RU68723U1 - Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами - Google Patents
Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессамиInfo
- Publication number
- RU68723U1 RU68723U1 RU2007100983/22U RU2007100983U RU68723U1 RU 68723 U1 RU68723 U1 RU 68723U1 RU 2007100983/22 U RU2007100983/22 U RU 2007100983/22U RU 2007100983 U RU2007100983 U RU 2007100983U RU 68723 U1 RU68723 U1 RU 68723U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- information
- voltage
- functional
- input
- micromodule
- Prior art date
Links
Landscapes
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами, содержащий объединенные через локальную вычислительную сеть Ethernet рабочие станции, автоматизированные рабочие места и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин и также объединенные через Ethernet контроллеры на базе промышленных компьютеров, предназначенные для сбора и обработки информации от контролируемых устройств через функциональные модули ввода, решения диагностических задач, выдачи управляющих команд функциональным модулям вывода, а также для обмена информацией через Ethernet с системами верхнего уровня. Комплекс отличается тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения достоверности контроля, надежности и помехоустойчивости распределенной системы функциональных модулей в условиях жесткой электромагнитной обстановки, дополнительно содержит связанные с контроллерами по стандартному последовательному интерфейсу центральные концентраторы связи, соединенные двухпроводной линией с цепью аналогичных удаленных периферийных концентраторов связи, входящих в состав локальных подсистем и, в свою очередь, связанных по стандартному последовательному интерфейсу с центральными концентраторами информации этих локальных подсистем. Концентраторы информации содержат порты для подключения аналогичных дополнительных концентраторов информации по линиям связи типа «токовая петля» с синхронным способом обмена информацией, а каждый из концентраторов информации имеет наборное поле для
подключения функциональных измерительных и управляющих микромодулей ввода/вывода, обмен информацией с которыми микропроцессорный элемент концентратора информации производит по синхронной локальной шине имеющей матричную структуру. Каждый из широкого набора функциональных микромодулей, предназначенных для контроля дискретных и измерения напряжения (постоянного, переменного, импульсного, высокочастотного, высокочастотного в селективном режиме) аналоговых сигналов, содержит микропроцессорный элемент, а система электропитания контроллеров, центральных концентраторов связи и каждой локальной подсистемы содержит развязывающие трансформаторы, устройства защиты от электрических перегрузок и помех по сети питания и блоки бесперебойного питания с преобразователями напряжения для питания устройств комплекса. Функциональные микромодули имеют функции измерения временных характеристик импульсных и кодированных сигналов и передачи осциллограмм аналоговых сигналов по запросу оператора.
11 з.п. ф-лы.
Description
Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования, мониторинга устройств и управления технологическими процессами.
Область техники
Данное техническое решение относится к автоматизированным системам контроля, диагностики и управления технологическими процессами общего назначения, а в частности - к средствам автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и систем железнодорожной автоматики и управления технологическими процессами, например, в системе горочной автоматической централизации, системе диспетчерской централизации перегонов.
Уровень техники
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели является комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления технологическими процессами (патент на изобретение №2279117, опубликован 27.06.2006.).
Недостатками прототипа являются:
- ограниченный набор функциональных модулей, не позволяющий полностью реализовать функции предлагаемой полезной модели;
- системная шина VME-bus является высокоскоростным многопроводным интерфейсом ограниченной протяженности (несколько десятков сантиметров), и требует размещения в едином конструктиве, т.е. не обладает высокой помехоустойчивостью;
- использование системной шины VME-bus для связи между контроллерами и функциональными модулям и не позволяет строить распределенную систему, дающую возможность приблизить модули ввода/вывода к
контролируемым цепям/сигналам и тем самым повысить достоверность контроля, помехоустойчивость и надежность системы;
- ограниченный набор устройств не позволяет строить комплексы, содержащие локальные подсистемы распределенные на участках протяженностью в десятки километров.
Сущность технического решения
Известный комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами, содержит объединенные через локальную вычислительную сеть (ЛВС) Ethernet рабочие станции, автоматизированные рабочие места (АРМы) и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ) и также объединенные через Ethernet контроллеры на базе промышленных компьютеров, предназначенные для сбора и обработки информации от контролируемых устройств через функциональные модули ввода, решения диагностических задач, выдачи управляющих команд функциональным модулям вывода, а также для обмена информацией через Ethernet с системами верхнего уровня.
Целью предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей и повышение достоверности контроля, надежности и помехоустойчивости распределенной системы функциональных модулей в условиях жесткой электромагнитной обстановки.
