В случае любого нарушения прекращается “подпитка” WDT, что приводит к аппаратному перезапуску ОЭВМ 76.

Схемные решения блока РКП-ТУ обеспечивают непрерывный контроль напряжения на выходах блока. Если на выходе блока появляется напряжение, то это напряжение будет зафиксировано ОЭВМ 76 и будет передано сообщение о наличии напряжения. Блок при этом не выполняет команд, а только отвечает на запрос диагностики и должен быть заменен исправным.

2. Реакция РКП-ТУ на нарушение протокола обмена с РКП-Ц 6.

В протоколе обмена используется асинхронная (старт-стопная) передача байтов с заголовком из 2 байт (0×05 и 0×64) и CRC 16 с кодовым расстоянием d=6. Аппаратно контролируется наличие битов “старт” и “стоп” в каждом принятом байте.

Нарушения протокола:

- не завершена посылка команды управления подачей напряжения на преобразователь;

- не завершена посылка команды - запустить преобразователь;

- наличие искажений в сообщении.

При потере сообщения “включить ключ” на выходе блока напряжения не будет, т.к. не будет подано напряжение на преобразователи и команда не будет принята к выполнению, последует ответ диагностикой о не включенном ключе.

При потере сообщения “выдать генерацию” на выходе блока напряжения не будет, т.к. не будет управляющего воздействия на генераторы, напряжение с преобразователей будет снято через 10 с.

Использование CRC 16 с d=6 позволяет гарантировать обнаружение практически любых ошибок в принятом сообщении. К реализации принимаются только те сообщения, у которых принятое и вычисленное CRC-16 совпадают.

3. Реакция РКП-ТУ при обнаружении отказа.

Программное обеспечение РКП-ТУ позволяет контролировать следующие отказы:

- появление мешающего напряжения на выходе при отсутствии генерации;

- неуправляемое срабатывание или невозможность управления ключа подачи напряжения на преобразователь;

- контроль кода, выдаваемого на выходы блока, записанного в 4 разных местах ОЗУ ОЭВМ 76 в разных форматах.

Обнаружение любого отказа в блоке РКП-ТУ запрещает выполнение команды по включению ключей и управлением генерацией на входе преобразователя.

4. Выполнение команды генерации (см. фиг.5).

РКП-Ц 6 передает РКП-ТУ две команды. Первая предварительная - подается питание преобразователю, вторая рабочая - устанавливает время генерации и задает - на каких выходах выдать напряжение. Получив предварительную команду, ОЭВМ 76 запускает таймер на 10 с. По истечении времени, если не придет рабочая команда, напряжение питания преобразователей будет снято.

При получении рабочей команды РКП-ТУ (см. фиг.5), в которой совпадают адрес блока, CRC16=0, тип блока ОЭВМ 76 переписывает из сообщения код необходимых каналов для генерации (на каких выводах генерировать напряжение) в ОЗУ ОЭВМ 76. В четырех различных точках ОЗУ ОЭВМ 76 выделены ячейки К0, K1, K2, К3 (см. табл. 1).

В ячейку К0 записывается код номеров генераторов, которые выдают напряжение (К0). В ячейку К1 записывается инвертированное значение ячейки К0 (К1=). В ячейку К2 записывается значение ячейки К0 с переставленными тетрадями (K2=SWAP(K0)). В ячейку К3 записывается инвертированное значение К0 с переставленными тетрадями (K3=SWAP()). После записи в ячейки К0, K1, K2 и К3 устанавливаем флаг команды генерации и производим программирование необходимых каналов ОЭВМ 76 на вывод. В соответствии с требуемым временем генерации происходит смещение по таблице на соответствующую величину, которая определяет количество подпрограмм. После успешной отработки алгоритма выдачи напряжений сбрасываем флаг команды генерации, выключаем питание преобразователя, программируем на ввод каналы ОЭВМ 76 и осуществляем выход из программы.

4. Подпрограмма 10 миллисекундной генерации меандра (см. фиг.6).

