RU137837U1

RU137837U1 - CONTROL SYSTEM OF DISCRETE SIGNAL SOURCES AND COMMUNICATION LINES

Info

Publication number: RU137837U1
Application number: RU2013142384/08U
Authority: RU
Inventors: Сергей Гаврилович Синичкин; Сергей Александрович Манцеров; Сергей Валентинович Куликов; Игорь Владимирович Гусев
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Система контроля состояния дискретных источников сигналов и линии связи, на одном конце которой подключены источник питания и контрольное устройство объекта управления, на другом - контакт датчика и блок контроля, включающий делители, которые с одной стороны подключены соответственно к началам прямого и обратного проводов линии связи, а с другой стороны к первому выводу источника питания в составе блока контроля, второй вывод этого источника питания подключен к концу обратного провода линии связи, выходы делителей подключены к входам микроконтроллера, выход которого соединен с элементом индикации состояния линии и дискретного датчика, отличающаяся тем, что делители блока контроля содержат резисторы с последовательно включенными светодиодами оптронов, причем два таких делителя содержат светодиоды, включенные в противоположных направлениях и подключенные к началу прямого провода линии связи, а третий делитель подключен к началу обратного провода линии связи, а выходы оптронов делителей подключены к дискретным входам микроконтроллера.A system for monitoring the state of discrete signal sources and a communication line, at one end of which a power source and a control device of the control object are connected, at the other end, a sensor contact and a control unit, including dividers, which on one side are connected respectively to the beginning of the direct and return wires of the communication line, and on the other hand, to the first output of the power source as part of the control unit, the second output of this power source is connected to the end of the return wire of the communication line, the outputs of the dividers are connected to the inputs of a microcontroller, the output of which is connected to an element for indicating the status of the line and a discrete sensor, characterized in that the dividers of the control unit contain resistors with series-connected optocoupler LEDs, and two such dividers contain LEDs that are connected in opposite directions and connected to the beginning of the direct wire of the communication line, and the third divider is connected to the beginning of the return wire of the communication line, and the outputs of the optocouplers of the dividers are connected to the discrete inputs of the microcontroller.

Description

Полезная модель относится к области автоматического управления технологическим оборудованием, в том числе, дистанционного управления технологическим и испытательным оборудованием, непосредственное обслуживание которого затруднено (оборудование для перекачки нефти и газа, оборудование атомной промышленности, оборудование горной промышленности и др.)The utility model relates to the field of automatic control of technological equipment, including remote control of technological and testing equipment, the direct maintenance of which is difficult (equipment for pumping oil and gas, nuclear equipment, mining equipment, etc.)

В этом случае средство формирования команд управления - источник сигнала (например, кнопка или переключатель) находятся на пульте управления ПУ, который может быть удален от объекта управления ОУ (на котором расположены исполнительные элементы ИЭ) на значительные расстояния [Ильин В.А. Телеконтроль и телеуправление. М. ”Энергия”, 1969 г.]. При этом команды управления передаются по кабельной линии, проводники которой подключаются на ПУ и ОУ через клеммные соединители.In this case, the means of generating control commands — the signal source (for example, a button or switch) are located on the control panel of the control unit, which can be removed from the control object of the control unit (on which the actuating elements of the IE are located) for considerable distances [V. Ilyin Telecontrol and telecontrol. M. "Energy", 1969]. In this case, control commands are transmitted via a cable line, the conductors of which are connected to the control panel and the op amp via terminal connectors.

Особенно важна роль дистанционного управления при передаче команд, связанных с обеспечением безопасности объекта управления. При этом должна быть уверенность, что линия исправна и команда от пульта управления будет получена и исполнена средствами объекта управления.The role of remote control is especially important when transmitting commands related to ensuring the security of the control object. At the same time, there must be confidence that the line is operational and the command from the control panel will be received and executed by means of the control object.