Для получения данного технического результата комплекс дополнительно содержит связанные с контроллерами по стандартному последовательному интерфейсу центральные концентраторы связи, соединенные двухпроводной линией с цепью аналогичных удаленных периферийных концентраторов связи, входящих в состав локальных подсистем и, в свою очередь, связанных по стандартному последовательному интерфейсу с центральными концентраторами информации этих локальных подсистем, при этом, концентраторы информации содержат порты для
подключения аналогичных дополнительных концентраторов информации по линиям связи типа «токовая петля» с синхронным способом обмена информацией, а каждый из концентраторов информации имеет наборное поле для подключения функциональных измерительных и управляющих микромодулей ввода/вывода, обмен информацией с которыми микропроцессорный элемент концентратора информации производит по синхронной локальной шине имеющей матричную структуру, при этом, каждый функциональный микромодуль содержит микропроцессорный элемент, а система электропитания контроллеров, центральных концентраторов связи и каждой локальной подсистемы содержит развязывающие трансформаторы, устройства защиты от электрических перегрузок и помех по сети питания и блоки бесперебойного питания с преобразователями напряжения для питания устройств комплекса.
Концентраторы связи, предназначенные для приема/передачи и модуляции/демодуляции цифровой информации в надтональном спектре частот, содержат процессорный модуль и два фильтра, включаемые в разрыв действующей двухпроводной линии связи, работающей в низкочастотном или тональном спектре частот, при этом, фильтры соединены между собой для пропуска низкочастотной составляющей, а концентраторы связи имеют функцию двунаправленной ретрансляции информации, поступающей по линии связи.
При использовании для передачи информации между локальными подсистемами и контроллером оптоволоконных линий связи, в качестве концентраторов связи используется стандартное оборудование, предназначенное для работы с оптоволоконными линиями связи и имеющее порт стандартного последовательного интерфейса.
Концентратор информации включает в себя управляющий модуль, содержащий микропроцессорный элемент, предназначенный для обмена информацией с устройствами, подключенными к соответствующим портам, сбора и обработки данных, поступающих по локальной мультиплексной
шине от микромодулей ввода/вывода, подключаемых к этой шине через наборное поле, и преобразователь напряжения, предназначенный для питания соответствующими напряжениями элементов схемы модуля, микромодулей ввода/вывода и гальванически изолированных портов модуля, при этом, наборное поле концентраторов информации имеет размер 5х5 мест для подключения до 25 одноместных по типоразмеру микромодулей ввода/вывода, номенклатура которых включает в себя одно, двух и трехместные микромодули.
Функциональный микромодуль аналогового ввода ММА1П, предназначенный для измерения средневыпрямленного значения напряжения одного сигнала постоянного, выпрямленного и импульсного тока с возможностью измерения временных характеристик (длительностей) импульсных и кодированных сигналов, содержащий импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания элементов схемы микромодуля, прецизионный элемент стабилизации напряжения, микропроцессорный элемент, последовательно соединенные дифференциальный (с защитно-нормирующим делителем напряжения на входе) и масштабирующий операционные усилители для образования двух поддиапазонов измерения, входы первого из которых являются входами канала, а выходы обоих соединены с входами микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление средневыпрямленного значения напряжения входного сигнала в интервале кратном периоду частоты наиболее вероятной помехи, кроме этого, микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
Функциональный микромодуль аналогового ввода ММА1С, предназначенный для измерения среднеквадратического значения напряжения одного сигнала переменного тока частотой 25, 50, 75 Гц с
возможностью измерения временных характеристик (длительностей) импульсных и кодированных сигналов, отличается от ММА1П тем, что дополнительно содержит второй прецизионный элемент стабилизации напряжения для образования средней точки операционных усилителей, а один из входов дифференциального усилителя подключен к входному делителю через разделительный конденсатор.
Функциональный микромодуль аналогового ввода ММА1У, предназначенный для измерения переменной (среднеквадратического значения) и постоянной (средневыпрямленного значения) составляющих напряжения сигнала с составляющей переменного тока частотой 25, 50, 75 Гц, отличается от ММА1С тем, что второй операционный усилитель также включен по дифференциальной схеме, а его входы подключены к входному делителю непосредственно.
Функциональный микромодуль аналогового ввода ММА2, предназначенный для измерения среднеквадратического значения напряжения высокочастотного (400-30000 Гц) аналогового сигнала (в том числе - амплитудно-манипулированного), содержащий импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания элементов схемы микромодуля, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания, микропроцессорный элемент, схему прецизионного выпрямления высокочастотного напряжения с выдачей среднеквадратического значения сигнала, подключенной входами к защитно-нормирующему делителю напряжения, входы которого являются входами канала, а выход схемы прецизионного выпрямления через масштабирующий операционный усилитель соединен с входом микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление среднеквадратического значения входного сигнала в интервале кратном периоду амплитудной манипуляции входного сигнала и периоду наиболее вероятной помехи (50 Гц), кроме этого микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для
синхронизации и обмена информацией с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
Функциональный микромодуль аналогового ввода ММА2С, предназначенный для измерения среднеквадратического значения напряжения переменного тока сигналов частоты 400-800 Гц (преимущественно сигналов тональных рельсовых цепей кодированных импульсами переменного тока частоты 25, 50, 75 Гц) в селективном режиме и одновременным измерением параметров (в том числе - временных) низкочастотной составляющей этих же сигналов, содержащий импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания элементов схемы микромодуля, два прецизионных элемента стабилизации - напряжения питания и средней точки операционных усилителей, цифровой сигнальный микропроцессорный элемент, дифференциальный усилитель, входы которого являются входами канала, а выход подключен к активному полосовому фильтру и фильтру нижних частот, выходы которых соединены с входами микропроцессорного элемента, производящего аналого-цифровое преобразование, цифровую обработку полученных отсчетов с использованием методов, обеспечивающих селективный выбор по частоте, вычисление значений напряжений, временных параметров и определение кодов входного сигнала, кроме этого микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
Функциональные микромодули ввода дискретных сигналов ММД (2-х, 5-ти или 11-ти канальные по числу контролируемых сигналов и, соответственно, одно, двух или трехместные по типоразмеру), содержащие микропроцессорный элемент, предназначенный для предварительной обработки информации о входных дискретных сигналах (в том числе - определение длительностей и кодов импульсных и кодированных сигналов) и синхронного обмена информацией с управляющим модулем концентратора
информации через элементы цепей связи, и каналы ввода дискретных сигналов, входные цепи которых содержат последовательно соединенные резистор, диод, стабилитрон, предназначенный для отсечки помех, и элемент гальванической оптронной развязки.
