CN2169869Y

CN2169869Y - 监控系统自动切换机

Info

Publication number: CN2169869Y
Application number: CN 93228477
Authority: CN
Inventors: 王升晨; 尹介
Original assignee: DALIAN POWER ADMINISTRATION
Current assignee: DALIAN POWER ADMINISTRATION
Priority date: 1993-06-13
Filing date: 1993-06-13
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2003-06-13

Abstract

本实用新型涉及一种与监控系统配合实现自动检测判断监控系统在线运行设备故障和自动切除故障设备以及及时投入备用设备的自动切换机。它由接口电路、判据信号转换电路和切换逻辑电路构成，其中判据信号转换电路和切换逻辑电路是经接口电路与系统前后级设置相串接，以实现监控系统前后级之间相互发送判据信号和仲裁信号，即相互控制。本实用新型的特点是性能可靠、切换速度快、灵敏度高、无人监控和维护方便，特别适合于电力负荷监控系统和其它自动化监控系统使用。

Description

本实用新型涉及一种与监控系统配合实现自动检测判断监控系统在线运行设备故障和自动切除故障设备以及及时投入备用设备的自动切换机。它特别适合于电力负荷监控系统和其它双机或多机冗余备份自动化监控系统使用。

在监控系统中，当在线运行设备出现故障时，需要及时切除故障设备、投入备用设备，以保证监控系统始终处于正常工作状态。如电力负荷无线电监控系统中央站的主要设备是由数传电台，计算机和前置机构成。由于这些设备都存在一定的故障率，因此需要设置一套备用设备。目前，切除故障设备和投入备用设备的切换过程大都还是由人工控制切换，其切换机本身不能对监控系统进行自动检测，而是靠人来识别判断，并有选择地投切设备。其不足是：需要随机配备值班人员进行监视；由于监控设备属于智能化设备，发生故障和异常情况时，人工难以判断识别，易延误切换，导致数据丢失或造成其它损失，影响监控系统正常工作。

现在也有一种能够自动检测监控系统故障的切换机，它分别接受来自监控系统各运行设备预先设定的故障信号，经判断识别后，再发出切换信号至备用设备。由于该机只能识别预先设定的故障信号，而对于设有覆盖进去的故障则不奏效，因此它有一定的局限性。这种类型的切换机需要设置相对独立的识别和仲裁机构，其电路结构复杂，相应又增加了故障点。同时对于切换机自身的故障无法判断识别。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种灵敏、可靠，与监控系统配合实现系统各设备之间的相互判断识别故障设备、并能自动有选择地投入备用设备、切除故障设备的监控系统自动切换机。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：监控系统自动切换机是由接口电路、判据信号转换电路和切换逻辑电路构成。其中判据信号转换电路和切换逻辑电路经接口电路串接在监控系统前、后级运行和备用设备之间，即监控系统中互为输出判据信号和仲裁信号的前（或后）级运行和备用设备，其判据信号输出端分别与相应的判据信号转换电路的输入端相连接，该电路的输出端则与后（或前）级运行和备用设备的仲裁逻辑电路的输入端相连接，该电路的仲裁信号输出端则与切换逻辑电路的输入端相连接，切换逻辑电路的输出端则与前（或后）级运行和备用设备相连接，实现自动切除运行的故障设备，投入备用设备。上述过程是由前级或后级设备即为被控设备发出的判据信号经判据信号转换电路转换成便于识别的电信号后送至后级或前级设备即为主控设备，由主控设备进行判断识别，这里前、后级设备之间互为被控和主控。当主控设备发现被控设备的判据信号失效即变化时，立即启动切换逻辑，其仲裁信号即切换信号经切换逻辑电路送入被控设备，即刻投入备用设备，切除在线运行的故障设备。

所述的判据信号转换电路为可重复触发的单稳态电路。来自被控设备且与时间相关的脉冲信号即动态信号经单稳态电路转换成便于识别的稳定高电平信号后送入主控设备中进行判断识别。

所述的切换逻辑电路为具有二选一逻辑功能的逻辑开关电路。

本技术方案是在监控系统的前、后级设备包括运行设备和备用设备之间互设判据和仲裁，逻辑上两者完全对称，即互为主控与被控，当主控设备一旦发现被控设备的判据信号失效，立即启动切换逻辑，投切被控设备。考虑到监控系统的复杂性，可能出现了故障既有软件故障，也有硬件故障，靠设定信号则不能将软硬件故障全部覆盖，因此本方案提供的判据信号为能覆盖系统软硬件故障的动态信号，即是与时间相关的脉冲信号，如果被控设备送入单稳态电路的触发脉冲的触发周期小于该电路输出Q端输出脉冲的脉宽时，即可在Q端得到一稳定的高电平，该信号将作为运行正常信号送入主控设备。如果被控设备发出的触发脉冲停止或出现停顿时，输出Q端的电平发生翻转，该信号将作为运行正常信号失效被送入主控设备。主控设备接到此信号后，即到发出仲裁信号。由于该切换机是串接在前后级设备之间，并由其传送动态信号，因此该信号不但能反映出系统的软硬件的全部故障，同时还能利用运行信号的失效反映出切换机本身的故障。