Поэтому необходимо обеспечить постоянный контроль состояния не только дискретного источника сигнала (кнопка, переключатель) но и линии связи, по которой передается сигнал от указанных источников. Причем для ускорения восстановления линии в случае ее обрыва, желательно по результатам контроля указывать какой из двух проводов линии (прямой или обратный) оборван. Контроль состояния линии позволяет повысить достоверность оценки состояния дискретного источника сигнала.Therefore, it is necessary to ensure constant monitoring of the state of not only a discrete signal source (button, switch) but also the communication line through which the signal from these sources is transmitted. Moreover, to accelerate the restoration of the line in the event of its breakage, it is advisable to indicate according to the results of the control which of the two wires of the line (direct or reverse) is broken. Monitoring the status of the line allows you to increase the reliability of assessing the status of a discrete signal source.

В качестве прототипа может быть принята система контроля состояния дискретных источников сигналов (пат. РФ №129689, G08C 19/18, 2012 г.), содержащая дискретный датчик, подключенный одним выводом к источнику импульсов, состоящему из источника питания, транзисторного ключа и генератора импульсов, другим выводом к началу линии связи, на другом конце которой через формирователь подключен вход контрольного устройства объекта управления, отличающаяся тем, что в нее введен блок контроля линии связи, содержащий два делителя, которые с одной стороны подключены, соответственно, к началам первого и второго проводов линии связи, а с другой стороны к первому выводу источника питания в составе блока контроля линии связи, второй вывод этого источника питания подключен к концу второго провода линии связи, причем делители подключены к контролируемой линии связи, соответственно, первым и вторым, в составе делителей, ключами, входы которых подключены к выходу второго элемента задержки цепочки из трех элементов задержки, вход первого элемента задержки подключен к выходу источника импульсов, а выход первого элемента задержки подключен к входам установки в ”единицу” двух триггеров, входы установки в «ноль» которых подключены, соответственно, к выходам двух элементов ”ИЛИ”, один из входов которых подключен к выходам, соответственно, первого и второго делителей, а другой - к кнопке сброса, выходы триггеров подключены к входам дешифратора, один из входов дешифратора подключен к выходу третьего элемента задержки, а три выхода дешифратора подключены, соответственно, к входам установки в ”единицу” трех триггеров, каждый из которых соответствует определенному дефекту линии, входы установки в ”ноль” которых подключены к кнопке сброса, а выходы триггеров подключены к входам индикатора состояния линии.As a prototype, a state monitoring system for discrete signal sources (US Pat. RF No. 129689, G08C 19/18, 2012) may be adopted, comprising a discrete sensor connected by a single output to a pulse source consisting of a power source, a transistor switch, and a pulse generator , another conclusion to the beginning of the communication line, at the other end of which through the shaper the input of the control device of the control object is connected, characterized in that a control unit of the communication line is introduced into it, containing two dividers, which are connected on one side terms, respectively, to the beginnings of the first and second wires of the communication line, and on the other hand, to the first output of the power source as part of the control unit of the communication line, the second output of this power source is connected to the end of the second wire of the communication line, and the dividers are connected to the monitored communication line, accordingly, the first and second, as part of the dividers, keys whose inputs are connected to the output of the second delay element of the chain of three delay elements, the input of the first delay element is connected to the output of the pulse source, and the output of the first delay element is connected to the installation inputs to the “unit” of two triggers, the installation zero inputs of which are connected, respectively, to the outputs of the two “OR” elements, one of the inputs of which is connected to the outputs of the first and second dividers, and the other - to the reset button, the outputs of the triggers are connected to the inputs of the decoder, one of the inputs of the decoder is connected to the output of the third delay element, and the three outputs of the decoder are connected, respectively, to the installation inputs of the “unit” of three triggers, each of which corresponds to defect exists a certain line, inputs of "zero" are connected to the reset button and trigger outputs are connected to inputs of the indicator line state.

К недостаткам прототипа следует отнести то, что состояния дискретного источника сигнала ДИС и проводников линии контролируются разными контрольными устройствами. Так состояние ДИС определяется на входе контрольного устройства объекта управления, т.е. по сигналу на конце линии связи, что затрудняет объективную оценку состояния ДИС.The disadvantages of the prototype should include the fact that the state of the discrete signal source of the DIS and line conductors are controlled by different control devices. So the state of the DIS is determined at the input of the control device of the control object, i.e. by the signal at the end of the communication line, which complicates an objective assessment of the state of the DIS.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.These shortcomings are eliminated by the proposed solution.