Функциональный микромодуль вывода МДВУ, содержащий микропроцессорный элемент, связанный входом и выходом с элементами цепей для синхронного обмена информацией с управляющим модулем концентратора информации, а два других выхода микропроцессорного элемента подключены к оптоэлектронным или электромеханическим реле, выходы которых являются выходными каналами микромодуля.
Функциональный микромодуль ММСИ предназначенный для измерения общего сопротивления изоляции двухпроводных цепей при подключении к одному проводу, содержащий импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания микромодуля, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания, микропроцессорный элемент, два выхода которого подключены к управляемому им преобразователю напряжения, выход которого является тестовым источником напряжения, один полюс которого соединен с цепью заземления, второй - с общим проводом источника питания и, через два последовательно соединенных резистора, с одним из проводов контролируемой цепи, при этом, параллельно первому резистору, являющемуся токовым шунтом, подключена цепь из трех последовательно соединенных масштабирующих операционных усилителей для образования трех поддиапазонов измерения, а параллельно тестовому источнику напряжения подключен операционный усилитель с делителем напряжения на входе, причем, выходы всех операционных усилителей соединены с входами микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление общего сопротивления изоляции контролируемой двухпроводной цепи в интервале кратном периоду частоты наиболее вероятной помехи, кроме этого, микропроцессорный элемент
подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведена обобщенная структурная схема автоматизированной системы на базе комплекса программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами, где:
1 - серверы, автоматизированные рабочие места (АРМы) и системы верхнего уровня;
2 - локальная сеть Ethernet;
3 - двухпроводная линия связи;
4 - центральный пункт комплекса;
5 - концентратор связи центрального пункта;
6 - фильтр концентраторов связи;
7 - процессорный модуль концентраторов связи;
8 - контроллер на базе промышленных компьютеров;
9 - преобразователь напряжения DC-DC (=24/=5V);
10 - устройство защиты от перенапряжений по сети питания;
11 - устройство индикации;
12 - источник бесперебойного питания (батарейный);
13 - преобразователь напряжения AC-DC (~220/=24V);
14 - локальная подсистема;
15 - концентратор связи (периферийный);
16 - центральный концентратор информации локальной подсистемы;
17 - входы/выходы функциональных микромодулей;
18 - источник бесперебойного питания (конденсаторный);
19 - устройства комплекса, расположенные в отдельных шкафах локальной подсистемы;
20 - концентратор информации (дополнительный).
На фиг.2 приведена структурная схема концентратора связи, где:
1 - двухпроводная линия связи;
2 - фильтр;
3 - процессор концентратора связи;
4 - входы/выходы порта последовательного интерфейса.
На фиг.3 приведена структурная схема концентратора информации, где:
1 - управляющий модуль;
2 - гальванически изолированный порт стандартного последовательного интерфейса (RS232/RS485);
3 - микропроцессорный элемент;
4 - порты с оптронной развязкой для связи с дополнительными концентраторами информации по линиям связи типа "токовая петля";
5 - преобразователь напряжения;
6 - наборное поле;
7 - разъемы для установки функциональных микромодулей.
На фиг.4 приведена структурная схема функционального микромодуля ММА1П ввода аналогового сигнала постоянного тока, где:
1 - защитно-нормирующий делитель напряжения;
2 - входной дифференциальный операционный усилитель;
3 - масштабирующий операционный усилитель;
4 - микропроцессорный элемент;
5 - схема с оптронной развязкой для связи с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации;
6 - прецизионный стабилизатор напряжения;
7 - импульсный трансформатор с выпрямителем на выходе.
На фиг.5 приведена структурная схема функционального микромодуля ММА1С ввода аналоговых сигналов переменного тока, где:
1 - защитно-нормирующий делитель напряжения;
2 - дифференциальный операционный усилитель с конденсатором на входе;
3 - масштабирующий операционный усилитель;
4 - микропроцессорный элемент;
5 - схема с оптронной развязкой для связи с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации;
6 - прецизионные стабилизаторы напряжения;
7 - импульсный трансформатор с выпрямителем на выходе.