При входе в подпрограмму проверяется: установлен ли флаг команды генерации, имеется ли контроль питания преобразователей, отсутствие напряжения на неиспользуемых выходах и совпадение позиционного кода ((SWAP(K0)⊕)+(-SWAP(K1))=0) генерации в четырех различных точках ОЗУ ОЭВМ 76 (см. фиг.6). В случае выполнения всех четырех условий выполняется 450 элементарных пакетов генерации меандра. При не выполнении хотя бы одного из четырех условий: сбрасывается флаг команды генерации, выключается питание преобразователя и программируются каналы ОЭВМ 76 на ввод. Перед выходом из подпрограммы производится подпитка WDT.

5. Элементарный пакет генерации меандра (см. фиг.7).

При входе в подпрограмму (см. фиг.7) проверяются все условия:

1) Отсутствует напряжение на неиспользуемых выходах.

2) Имеется контроль питания преобразователей.

3) Совпадает позиционный код каналов для генерации в четырех точках ОЗУ.

При невыполнении хотя бы одного из трех условий сбрасывается флаг команды генерации и выключается питание преобразователей.

Если все условия выполняются, выполняем 1/2 периода генерации и выдачу в необходимые каналы "0", выполняем 1/2 периода генерации в необходимые каналы "1"

Рассмотрим структуру и работу блоков РКП-ТС.

Блоки ввода сигналов телесигнализации РКП-ТС 7.1, 7.2,..., 7.N в каждом контролируемом пункте КП1, КП2,..., KПN предназначены для ввода контролируемых сигналов и передачи их в РКП-Ц соответствующего контролируемого пункта по внутренней локальной сети 25. Блок РКП-ТС позволяет контролировать двадцать входных сигналов амплитудой 24 В постоянного или переменного напряжения. Связь блоков 7.1, 7.2,..., 7.N в каждом распределенном контролируемом пункте КП1, КП2,..., КПМ с РКП-Ц осуществляется по кабелю ПВЧС (экранированная витая пара). Принцип передачи сигналов во внутренней локальной сети - двуполярная импульсная модуляция (кодирование с возращением к нулю) - импульсы длительностью 2 мкс, амплитудой до 12 В, скорость следования импульсов 28800.

Как видно из фиг.3, каждый блок РКП-ТС содержит модуль управления 68 и модуль ввода 69.

Модуль управления 68 содержит стабилизатор напряжения 66 (СH), последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 64 (ППЗУ), однокристальную электронную вычислительную машину 63 (ОЭВМ), устройство индикации 67 (УИ) и устройство согласования с локальной сетью 65 (УСЛС).

Стабилизатор напряжения 66 осуществляет преобразование напряжения +24 В от внешнего источника питания в напряжение +5 В и +24 В. Стабилизатор 66 состоит из двух стабилизаторов на +12 В и +5 В, соединенных последовательно, и обеспечивает УСЛС 65 напряжением питания +12 В, а ОЭВМ 63, ППЗУ 64, УСЛС 65 и УИ 67 напряжением питания +5 В.

ОЭВМ 63 реализует следующие функции:

- прием сообщений из внутренней локальной сети 25;

- передачу сообщений состояния входов ТС во внутреннюю локальную сеть 25;

- проверку работоспособности (диагностику) модуля ввода 69 (контрольные чтения нулей и единиц);

- запись и чтение адреса из ППЗУ 64.

УСЛС 65 предназначено для согласования сигналов внутренней локальной сети 25 с сигналами ОЭВМ 63.

ППЗУ 64 служит для хранения адреса устройства, даты и времени программирования. Обмен данными осуществляется по шине I²С.

УИ 67 позволяет визуально оценить работу блока РКП-ТС при приеме и передаче сообщений, а также при возникновении аварийных ситуаций в работе блока РКП-ТС (ошибки в диагностике модуля ввода 69, чтение адреса из ППЗУ 64).

Модуль ввода 69 каждого блока РКП-ТС выполнен в виде матрицы размером m×m, где m=6, состоящей из шести столбцов (Т0-Т5) и шести строк (10-15).