为了简化逻辑结构，并确保其可靠性、本方案的切换逻辑采用二选一逻辑，即将切换逻辑电路的输入端并联，经二选一逻辑开关选择有效输入后，输出切换信号。

本实用新型与现有技术相比具有如下特点：

1.由于本自动切换机是串接在系统前、后级设备包括运行和备用设备之间，因此实现了系统设备之间的相互控制，即相互设置判据和仲裁逻辑。由于该机不需设置独立的仲裁逻辑，因此电路结构简单、减少了故障点，提高了系统的可靠性。

2.采用与时间相关的脉冲信号作为设备运行正常的判据信号，其故障覆盖面宽，可覆盖系统软、硬件故障和切换机的故障，同时该信号经单稳态电路转换，其输出信号便于识别判断。

3.自动切换速度快、时间短、灵敏度高，不会出现数据丢失现象，保证监控系统始终处于正常工作状态。

4.实现了无人监控和数据双备份。

5.切换机灵敏可靠，维护方便，不仅适用于电力负荷监控系统，亦适用于其它双机或多机备份冗余自动化监控系统。

图1为电力负荷监控系统设备之间的连接示意图。

图2为本实用新型用于传送由主机发出被控信号的原理框图。

图3为本实用新型用于传送由前置机发出被控信号的原理图。

图4为本实用新型数据传送通路的连接示意图。

图5为本实用新型的电路原理图。

下面结合附图作进一步详述：

本实施例给出了一种用于电力负荷监控系统的自动切换机，如图1所示，监控系统是由主机A、B、前置机A、B，数传电台A、B构成。上述系统采用并一串式结构，即主机A与B、前置机A与B、数传电台A与B相互并接后再通过自动切换机将主机与前置机，前置机与数传电台相互串接。

自动切换机主要是由接口电路、判据信号转换电路和二选一切换逻辑电路构成。其中接口电路包括接口XP和TTL与RS232之间的电平转换电路，它采用的是MC1488集成电路。判据信号转换电路为可重复触发的单稳态电路，它采用的是MC14538集成电路。二选一切换逻辑电路采用的是MC74LS257集成电路。可参见图5。

图2给出了主机为被控设备，前置机为主控设备的切换机传送信号原理框图。主机A、B与切换机，切换机与前置机A、B之间均用RS－－232标准接口连接。其中Tx、Rx端为数据连接通路，用以主机与前置机间的数据通讯。主机A或B可以同时向二台前置机A和B传送数据，也可以通过二选一逻辑选择来自前置机A或B中的任一台数据，见图4，同理，前置机中的任一台都可以同时接收来自两台主机的数据，也可以向两台主机（A、B）传送数据。采用这种连接方式可以做到数据双备份，以防止数据丢失。由主机A或B发出的与时间相关的连续脉冲信号即设备运行正常的数据信号，经接口XP₁DSR端或XP₂DSR端送入切换机判据信号转换电路中，它将输出一稳定的高电平经接口XP₈DS₁或DS₂端和XP₉DS₁或DS₂端将该信号送入前置机A和B中，如果主机输出的是非正常运行的判据信号，即脉冲信号跳变或停顿时，判据信号转换电路的输出端信号发生翻转，前置机接到此信号后立即启动切换逻辑，其仲裁信号将通过接口XP₈DT₁A或DT₂A端和XP₉DT₁B或DT₂B端送入二选一切换逻辑电路中，由其发出切换信号经接口XP₁或XP₂的DTR端至主机，投入备用主机，切除故障主机。

图3给出了前置机为被控设备，主机为主控设备的切换机传送信号原理图，前置机的数据通过来切换机接口XP₈、XP₉的输出端TX1A和TX1B、TX2A和TX2B经二选一逻辑开关74LS257，分别经接口XP₁的TX₁端和XP₂的TX₁端送至主机A和主机B。由前置机A、B发出的与时间相关的连续脉冲信号即运行正常的判据信号经接口XP₈和XP₉的FEPA端送入二选一逻辑74LS257选择有效输出后再经接口XP₁和XP₂的RTS端送入主机串行口的CTS端。如果主机的仲裁逻辑发现前置机故降，即发出仲裁信号，由主机串行口RTS端经切换机接口XP₁或XP₂的CTS端送入切换逻辑电路中，由其发出信号至前置机。