На фиг.6 приведена структурная схема функционального микромодуля ММА1У, предназначенного для измерения переменной и постоянной составляющих аналогового сигнала, где:
1 - защитно-нормирующий делитель напряжения;
2 - дифференциальный операционный усилитель с конденсатором на входе;
3 - дифференциальный операционный усилитель;
4 - микропроцессорный элемент;
5 - схема с оптронной развязкой для связи с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации;
6 - прецизионный стабилизатор напряжения;
7 - импульсный трансформатор с выпрямителем на выходе.
На фиг.7 приведена структурная схема функционального микромодуля ММА2, где:
1 - защитно-нормирующий делитель напряжения;
2 - схема прецизионного выпрямления напряжения высокочастотного сигнала с выдачей среднеквадратического значения;
3 - масштабирующий операционный усилитель;
4 - микропроцессорный элемент;
5 - схема с оптронной развязкой для связи с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации;
6 - прецизионный элемент стабилизации напряжения;
7 - импульсный трансформатор с выпрямителем на выходе.
На фиг.8 приведена структурная схема функционального микромодуля ММА2С, предназначенного для измерения среднеквадратического значения напряжения переменного тока сигналов частоты 400-800 Гц (преимущественно сигналов тональных рельсовых цепей кодированных импульсами переменного тока частоты 25, 50, 75 Гц) в селективном режиме и одновременного измерения параметров (в том числе - временных) низкочастотной составляющей этих же сигналов, где:
1 - входной дифференциальный операционный усилитель;
2 - активный полосовой фильтр;
3 - фильтр нижних частот;
4 - микропроцессорный элемент;
5 - схема с оптронной развязкой для связи с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации;
6 - прецизионный стабилизатор напряжения;
7 - импульсный трансформатор с выпрямителем на выходе.
На фиг.9 представлена структурная схема функционального микромодуля ввода дискретных сигналов ММД, где:
1 - группы входов, входные цепи которых содержат последовательно соединенные резистор, диод, стабилитрон, предназначенный для отсечки помех, и элемент гальванической оптронной развязки;
2 - микропроцессорный элемент;
3 - цепи связи с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
На фиг.10 приведена структурная схема функционального микромодуля вывода МДВУ, где:
1 - два выходных каскада, включающие в себя оптоэлектронные или электромеханические реле;
2 - микропроцессорный элемент;
3 - цепи связи с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
На фиг.11 представлена структурная схема функционального микромодуля ММСИ, предназначенного для измерения общего сопротивления изоляции двухпроводной линии, где:
1 - сопротивления изоляции двухпроводной линии;
2 - защитно-нормирующий делитель;
3 - защитно-нормирующий резистор;
4 - первый резистор делителя, являющийся токовым шунтом;
5 - делитель напряжения тестового источника;
6 - тестовый источник напряжения;
7 - масштабирующие операционные усилители;
8 - микропроцессорный элемент;
9 - схема с оптронной развязкой для связи с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации;
10 - прецизионный элемент стабилизации напряжения;
11 - импульсный трансформатор с выпрямителем на выходе.
Осуществление полезной модели
Автоматизированные системы на базе заявляемого комплекса аппаратно-программных средств автоматизации технического диагностирования и
мониторинга устройств и управления технологическими процессами реализуется как система диагностирования и контроля устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) в системах электрической централизации на железнодорожном транспорте. Основное назначение комплексов - непрерывное диагностирование и мониторинг работы устройств СЦБ (сигнализации, централизации и блокировки) на станциях и в сигнальных установках (включая переезды), расположенных на перегонах между станциями на расстояниях порядка километра друг от друга, а также выявление отказов и предотказных состояний и автоматизация технического обслуживания устройств СЦБ. Такой комплекс находится на стадии испытаний опытного образца (название разработки - "ИВК-ТДМ") и предназначен для расширения функциональных возможностей системы АДК-СЦБ (автоматизации диагностирования и контроля устройств СЦБ) в части устройств ЖАТ перегонов.
Достоинством автоматизированных систем, построенных на базе заявляемого комплекса программно-аппаратных средств, является распределенная система локальных подсистем с возможностью обмена информацией по действующим линиям связи, позволяющая приблизить устройства контроля и измерения к датчикам и источникам сигналов, уменьшая влияние помех и повышая точность измерений, достоверность контроля и надежность управления, кроме этого, широкая номенклатура функциональных микромодулей с микропроцессорными элементами высокой степени интеграции позволяет легко адаптировать локальные подсистемы и программно-аппаратный комплекс в целом к любой конфигурации.