Матрица состоит из элементов гальванической развязки (70.1, 70.2,..., 70.20) и элементов контроля целостности входов-выходов ОЭВМ (71.1, 71.2,..., 71.16). Число элементов контроля целостности входов-выходов ОЭВМ меньше, чем число элементов гальванической развязки. В частном случае выполнения в модуле ввода, как показано на чертеже фиг.3, может быть 20 элементов гальванической развязки (ТС1, ТС2,..., ТС20) и 16 элементов контроля целостности входов-выходов ОЭВМ.

ТС1,..., ТС20 выполнены на оптопарах и осуществляют гальваническую развязку входных цепей. Вторичные цепи оптронных развязок собраны по схеме матричного ввода.

Элементы 70.1,..., 70.20 и 71.1,..., 71.16 расположены в матрице таким образом, что они образуют шесть строк и шесть столбцов матрицы.

Как видно из чертежа фиг.3, в первом столбце Т0 матрицы содержится три элемента гальванической развязки ТС1, ТС2, ТС3 (70.1, 70.2, 70.3) и три элемента контроля целостности (71.1, 71.2, 71.3), во втором столбце Т1 матрицы содержится три элемента гальванической развязки ТС4, ТС3, ТС6 (70.4, 70.5, 70.6) и три элемента контроля целостности (71.4, 71.5, 71.6), в третьем столбце Т2 матрицы содержится четыре элемента гальванической развязки ТС7, ТС8, ТС9, ТС10 (70.7, 70.8, 70.9, 70.10) и два элемента контроля целостности (71.7, 71.8), в четвертом столбце Т3 матрицы содержится четыре элемента гальванической развязки ТС 11, ТС12, ТС13, ТС14 (70.11, 70.12, 70.13, 70.14) и два элемента контроля целостности (71.9, 71.10), в пятом столбце Т4 матрицы содержится три элемента гальванической развязки ТС15, ТС 16, ТС17 (70.15, 70.16, 70.17) и три элемента контроля целостности (71.11, 71.12, 71.13), в шестом столбце Т5 матрицы содержится три элемента гальванической развязки ТС18, ТС19, ТС20 (70.18, 70.19, 70.20) и три элемента контроля целостности (71.14, 71.15, 71.16).

Как видно из чертежа фиг.3, в первой строке I0 матрицы элементы расположены в следующей последовательности: 71.1, 70.4, 70.7, 70.11, 70.15, 71.14, во второй строке I1 матрицы расположены элементы в следующей последовательности: 70.1, 71.4, 70.8, 70.12, 71.11, 70.18, в третьей строке I2 матрицы расположены элементы в следующей последовательности: 70.2, 70.5, 71.7, 71.9, 70.16, 70.19, в четвертой строке I3 матрицы расположены элементы в следующей последовательности: 71.2, 71.5, 71.8, 71.10, 71.12, 71.15, в пятой строке I4 матрицы расположены элементы в следующей последовательности: 70.3, 71.6, 70.9, 70.13, 71.13, 70.20, в шестой I5 строке матрицы расположены элементы в следующей последовательности: 71.3, 70.6, 70.10, 70.14, 70.17, 71.16.

ОЭВМ 63 настраивает шесть линий столбцов Т0-Т5 на вывод, а шесть линий строк I0-I5 на ввод. На пересечениях столбцов и строк находятся контролируемые сигналы (ТС1-ТС20) и диагностические сигналы “0” и “1” (диагностические нули и единицы). Сканирование столбцов производится последовательно путем установления логической “1” на линиях столбцов (Т0-Т5) и определением уровня на линиях строк (I0-I5). Время сканирования каждого столбца составляет 20 мс, а всей матрицы – 120 мс. При сканировании каждого столбца проверяются диагностические сигналы “0” и “1”, чем гарантируется исправность матрицы ввода (входы ОЭВМ реагируют на “0” и “1”).