Решаемая задача - повышение достоверности оценки состояния источника сигнала и линии связи.The task at hand is to increase the reliability of assessing the state of the signal source and the communication line.

Технический результат заключается в том, что блок контроля обеспечивает не только контроль состояния линии связи на обрыв с указанием конкретного оборванного провода, но и непосредственный контроль состояния дискретного источника сигнала, что позволяет производить отдельно оценку состояния источника сигнала и состояния проводников линии связи.The technical result consists in the fact that the control unit provides not only a monitoring of the state of the communication line for an open circuit with an indication of a specific dangling wire, but also direct monitoring of the state of the discrete signal source, which allows a separate assessment of the state of the signal source and the state of the communication line conductors.

Это достигается тем, что в системе контроля состояния дискретных источников сигналов и линии связи, на одном конце которой подключен источник питания и контрольное устройство объекта управления, на другом - контакт датчика и блок контроля, включающий делители, которые с одной стороны подключены, соответственно, к началам прямого и обратного проводов линии связи, а с другой стороны к первому выводу источника питания в составе блока контроля, второй вывод этого источника питания подключен к концу обратного провода линии связи, выходы делителей подключены к входам микроконтроллера, выход которого соединен с элементом индикации состояния линии и дискретного датчика, делители блока контроля содержат резисторы с последовательно включенными светодиодами оптронов, причем два таких делителя содержат светодиоды, включенные в противоположных направлениях, и подключенные к началу прямого провода линии связи, а третий делитель подключен к началу обратного провода линии связи, а выходы оптронов делителей подключены к дискретным входам микроконтроллера.This is achieved by the fact that in the state monitoring system of discrete signal sources and communication lines, at one end of which a power source and a control device of the control object are connected, at the other end is a sensor contact and a control unit including dividers, which are connected, on the one hand, to the beginning of the direct and return wires of the communication line, and on the other hand, to the first output of the power source as part of the control unit, the second output of this power source is connected to the end of the return wire of the communication line, divides the outputs lei are connected to the inputs of the microcontroller, the output of which is connected to the line status and discrete sensor, the dividers of the control unit contain resistors with LEDs of optocouplers connected in series, and two such dividers contain LEDs that are connected in opposite directions and connected to the beginning of the direct wire of the communication line, and the third divider is connected to the beginning of the return wire of the communication line, and the outputs of the optocouplers of the dividers are connected to the discrete inputs of the microcontroller.