Достижение данного технического результата обеспечивается применением в распределенной конфигурации локальных подсистем концентраторов связи, работающих в надтональном спектре частот, по действующим линиям связи (при отсутствии выделенных линий), концентраторов информации с наращиваемой структурой через порты связи типа «токовая петля» с синхронным бит-последовательным способом
приема/передачи данных, а также широкой номенклатурой функциональных микромодулей, устанавливаемых на наборном поле концентраторов информации в любой конфигурации и обменивающихся информацией с управляющим модулем концентратора по синхронной локальной шине с матричной структурой организации связи. Помехозащищенность данной системы обмена информацией дополнительно обеспечивается применением в каждом функциональном модуле/микромодуле, в том числе и в концентраторе связи, современных микропроцессорных элементов высокой степени интеграции, позволяющих использовать сложные помехоподавляющие алгоритмы обработки сигналов и протоколы обмена данными.
Прикладное программное обеспечение комплекса, функционирующее в операционной системе QNX позволяет решать поставленные задачи в реальном масштабе времени. Встроенное программное обеспечение микромодулей и концентраторов информации производит различного рода вычисления, предварительную обработку сигналов, решает алгоритмические задачи, связанные с взаимозависимостями сигналов, и, в целом, повышает производительность комплекса. Защита информации на всех этапах передачи между концентратором информации и промышленным компьютером обеспечивается применением циклических кодов CRC в качестве контрольной суммы, а для команд управления дополнительно - повторной выдачей при несовпадении возвращенных данных.
Примером построения автоматизированной системы на базе комплекса программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами может служить система АДК-СЦБ с интегрированным в нее комплексом ИВК-ТДМ, внедряемая на сети железных дорог ОАО РЖД.
На фиг.1 приведена обобщенная структурная схема автоматизированной системы на базе комплекса программно-аппаратных
средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами ИВК-ТДМ.
Аппаратные средства ИВК-ТДМ имеют модульный принцип построения и выполнены в виде следующих конструктивно законченных составных частей:
- контроллера(ов) на базе промышленного компьютера, предназначенного(ых) для накопления и обработки информации, поступающей по каналам ввода от устройств СЦБ, протоколирования работы станционного комплекса, принятия диагностических решений о состоянии устройств СЦБ, обмена информацией с системами диспетчерской централизации, с комплексами и с АРМами системы АДК-СЦБ. Количество контроллеров определяется рабочим проектом и в общем случае составляет один контроллер на один перегон между станциями;
- устройств электропитания, содержащих: развязывающий трансформатор, устройства защиты от электрических перегрузок и помех по сети питания, блоки бесперебойного питания (ББП), обеспечивающие электропитание при потере гарантированного питания на объекте и при переключении фидеров, а также преобразователи напряжения для питания контроллеров, концентраторов и функциональных модулей/микромодулей, при этом блоки ББП на перегонах в связи с работой в расширенном температурном диапазоне выполнены на конденсаторных батареях, имеющих небольшую, но достаточную емкость для передачи сообщения о перебоях в электропитании;
- оборудования локальной сети Ethernet, предназначенного для подключения контроллеров и АРМов комплекса ИВК-ТДМ к системам верхнего уровня, в частности, к системе АДК-СЦБ. Состав оборудования локальной сети определяется рабочим проектом;
- функциональных микромодулей, назначение которых приведено в описании сущности заявляемой полезной модели и пояснено чертежами (фиг.4 - фиг.11).
Ввод и первичная обработка дискретных и аналоговых сигналов устройств объекта автоматизации происходит под управлением концентратора информации. Система связи с микромодулями является синхронной и организована следующим образом (пример организации связей - позиция 6 на фиг.3).
Управляющий модуль концентратора информации имеет 5 линий передачи и 5 линий приема цифровых данных. По линиям передачи концентратор информации может посылать команды и биты синхронизации. Микромодуль ввода/вывода, получивший и расшифровавший команду, на каждый импульс последующей синхронизации передает один бит информации на одну из линий приема. Управляющий модуль воспринимает информацию, которая для надежности передается несколько раз подряд в цикле, в конце цикла приема производит проверку значений напряжений аналоговых сигналов по нормалям, записанным в память, формирует передаваемый буфер, включающий в себя информацию о состоянии дискретных сигналов, о соответствии нормам аналоговых сигналов, собственную диагностическую информацию, в том числе о качестве связи с каждым микромодулем, значения напряжений части аналоговых сигналов (передача полного набора значений напряжений аналоговых сигналов в рассматриваемом варианте реализации комплекса происходит в расширенном цикле). При передаче этого сообщения в концентратор связи и далее - в промышленный компьютер оно дополняется информацией о номере сообщения, номере локальной подсистемы, длине сообщения и контрольной суммой CRC.
В комплексе ИВК-ТДМ кроме стационарных АРМов, которые могут быть как автономными, так и входящими в состав системы верхнего уровня (например, АДК-СЦБ), предусматривается мобильный АРМ на базе персонального компьютера типа "Notebook" с программным обеспечением позволяющим производить отладку комплекса, получать интересующую информацию, изменять конфигурацию конкретной локальной подсистемы.
При этом мобильный АРМ имеет возможность подключения к любому уровню комплекса: к сети Ethernet, к промышленному компьютеру контроллера, к концентраторам связи и к концентраторам информации.