Например: при считывании сигналов линии столбца Т0, ОЭВМ 63 выставляет логическую “1” (+5 B) на линии столбца Т0, а на линиях столбцов Т1-Т5 логический “0” (0В) и читает состояние линий строк I0-I5. При этом ОЭВМ 63 проверяет контрольные “0” и “1”, т.е. I0=“1”, а I3=I5=“0”. И кроме этого, ОЭВМ 63 проверяет сами информационные сигналы (ТС1-ТС3). Если на входе ТС1 присутствует напряжение 24 В, то оптрон открыт и уровень логической “1” проходит с Т0 в линию строку I1 (сигнал на линии строке I1=“1”). Если на входе ТС1 напряжение равно 0В, то оптрон закрыт и уровень логической “1” не проходит с Т0 в линию строку I1 (сигнал на линии строке I1 = “0”). Также осуществляется и для других сигналов линии столбца Т0 (ТС2, ТС3).

ОЭВМ 63 соединено с ППЗУ 64 двухпроводной шиной I²С. При старте ОЭВМ 63 считывает адрес блока, дату и время программирования. При необходимости ОЭВМ 63 записывает в ПИЗУ 64 новый адрес и дату установки.

УИ 67 состоит из 3 светодиодов: 2 зеленых, индицирующих прием и передачу сообщений по локальной сети, и 1 красного для индикации аварийного состояния блока.

Связь ОЭВМ 63 с УСЛС 65 осуществляется посредством линии соединения, содержащей два провода (прием и передача) (на чертеже фиг.3 эти два провода также объединены в одну линию). Два вывода ОЭВМ 63, к которым подсоединяется УСЛС 65, являются последовательными портами ввода-вывода и настраиваются (программируются) на универсальную последовательную асинхронную приемопередачу (USART).

УСЛС 65 преобразует импульсы длительностью 2 мкс и амплитудой до 12 В, поступающие из локальной сети, в ТТЛ уровень для ОЭВМ 63 при приеме и наоборот при передаче.

УСЛС 65 выполнено на основе RS-триггеров, а импульсный трансформатор, входящий в состав УСЛС 65, гальванически развязывает блок РКП-ТС от внутренней локальной сети 25.

Блок РКП-ТС работает по алгоритму, состоящему из основного цикла и двух подпрограмм, вызываемых по временным прерываниям.

Основной цикл заключает в следующем (фиг.8).

В этом цикле проверяется правильность функционирования блока РКП-ТС путем контроля прохождения в контрольных точках, для чего используется сторожевой таймер WDT, подпитка которого прекращается в случае нарушения прохождения счетчика команд по контрольным точкам. В основном цикле ОЭВМ 63 “подпитывает” сторожевой таймер WDT и увеличивает счетчик циклов. Очистка счетчика циклов происходит в прерываниях при приеме сообщений и при опросе матрицы модуля ввода 69 (контрольные точки). Если счетчик циклов не сбрасывается (нарушен алгоритм функционирования блока), то при увеличении счетчика циклов до определенной величины (счет приблизительно в течение одной минуты) прекращается "подпитка" WDT, что приводит к аппаратному перезапуску ОЭВМ 63. Так контролируется правильность реализации алгоритма и, в случае нарушения приблизительно через 1 минуту, произойдет перезапуск ОЭВМ 63.

При сканировании матрицы модуля ввода 69 производятся чтения диагностических “0” и “1”, в случае отказа (вместо “0” прочитана “1” или наоборот вместо “1” прочитан “0”) блокируются (устанавливаются в неопределенное состояние) все сигналы ТС, находящиеся в столбце и строке, где обнаружена ошибка.

Затем определяется наличие изменений и контролируется режим мигания входных сигналов ТС. Эти подпрограммы рассматриваются далее.

При наличии входного сообщения от РКП-Ц (т.е. обращение к блоку) формируется ответ в зависимости от типа запроса и передается во внутреннюю локальную сеть.

Цикл определений изменений. Определение изменений входных сигналов ТС осуществляется в прерывании. Прерывания следуют каждые 2,5 мс. Обработка одной группы - 20 мс. Каждый входной сигнал ТС контролируется 8 раз за период обработки группы. Входной сигнал ТС принимается за “1”, если из 8 прочитанных состояний входа хотя бы 3 равны “1” (для сигналов переменного тока 50 Гц). Текущее состояние сравнивается с предыдущим и при разнице устанавливается флаг об изменении входа ТС для обработки в основном цикле.