Принципиальная схема системы контроля (фиг. 1) содержит двухпроводную линию связи 1 в составе прямого провода ”А” и обратного ”Б”, на одном конце которой подключен источник питания 2 и контрольное устройство 3 объекта управления 4, на другом - контакт датчика 5 (например, кнопка) пульта управления 6 и блок контроля 7, который содержит делители 8, 9 и 10, которые с одной стороны подключены, соответственно, к началам прямого ”А” и обратного ”Б” проводов линии связи, а с другой стороны к первому выводу источника питания 11 в составе блока контроля с напряжением равным половинному значению напряжения источника питания 2 объекта управления 4, второй вывод источника питания 11 подключен к концу обратного провода "Б" линии связи 1, выходы 12, 13, 14 делителей подключены, соответственно, к входам микроконтроллера 15, выход которого соединен с элементом индикации 16 состояния линии и дискретного датчика, причем делители 8, 9 и 10 блока контроля 7 содержат резисторы 17, 18, 19 с последовательно включенными светодиодами оптронов 20, 21, 22, причем светодиоды оптронов 20 и 22 в делителях 8 и 10 подключены в противоположных направлениях и эти делители 8 и 10 подключены к началу прямого провода ”А” линии связи, а третий делитель 9 подключен к началу обратного провода ”Б” линии связи, а выходы оптронов делителей подключены к дискретным входам микроконтроллера 15. Сопротивления резисторов 17, 18 и 19 выбирают много больше сопротивления контрольного устройства 3 объекта управления 4 (например, обмотки реле исполнительного элемента)Schematic diagram of the control system (Fig. 1) contains a two-wire communication line 1 consisting of a direct wire “A” and a return “B”, at one end of which a power supply 2 and a control device 3 of the control object 4 are connected, and on the other, a contact of the sensor 5 ( for example, the button) of the control panel 6 and the control unit 7, which contains dividers 8, 9 and 10, which are connected on the one hand to the beginning of the direct “A” and reverse “B” wires of the communication line, and on the other hand to the first output power source 11 in the control unit with n voltage equal to half the voltage value of the power source 2 of the control object 4, the second output of the power source 11 is connected to the end of the return wire "B" of communication line 1, the outputs 12, 13, 14 of the dividers are connected, respectively, to the inputs of the microcontroller 15, the output of which is connected to the element indications 16 of the state of the line and the discrete sensor, wherein the dividers 8, 9 and 10 of the control unit 7 comprise resistors 17, 18, 19 with the optocouplers 20, 21, 22 LEDs connected in series, the LEDs of the optocouplers 20 and 22 in the dividers 8 and 10 being connected in the opposite direction In these directions, these dividers 8 and 10 are connected to the beginning of the direct wire “A” of the communication line, and the third divider 9 is connected to the beginning of the return wire “B” of the communication line, and the outputs of the optocouplers of the dividers are connected to the digital inputs of the microcontroller 15. Resistors 17, 18 and 19 choose much more resistance of the control device 3 of the control object 4 (for example, the relay coil of the actuator)

В таблице представлена зависимость кода на выходах оптронов делителей от состояния элементов канала (провода “А” и “Б” линии связи и контакт дискретного датчика)The table shows the dependence of the code at the outputs of the optocouplers of the dividers on the state of the channel elements (wire “A” and “B” of the communication line and the contact of the discrete sensor)

Система контроля работает следующим образом.The control system operates as follows.

В исходном состоянии (обрывы в цепях проводов ”А” и ”Б” отсутствуют и контакт датчика 5 не замкнут) проходят токи через светодиод оптрона 20 (к резистору 17 и светодиоду оптрона 20 приложено напряжение +12 В, как разность напряжений источника питания 2 объекта управления 4 (24 В) и источника питания 11 блока контроля 7 (12 В) и светодиод оптрона 21 (к резистору 18 и светодиоду оптрона 21 приложено напряжение 12 В источника питания 11 блока контроля 7). Ток через светодиод оптрона 22 не проходит (он заперт). При этом транзисторы оптронов 20 и 21 оказываются открытыми (за счет засветки от соответствующих светодиодов), а оптрона 22 закрытым. На выходах оптронов 20, 21, 22 присутствуют сигналы со значениями 0-0-1, как показано в таблице.In the initial state (there are no breaks in the circuits of wires “A” and “B” and the contact of the sensor 5 is not closed), currents pass through the LED of the optocoupler 20 (+12 V is applied to the resistor 17 and the LED of the optocoupler 20, as the voltage difference between the power supply of 2 objects control 4 (24 V) and power supply 11 of the control unit 7 (12 V) and the LED of the optocoupler 21 (a voltage of 12 V of the power supply 11 of the control unit 7 is applied to the resistor 18 and the LED of the optocoupler 21). Current does not pass through the LED of the optocoupler 22 (it locked). In this case, the transistors of the optocouplers 20 and 21 are open (due to illumination from the corresponding LEDs), and the optocoupler is closed 22. At the outputs of the optocouplers 20, 21, 22 there are signals with values 0-0-1, as shown in the table.

При обрыве провода ”А” ток через светодиод оптрона 20 не проходит и кодовая комбинация сигналов на выходах оптронов будет 1-0-1.When the wire “A” is broken, the current through the LED of the optocoupler 20 does not pass and the code combination of the signals at the outputs of the optocouplers will be 1-0-1.