上述设备不论是在线运行设备还是备用设备均同时接收和发送数据。做到数据双备份。

由于数传电台为非智能设备，不宜设置仲裁逻辑，它的投切由前置机来控制。

本实用新型采用了与时间相关的连续脉冲信号作为判据信号，当设备出现诸如设备失电故障；由于硬件故障使程序无法正常运行时；当程序运行过程中出现软件错误（如程序环境异常以及任何任务模块违反时限原则出现超时错误等），判据信号都将发生变化，因此判据信号转换电路的输出信号则将发生跳变。

图5是由图5A、图5B两幅图构成。在图5A、图5B中给出了其中几根连接线的对接点A、A¹，B、B′……M、M′，N、N¹，将上述对接点重合后，即成一幅整体图。

结合切换机的电路原理图（见图5）对切换机的工作过程进行描述，假设主机A在线运行，主机B处于离线备用状态，当主机A发生故障时，原来由主机串行口DTR端发出送至切换机接口XP₁DSR端的脉冲信号消失，那么经接口电路中的D₄（MC1489）进行RS－－232至TTL电平转换连至判据信号转换电路D₉（MC14538）输入端4（A）端的脉冲信号同样消失，随即该电路输出端7（Q）的电平立即发生翻转，这时前置机通过接口XP₈和XP₉上的9端（DS₁）接收到这个信号，立即发出切换信号，由接口XP₈和XP₉上的11端DT2A和DT2B送入二选一切换逻辑电路D₆74LS257的输入端2、3，由其选择当前有效输出的前置机，再经输出端4和接口电路中TTL－－232电平转换电路D₂M1488输入端12、13端和输出端11端以及接口XP₂的20端DTR送入主机B的DSR输入端，主机B接收该信号后，其软件控制主机投入运行，完成切换。同时该机将从DTR端发出设备正常运行的判据信号，经切换机接口XP₂的DSR端和D₅（MC1489）电平转换至判据信号转换电路D₉（MC 14538）的输入端12，然后再经接口XP₈、XP₉送入前置机。

同理，假设前置机A在线运行，那么从接口XP₈和XP₉的17端引出的前置机运行正常的判据信号（该信号是由前置机发出脉冲，经前置机板上的转换电路转换成稳定电平）分别送至二选一切换逻辑电路中D₆74LS257的13端和14端，由其选择当前有效输出前置机A的信号，并从相应的输出端12输出FEPA信号，经接口电路中的D₂MC1488和XP₁、XP₂的4和5端送入主机。如果前置机A出现故障，判据信号失效，主机接收到该电平的跳变，随即由在线主机发出切换指令，经切换机的接口CTS端和D₄或D₅MC1489电平转换送入D₈MC14538的11端，经该电路转换成等宽的切换脉冲输出至D147407的输入端11，由其输出端12输出信号至接口XP₅的11端（HFEP）（XP₅为连接显示面板的接口），触发显示板上的触发器后从XP₅的17端得到的前置机有效输出控制信号PEPA／D由低变高，并分别送入由D₆74LS257、D₇74LS257、D₁₃74LS257组成的前置机有效输出切换逻辑电路中，将前置机的有效输出由A切换至B。值得注意的是切换前置机的有效输出，不仅要切换前置机与主机的连线Tx、DTR、DTS，还需切换前置机与数传电台的连线，这些输出线包括数传电台收发控制信号线APTT／BPTT和送往数传电台的调制信号线TxCA／TXCB，见图3。这些功能是由D₇74LS257和D₁₆MC14066完成的。本实施例中的前置机判据信号的转换是由其本身的转换电路实现，目的是为了可降低切换机的成本。

Claims

1、监控系统自动切换机，其特征在于它由接口电路、判据信号转换电路和切换逻辑电路构成，其中判据信号转换电路和切换逻辑电路经接口电路串接在监控系统前后级运行和备用设备之间，即监控系统中互为输出判据信号和仲裁信号的前(或后)级运行和备用设备，其判据信号输出端分别与相应的判据信号转换电路的输入端相连接，该电路的输出端则与后(或前)级运行和备用设备的仲裁逻辑电路的输入端相连接，该电路的仲裁信号输出端则与切换逻辑电路的输入端相连接，切换逻辑电路的输出端则与前(或后)级运行和备用设备相连接。

2、根据权利要求1所述的监控系统自动切换机，其特征在于所述的判据信号转换电路为可重复触发的单稳态电路。

3、根据权利要求1所述的监控系统自动切换机，其特征在于所述的切换逻辑电路为具有二选一逻辑功能的逻辑开关电路。