В подпрограмме "Определение изменений" (фиг.9), которая вызывается из основного цикла, проверяется наличие флага изменения (есть изменение состояния входа ТС). Если изменений нет, то происходит выход из подпрограммы. Если изменения есть, то сбрасывается флаг "изменение входа ТС", установленный в прерывании, и далее увеличивается счетчик изменений входа ТС (COUNT_TC). Счетчик сбрасывается в подпрограмме определения мигания один раз в 4 секунды.

Если изменение не первое (счетчик COUNT_TC ≠ 1) или установлен флаг мигания сигнала - выход из подпрограммы, а при условии что COUNT_TC = 1 и при немигающем сигнале ТС проверяется исправность матрицы ТС. При исправной матрице ТС, т.е. данный вход ТС не заблокирован, устанавливается флаг "передать изменение входа ТС". Считается, что произошло изменение входа ТС и при запросе изменений оно будет передано в РКП-Ц. При неисправной матрице модуля ввода 69 изменение передано не будет.

Далее определяется состояние входа ТС двухбитовым кодом (состояние ТС может быть: неопределенным - вход заблокирован - 00, состояние “0” - 01, состояние “1” - 10, состояние мигания - 11) и выход из подпрограммы.

Цикл определение мигания (см. фиг.10). Подпрограмма определения мигания вызывается один раз в 4 секунды. Период миганий 1,5 секунды (40 миганий в минуту). При таком интервале счета изменений и периоде мигания гарантировано будет не менее 5 изменений состояния входного сигнала ТС. Поэтому при устойчивом мигании сигнала на входе счетчик COUNT_TC в каждом цикле определения мигания будет иметь значения ≥ 5. Реализованы ветви алгоритма для случаев: начало режима мигания входного сигнала ТС попало в 4 секундный интервал, либо его завершение, или сбойные ситуации дребезг контактов, ложные срабатывания от помех.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в автоматизированных цифровых системах диспетчерского управления железнодорожным транспортом. Система содержит распределенные контролируемые пункты и центральный пункт управления с рабочим местом поездного диспетчера, объединенные внешней локальной сетью. Резервированный центральный блок управления каждого распределенного контролируемого пункта управления состоит из основного комплекта, резервного комплекта и модуля диагностики, которые связаны между собой. Каждый из упомянутых комплектов состоит из модуля управления и модуля связи. Модуль управления содержит однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), запоминающие устройства, устройства индикации, устройство сброса, устройство отображения, буфер ввода-вывода, устройство ввода, устройство согласования с локальной сетью, датчик температуры, счетчик времени, устройство преобразования интерфейса, устройство управления упомянутым комплектом и преобразователь напряжения. Технический результат - упрощение и сокращение цикла подготовки к сдаче в эксплуатацию, возможность непрерывного диагностирования элементов системы, уменьшение расхода материалов. 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Централизованная диспетчерская система с распределенными контролируемыми пунктами, содержащая распределенные контролируемые пункты и центральный пункт управления с рабочим местом поездного диспетчера, объединенные внешней локальной сетью, при этом каждый распределенный контролируемый пункт содержит блоки вывода сигналов телеуправления, блоки ввода сигналов телесигнализации, блоки ввода сигналов телеизмерения и резервированный центральный блок управления, предназначенный для связи по внешней локальной сети этого распределенного контролируемого пункта с другими контролируемыми распределенными пунктами и с упомянутым центральным пунктом управления, а также для связи по внутренней локальной сети с блоками вывода сигналов телеуправления, блоками ввода сигналов телесигнализации, блоками ввода сигналов телеизмерения, при этом в каждом распределенном контролируемом пункте резервированный центральный блок управления, блоки вывода сигналов телеуправления, блоки ввода сигналов телесигнализации и блоки ввода сигналов телеизмерения выполнены отдельными модулями, размещаемыми непосредственно, по крайней мере, на одном стативе, при этом резервированный центральный блок управления каждого распределенного контролируемого пункта управления состоит из основного комплекта, резервного комплекта и модуля диагностики, которые связаны между собой линией управления и шиной, каждый из упомянутых комплектов состоит из модуля управления и модуля связи, при этом модуль управления содержит однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), устройство индикации, устройство сброса, устройство отображения, буфер