При обрыве провода "Б" не будет проходить ток через светодиод оптрона 21, его транзистор оказывается не засвечен и кодовая комбинация сигналов на выходах оптронов будет 0-1-1.If the wire “B” is broken, no current will pass through the LED of the optocoupler 21, its transistor will not be illuminated and the code combination of the signals at the outputs of the optocouplers will be 0-1-1.

При обрывах проводов ”А” и ”Б” выходная комбинация сигналов будет 1-1-1.If the wires “A” and “B” are broken, the output signal combination will be 1-1-1.

При замкнутом контакте датчика 5 ток проходит через светодиоды оптронов 21 и 22 (светодиод оптрона 20 заперт) и выходная кодовая комбинация будет иметь вид 1-0-0.With the closed contact of the sensor 5, the current passes through the LEDs of the optocouplers 21 and 22 (the LED of the optocoupler 20 is locked) and the output code combination will be 1-0-0.

Таким образом, выходной код однозначно определяется состояниями проводов ”А” и ”Б” и контакта датчика 5. Значение кода поступает на дискретные входы микроконтроллера, обрабатывается последним и с его выхода выдается на элемент индикации 16 сообщение о состоянии элементов канала. Такое сообщение через интерфейс RS-232 может поступать на ЭВМ.Thus, the output code is uniquely determined by the states of the wires “A” and “B” and the contact of the sensor 5. The value of the code is transmitted to the digital inputs of the microcontroller, processed by the latter, and from its output, an indication of the state of the channel elements is sent to indication element 16. Such a message through the RS-232 interface can be received on a computer.

Предлагаемая система контроля позволяет непрерывно автоматически контролировать целостность проводов ”А” и ”Б” линии связи, определять обрывы проводов с выделением конкретного проводника, в том числе из-за нарушения контактов клеммных соединителей (окисление, неустойчивый контакт), а также фиксировать замкнутое состояние дискретного источника сигнала пульта управления (кнопки).. При этом микроконтроллером формируются сообщения, соответствующие рассмотренным состояниям канала управления, которые передаются на элемент индикации или ЭВМ для оператора и могут быть использованы для архивации и формирования аварийных сигналов для обслуживающего персонала. Непрерывность контроля источника сигнала и линии связи значительно повышает надежность работы канала управления в целом.The proposed monitoring system allows you to continuously automatically monitor the integrity of the wires “A” and “B” of the communication line, to determine wire breaks with the allocation of a specific conductor, including due to a violation of the contacts of the terminal connectors (oxidation, unstable contact), as well as to fix the closed state of the discrete the signal source of the control panel (buttons) .. In this case, the microcontroller generates messages corresponding to the considered states of the control channel, which are transmitted to the indication element and and a computer for the operator and can be used for archiving and generating alarm messages to service personnel. Continuity of control of the signal source and the communication line significantly increases the reliability of the control channel as a whole.

Анализ аналогов показывает, что предлагаемое решение соответствует критерию ”новизна”, а проведенные испытания подтверждают его промышленную применимость.The analysis of analogues shows that the proposed solution meets the criterion of “novelty”, and the tests carried out confirm its industrial applicability.

Claims

A system for monitoring the state of discrete signal sources and a communication line, at one end of which a power source and a control device of the control object are connected, at the other end, a sensor contact and a control unit, including dividers, which on one side are connected respectively to the beginning of the direct and return wires of the communication line, and on the other hand, to the first output of the power source as part of the control unit, the second output of this power source is connected to the end of the return wire of the communication line, the outputs of the dividers are connected to the inputs of a microcontroller, the output of which is connected to an element for indicating the status of the line and a discrete sensor, characterized in that the dividers of the control unit contain resistors with series-connected optocoupler LEDs, and two such dividers contain LEDs that are connected in opposite directions and connected to the beginning of the direct wire of the communication line, and the third divider is connected to the beginning of the return wire of the communication line, and the outputs of the optocouplers of the dividers are connected to the discrete inputs of the microcontroller.