Как дополнительная функция, в комплексе ИВК-ТДМ предусматривается передача осциллограмм контролируемых аналоговых сигналов по запросу оператора.
Применение элементов высокой степени интеграции и оригинальность конструкции концентратора информации позволила получить очень высокую плотность монтажа как по площади, так и по объему. Например, размеры корпуса одноместного микромодуля составляют 15,7×16,0×88,5 мм.
Помехозащищенность комплекса, точность и достоверность измерений и контроля, надежность управления подтверждены предварительными заводскими испытаниями, испытаниями на электромагнитную совместимость (для технических средств класса III с функционированием по классу А в условиях жесткой электромагнитной обстановки - Испытательный Центр ЖАТ ПГУ ПС, г.Санкт-Петербург, декабрь 2005 г.).
Claims (12)
1. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами, содержащий объединенные через локальную вычислительную сеть (ЛВС) Ethernet рабочие станции, автоматизированные рабочие места (АРМы) и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ) и также объединенные через Ethernet контроллеры на базе промышленных компьютеров, предназначенные для сбора и обработки информации от контролируемых устройств через функциональные модули ввода, решения диагностических задач, выдачи управляющих команд функциональным модулям вывода, а также для обмена информацией через Ethernet с системами верхнего уровня, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения достоверности контроля, надежности и помехоустойчивости распределенной системы функциональных модулей в условиях жесткой электромагнитной обстановки, дополнительно содержит связанные с контроллерами по стандартному последовательному интерфейсу центральные концентраторы связи, соединенные двухпроводной линией с цепью аналогичных удаленных периферийных концентраторов связи, входящих в состав локальных подсистем и, в свою очередь, связанных по стандартному последовательному интерфейсу с центральными концентраторами информации этих локальных подсистем, при этом концентраторы информации содержат порты для подключения аналогичных дополнительных концентраторов информации по линиям связи типа «токовая петля» с синхронным способом обмена информацией, а каждый из концентраторов информации имеет наборное поле для подключения функциональных измерительных и управляющих микромодулей ввода/вывода, обмен информацией с которыми микропроцессорный элемент концентратора информации производит по синхронной локальной шине имеющей матричную структуру, при этом каждый функциональный микромодуль содержит микропроцессорный элемент, а система электропитания контроллеров, центральных концентраторов связи и каждой локальной подсистемы содержит развязывающие трансформаторы, устройства защиты от электрических перегрузок и помех по сети питания и блоки бесперебойного питания с преобразователями напряжения для питания устройств комплекса.
2. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что концентраторы связи, предназначенные для приема/передачи и модуляции/демодуляции цифровой информации в надтональном спектре частот, содержат процессорный модуль и два фильтра, включаемые в разрыв действующей двухпроводной линии связи, работающей в низкочастотном или тональном спектре частот, при этом фильтры соединены между собой для пропуска низкочастотной составляющей, а концентраторы связи имеют функцию двунаправленной ретрансляции информации, поступающей по линии связи.
3. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что при использовании для передачи информации между локальными подсистемами и контроллером оптоволоконных линий связи, в качестве концентраторов связи используется стандартное оборудование, предназначенное для работы с оптоволоконными линиями связи и имеющее порт стандартного последовательного интерфейса.
4. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что концентратор информации включает в себя управляющий модуль, содержащий микропроцессорный элемент, предназначенный для обмена информацией с устройствами, подключенными к соответствующим портам, сбора и обработки данных, поступающих по локальной мультиплексной шине от микромодулей ввода/вывода, подключаемых к этой шине через наборное поле, и преобразователь напряжения, предназначенный для питания соответствующими напряжениями элементов схемы модуля, микромодулей ввода/вывода и гальванически изолированных портов модуля, при этом наборное поле концентраторов информации имеет размер 5×5 мест для подключения до 25 одноместных по типоразмеру микромодулей ввода/вывода, номенклатура которых включает в себя одно, двух и трехместные микромодули.
5. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный микромодуль аналогового ввода ММА1П, предназначенный для измерения средневыпрямленного значения напряжения одного сигнала постоянного, выпрямленного и импульсного тока с возможностью измерения временных характеристик (длительностей) импульсных и кодированных сигналов, содержащий импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания элементов схемы микромодуля, прецизионный элемент стабилизации напряжения, микропроцессорный элемент, последовательно соединенные дифференциальный (с защитно-нормирующим делителем напряжения на входе) и масштабирующий операционные усилители для образования двух поддиапазонов измерения, входы первого из которых являются входами канала, а выходы обоих соединены с входами микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление средневыпрямленного значения напряжения входного сигнала в интервале кратном периоду частоты наиболее вероятной помехи, кроме этого, микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
6. Функциональный микромодуль аналогового ввода ММА1С по п.5, предназначенный для измерения среднеквадратического значения напряжения одного сигнала переменного тока частотой 25, 50, 75 Гц с возможностью измерения временных характеристик (длительностей) импульсных и кодированных сигналов, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй прецизионный элемент стабилизации напряжения для образования средней точки операционных усилителей, а один из входов дифференциального усилителя подключен к входному делителю через разделительный конденсатор.