ввода-вывода, устройство ввода, устройство согласования с локальной сетью, датчик температуры, счетчик времени, устройство преобразования интерфейса, устройство управления упомянутым комплектом и преобразователь напряжения, который одним своим входом соединен с внешним источником питания, другим своим входом соединен с устройством управления упомянутым комплектом, а соответствующими выходами с соответствующими входами ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ, ОЭВМ, устройством индикации, устройством сброса, устройством отображения, буфером ввода-вывода, устройством ввода, устройством согласования с локальной сетью, датчиком температуры, счетчиком времени, устройством преобразования интерфейса и устройством управления упомянутым комплектом, вход устройства управления комплектом соединен с первым выходом ОЭВМ, вход сброса которой соединен с выходом устройства сброса, четвертый вход-выход ОЭВМ соединен с входом-выходом ППЗУ, второй выход ОЭВМ соединен со входом устройства индикации, вход-выход ПЗУ, вход-выход ОЗУ и вход-выход буфера ввода-вывода соединены посредством соответствующей шины с первым входом-выходом ОЭВМ, выход устройства ввода подключен к второму входу ОЭВМ, вход устройства ввода подключен к первому выходу буфера ввода-вывода, второй выход которого соединен с устройством отображения, вход-выход датчика температуры соединен с пятым входом-выходом ОЭВМ, вход-выход счетчика времени соединен с шестым входом-выходом ОЭВМ, второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом устройства преобразования интерфейса, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом преобразователя интерфейса соответствующего модуля связи, при этом в каждом модуле управления третий вход-выход устройства преобразования интерфейса модуля управления и вход-выход устройства управления упомянутым комплектом являются соответственно первым и вторым входами-выходами соответствующего комплекта, предназначенными для связи этого комплекта с линией управления и шиной, третий вход-выход ОЭВМ соединен с первым входом-выходом устройства согласования с локальной сетью, второй вход-выход которого является входом-выходом для подключения резервированного центрального блока управления к внутренней локальной сети, модуль связи, кроме упомянутого ранее преобразователя интерфейса, содержит также однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), устройство сброса, устройство индикации, модулятор, демодулятор, устройство согласования с каналом связи и устройство коммутации канала связи, вход-выход ОЗУ и вход-выход ПЗУ посредством соответствующей шины данных соединены с первым входом-выходом ОЭВМ, первый вход которой соединен с выходом устройства сброса, вход которого соединен с выходом преобразователя интерфейса, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом ОЭВМ, первый выход которой соединен со входом устройства индикации, второй выход ОЭВМ соединен со входом модулятора, выход которого соединен со входом устройства согласования с каналом связи, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом устройства коммутации канала связи, второй вход-выход которого является входом-выходом для подключения резервированного центрального блока управления к внешней локальной сети, вход демодулятора соединен с выходом устройства согласования с каналом связи, а выход демодулятора - с первым входом ОЭВМ, третий вход-выход которой соединен со входом-выходом ППЗУ, третий выход ОЭВМ соединен со вторым входом устройства коммутации канала связи, соответствующие входы ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ, ОЭВМ, устройства индикации, модулятора, демодулятора, устройства согласования с каналом связи, устройства коммутации канала связи и преобразователя интерфейса соединены с соответствующими выходами преобразователя напряжения соответствующего модуля управления, модуль диагностики содержит стабилизатор напряжения, ключ, устройство преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс, однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), устройство индикации, последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), матрица вывода, устройство согласования с локальной сетью и устройство согласования (УС), предназначенное для согласования блока вывода сигналов телеуправления с ОЭВМ, первый вход-выход устройства преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс является входом-выходом модуля диагностики, предназначенным для связи модуля диагностики с линией управления и шиной, выход устройства преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс соединен с управляющим входом ключа, который подает питание от внешнего источника питания на соответствующие входы стабилизатора напряжения и матрицы вывода, соответствующие выходы стабилизатора напряжения соединены с соответствующими входами устройства согласования с локальной сетью, ОЭВМ, УС, ППЗУ, устройства преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс и устройства индикации, второй информационный вход-выход устройства преобразования последовательного интерфейса в параллельный интерфейс соединен с первым входом-выходом ОЭВМ, второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом устройства согласования с локальной сетью, третий вход-выход ОЭВМ соединен с входом-выходом ППЗУ, первый выход ОЭВМ соединен с устройством индикации, первый вход ОЭВМ соединен с выходом УС, вход которого является входом для подключения соответствующего выхода одного из упомянутых блоков вывода сигналов телеуправления в режиме диагностики, второй выход ОЭВМ соединен со входом матрицы вывода, выход которой является выходом для подключения соответствующего входа одного из упомянутых v блоков ввода сигналов телесигнализации в режиме диагностики, второй вход-выход устройства согласования с локальной сетью соединен с внутренней локальной сетью модуля диагностики, к которой в режиме диагностики подключаются соответствующий вход-выход одного блока из упомянутых блоков ввода сигналов телесигнализации и соответствующий вход-выход одного блока из упомянутых блоков вывода сигналов телеуправления, каждый упомянутый блок ввода сигналов телесигнализации содержит модуль управления и модуль ввода, при этом модуль управления содержит однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), устройство согласования с локальной сетью, устройство индикации и стабилизатор напряжения, вход которого соединен с внешним источником питания, а соответствующие выходы - с соответствующими входами ППЗУ, устройства согласования с локальной сетью, устройства индикации и ОЭВМ, вход-выход ППЗУ соединен с первым входом-выходом ОЭВМ, второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом устройства согласования с локальной сетью, второй вход-выход которого является упомянутым соответствующим входом-выходом блока ввода сигналов телесигнализации для подключения этого блока ввода сигналов телесигнализации к внутренней локальной сети, первый выход ОЭВМ соединен со входом устройства индикации, модуль ввода выполнен в виде матрицы размером m x m, где m=6, состоящей из элементов гальванической развязки и элементов контроля целостности второго входа и второго выхода ОЭВМ, при этом число элементов контроля целостности второго входа и второго выхода ОЭВМ меньше чем число элементов гальванической развязки, первый вход каждого элемента гальванической развязки соединен с входом модуля ввода, являющимся упомянутым соответствующим входом блока ввода сигналов телесигнализации, вторые входы элементов гальванической развязки и входы элементов контроля целостности второго входа и второго выхода ОЭВМ, которые образуют 6 столбцов матрицы, соединены с вторым выходом ОЭВМ, выходы упомянутых элементов контроля целостности и выходы элементов гальванической развязки, которые образуют 6 строк матрицы, соединены с вторым входом ОЭВМ, при этом в каждом блоке ввода сигналов телесигнализации соответствующие входы элементов гальванической развязки и элементов контроля целостности второго входа и второго выхода ОЭВМ модуля ввода соединены с соответствующими выходами стабилизатора напряжения модуля управления, каждый блок вывода сигналов телеуправления содержит модуль управления и два модуля вывода, модуль управления содержит последовательное перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), устройство согласования с локальной сетью, однокристальную электронно-вычислительную машину (ОЭВМ), устройство индикации, первое и второе устройства контроля питания преобразователей энергии, восемь устройств контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов телеуправления (ТУ), десять элементов гальванической развязки и стабилизатор напряжения, соединенный входом с выходом внешнего источника питания, а соответствующими выходами - с соответствующими входами ППЗУ, устройства согласования с локальной сетью, ОЭВМ, устройства индикации, первого и второго устройств контроля питания преобразователей энергии, упомянутых устройств контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов ТУ и десяти элементов гальванической развязки, первый вход-выход ОЭВМ соединен со входом-выходом ППЗУ, второй вход-выход ОЭВМ соединен с первым входом-выходом устройства согласования с локальной сетью, второй вход-выход которого