7. Функциональный микромодуль аналогового ввода ММА1У по п.6, предназначенный для измерения переменной (среднеквадратического значения) и постоянной (средневыпрямленного значения) составляющих напряжения сигнала с составляющей переменного тока частотой 25, 50, 75 Гц, отличающийся тем, что второй операционный усилитель также включен по дифференциальной схеме, а его входы подключены к входному делителю непосредственно.
8. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный микромодуль аналогового ввода ММА2, предназначенный для измерения среднеквадратического значения напряжения высокочастотного (400-30000 Гц) аналогового сигнала (в том числе - амплитудно-манипулированного), содержащий импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания элементов схемы микромодуля, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания, микропроцессорный элемент, схему прецизионного выпрямления высокочастотного напряжения с выдачей среднеквадратического значения сигнала, подключенной входами к защитно-нормирующему делителю напряжения, входы которого являются входами канала, а выход схемы прецизионного выпрямления через масштабирующий операционный усилитель соединен с входом микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление среднеквадратического значения входного сигнала в интервале кратном периоду амплитудной манипуляции входного сигнала и периоду наиболее вероятной помехи (50 Гц), кроме этого, микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
9. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный микромодуль аналогового ввода ММА2С, предназначенный для измерения среднеквадратического значения напряжения переменного тока сигналов частоты 400-800 Гц (преимущественно сигналов тональных рельсовых цепей кодированных импульсами переменного тока частоты 25, 50, 75 Гц) в селективном режиме и одновременным измерением параметров (в том числе - временных) низкочастотной составляющей этих же сигналов, содержащий импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания элементов схемы микромодуля, два прецизионных элемента стабилизации - напряжения питания и средней точки операционных усилителей, цифровой сигнальный микропроцессорный элемент, дифференциальный усилитель, входы которого являются входами канала, а выход подключен к активному полосовому фильтру и фильтру нижних частот, выходы которых соединены с входами микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, цифровую обработку полученных отсчетов с использованием методов, обеспечивающих селективный выбор по частоте, вычисление значений напряжений, временных параметров и определение кодов входного сигнала, кроме этого, микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
10. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональные микромодули ввода дискретных сигналов ММД (2-, 5- или 11-канальные по числу контролируемых сигналов и, соответственно, одно, двух или трехместные по типоразмеру), содержащие микропроцессорный элемент, предназначенный для предварительной обработки информации о входных дискретных сигналах (в том числе - определение длительностей и кодов импульсных и кодированных сигналов) и синхронного обмена информацией с управляющим модулем концентратора информации через элементы цепей связи, и каналы ввода дискретных сигналов, входные цепи которых содержат последовательно соединенные резистор, диод, стабилитрон, предназначенный для отсечки помех, и элемент гальванической оптронной развязки.
11. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный микромодуль вывода МДВУ, содержащий микропроцессорный элемент, связанный входом и выходом с элементами цепей для синхронного обмена информацией с управляющим модулем концентратора информации, а два других выхода микропроцессорного элемента подключены к оптоэлектронным или электромеханическим реле, выходы которых являются выходными каналами микромодуля.
12. Комплекс программно-аппаратных средств по п.1, отличающийся тем, что включает в себя функциональный микромодуль ММСИ, предназначенный для измерения общего сопротивления изоляции двухпроводных цепей при подключении к одному проводу, содержащий импульсный трансформатор для обеспечения гальванически изолированного питания микромодуля, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания, микропроцессорный элемент, два выхода которого подключены к управляемому им преобразователю напряжения, выход которого является тестовым источником напряжения, один полюс которого соединен с цепью заземления, второй - с общим проводом источника питания и, через два последовательно соединенных резистора, с одним из проводов контролируемой цепи, при этом параллельно первому резистору, являющемуся токовым шунтом, подключена цепь из трех последовательно соединенных масштабирующих операционных усилителей для образования трех поддиапазонов измерения, а параллельно тестовому источнику напряжения подключен операционный усилитель с делителем напряжения на входе, причем выходы всех операционных усилителей соединены с входами микропроцессорного элемента, обеспечивающего аналого-цифровое преобразование, вычисление общего сопротивления изоляции контролируемой двухпроводной цепи в интервале кратном периоду частоты наиболее вероятной помехи, кроме этого, микропроцессорный элемент подключен к цепям с элементами гальванической развязки для синхронизации и обмена информацией с микропроцессорным элементом управляющего модуля концентратора информации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007100983/22U RU68723U1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007100983/22U RU68723U1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU68723U1 true RU68723U1 (ru) | 2007-11-27 |