является упомянутым соответствующим входом-выходом для подключения блока вывода сигналов телеуправления к внутренней локальной сети, первый выход ОЭВМ соединен с устройством индикации, выходы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого устройств контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов ТУ и первого и второго устройств контроля питания преобразователя энергии посредством первой шины ввода-вывода соединены с первым входом ОЭВМ, первые входы первого и второго устройств контроля питания преобразователя энергии и упомянутых устройств контроля напряжения на выходах телеуправления блока вывода сигналов ТУ посредством второй шины ввода-вывода соединены со вторым выходом ОЭВМ, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого устройств контроля напряжения на выходах блока телеуправления вывода сигналов ТУ соединены с выходами первого и второго модулей выводов и соответствующим выходом модуля управления, являющимся выходом блока вывода сигналов телеуправления, входы десяти элементов гальванической развязки соединены посредством соответствующей шины с третьим выходом ОЭВМ, выходы с первого по пятый элементов гальванической развязки соединены соответственно с пятью входами первого модуля вывода, выходы с шестого по десятый элементов гальванической развязки соединены соответственно с пятью входами второго модуля вывода, каждый первый и второй модуль вывода состоит из ключа, n, где n=1+4, преобразователей энергии, n трансформаторов, n выпрямителей и n фильтров, управляющий вход ключа соединен с первым входом соответствующего модуля вывода, вход ключа соединен с внешним источником питания, выход ключа соединен с первыми входами n преобразователей энергии, вторые входы n преобразователей энергии соединены соответственно со второго по пятый входами соответствующего модуля вывода, выход каждого n-го преобразователя энергии соединен со входом n-го трансформатора, выход которого соединен со входом n-го выпрямителя, выход которого соединен со входом n-го фильтра, выходы n фильтров соединены с выходом соответствующего модуля вывода, при этом в каждом блоке вывода сигналов телеуправления соответствующий выход стабилизатора напряжения модуля управления соединен с соответствующими входами всех упомянутых преобразователей энергии первого и второго модулей вывода, выход ключа первого модуля вывода и выход ключа второго модуля вывода соединены с вторыми входами первого и второго устройств контроля питания преобразователя энергии соответственно.2. Система по п.1, в которой матрица вывода содержит девять ключей и двадцать развязывающих диодов, управляющие входы девяти ключей являются упомянутым входом матрицы вывода, к которому подключена ОЭВМ модуля диагностики, входы девяти ключей являются упомянутым соответствующим входом матрицы вывода, на который подается питание с ключа модуля диагностики, выход каждого ключа с первого по пятый соединен со входами соответствующих четырех развязывающих диодов, выходы двадцати развязывающих диодов и выходы с шестого по девятый ключей объединены и являются выходом матрицы вывода.3. Система по п.2, в которой блоки ввода сигналов телесигнализации, блоки вывода сигналов телеуправления и блоки ввода сигналов телеизмерения размещены на свободных местах стативов.4. Система по п.3, в которой на упомянутых стативах также расположены объекты контроля и управления.5. Система по п.2, в которой блоки ввода сигналов телесигнализации и блоки вывода сигналов телеуправления размещены как на свободных местах существующих стативов, так и на отдельных стативах.6. Система по п.2, в которой внутренняя локальная сеть является двухпроводной локальной сетью.7. Система по п.2, в которой устройство отображения модуля управления резервированного центрального блока управления представляет собой жидкокристаллический алфавитно-цифровой индикатор.8. Система по п.7, в которой жидкокристаллический индикатор состоит из 4 строк по 20 символов в каждой.9. Система по п.2, в которой устройство ввода модуля управления резервированного центрального блока управления представляет собой клавиатуру, состоящую из 16 клавиш.10. Система по п.2, в которой устройство индикации модуля управления резервированного центрального блока управления представляет собой три светодиода: красный, желтый, зеленый.11. Система по п.2, в которой счетчик времени модуля управления резервированного центрального блока управления предназначен для представления информации о текущем времени и текущей дате.12. Система по п.2, в которой устройство индикации модуля связи резервированного центрального блока управления состоит из семи светодиодов.