Family
ID=38960938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007100983/22U RU68723U1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU68723U1 (ru) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486578C2 (ru) * | 2011-09-16 | 2013-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ построения системы сообщений многоуровневой несимметричной транспортной системы |
| RU2486584C2 (ru) * | 2011-09-16 | 2013-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) | Способ построения иерархической системы сетевого взаимодействия виртуальных рабочих мест |
| RU2491598C1 (ru) * | 2009-11-27 | 2013-08-27 | Сани Хэви Интегрейтед Коул Майнин Эквипмент Ко., Лтд. | Централизованная система управления при помощи ручки для транспортировочной челночной вагонетки на переменном токе |
| RU2525108C1 (ru) * | 2013-04-22 | 2014-08-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "27 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Система поиска уязвимости критически важных объектов сложных социально-технических систем |
| RU2641384C1 (ru) * | 2016-12-27 | 2018-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)" | Система безопасного мониторинга и диагностики систем управления железнодорожной автоматикой |
| RU180856U1 (ru) * | 2017-02-14 | 2018-06-28 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Автоматизированное информационное устройство дистанционного контроля параметров опасных объектов |
| RU2665700C2 (ru) * | 2013-09-03 | 2018-09-04 | Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх | Устройство и способ для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети |
| RU2685109C1 (ru) * | 2018-07-11 | 2019-04-16 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала |
| RU2755879C1 (ru) * | 2021-02-01 | 2021-09-22 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Автоматизированная система управления технологическими процессами |
-
2007
- 2007-01-09 RU RU2007100983/22U patent/RU68723U1/ru active
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491598C1 (ru) * | 2009-11-27 | 2013-08-27 | Сани Хэви Интегрейтед Коул Майнин Эквипмент Ко., Лтд. | Централизованная система управления при помощи ручки для транспортировочной челночной вагонетки на переменном токе |
| RU2486578C2 (ru) * | 2011-09-16 | 2013-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ построения системы сообщений многоуровневой несимметричной транспортной системы |
| RU2486584C2 (ru) * | 2011-09-16 | 2013-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) | Способ построения иерархической системы сетевого взаимодействия виртуальных рабочих мест |
| RU2525108C1 (ru) * | 2013-04-22 | 2014-08-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "27 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Система поиска уязвимости критически важных объектов сложных социально-технических систем |
| RU2665700C2 (ru) * | 2013-09-03 | 2018-09-04 | Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх | Устройство и способ для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети |
| RU2641384C1 (ru) * | 2016-12-27 | 2018-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)" | Система безопасного мониторинга и диагностики систем управления железнодорожной автоматикой |
| RU180856U1 (ru) * | 2017-02-14 | 2018-06-28 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Автоматизированное информационное устройство дистанционного контроля параметров опасных объектов |
| RU2685109C1 (ru) * | 2018-07-11 | 2019-04-16 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала |
| RU2755879C1 (ru) * | 2021-02-01 | 2021-09-22 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Автоматизированная система управления технологическими процессами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU68723U1 (ru) | Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации технического диагностирования и мониторинга устройств и управления технологическими процессами | |
| CN109525285B (zh) | 一种具有电网拓扑感知功能的电力线载波通信模块 | |
| CN109238449B (zh) | 一种多通道噪声远程无线监测装置 | |
| KR101140277B1 (ko) | 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템 | |
| JP6762408B2 (ja) | ２ワイヤ・ループを伴うフィールドバス・ネットワーク | |
| CN103761856A (zh) | 一种数据监测的采集器 | |
| US20170097379A1 (en) | Method of measuring the energy consumption of the branches of an electrical network and measurement equipment implementing said method | |
| RU61438U1 (ru) | Комплекс аппаратно-программных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами | |
| CN207652390U (zh) | 高速公路光伏电站智能化管理监控平台 | |
| CN102931731A (zh) | 适用于变电站直流电源的综合智能监控系统 | |
| CN211402560U (zh) | 一种物联型低压设备监测终端 | |
| CN115993502A (zh) | 一种交直流避雷器用在线监测装置 | |
| CN210157187U (zh) | 一种通过电力线路传输数据信号的环境监测设备 | |
| RU2700302C1 (ru) | Способ и устройство для удаленного мониторинга и технической диагностики железнодорожных устройств автоматики и телемеханики | |
| CN106597090A (zh) | 一种基于无线网络传输的电能数据采集系统及其工作方法 | |
| RU106873U1 (ru) | Комплекс технических средств диспетчерской централизации (ктс дц) | |
| CN201218827Y (zh) | 具有通讯能力的避雷器在线监测器 | |
| CN109544893B (zh) | 一种适用于土木结构监测的低噪声实时无线数据采集系统 | |
| CN209972463U (zh) | 一种安全型轨道信号发送器 | |
| RU2240245C1 (ru) | Централизованная диспетчерская система с распределенными контролируемыми пунктами | |
| CN117411919B (zh) | 一种基于无线传输的分布式录井采集装置及控制系统、方法 | |
| CN110191049A (zh) | 一种智能网关 | |
| CN217639306U (zh) | 避雷器在线监测装置 | |
| CN211236011U (zh) | 一种智能轨道交通直流变送器 | |
| CN210431020U (zh) | 综合测控通信终端设备 |