Устройство для телеуправления и телесигнализации

 

Изобретение относится к области телемеханики и может быть использовано в частотно-временных системах телемеханики с совмещенными каналами телемеханики и дистанционного электропитания. Техническим результатом изобретения является увеличение скорости и достоверности передачи информации, а также оперативность представления информации в АСУ ТП шахты путем упрощения устройства, а также организации обмена с ПЭВМ. Введение приемопередатчиков позволяет упростить устройство, а значит повысить его эффективность, использование блока связи с ПЭВМ позволяет повысить оперативность представления информации, что особенно важно при работе в реальном масштабе времени, а применение элементов И, схемы сравнения, элементов ПАМЯТЬ, регистров данных, элементов ИЛИ, схемы защиты и мультиплексоров позволяет повысить достоверность приема команд телеуправления. 3 ил.

Изобретение относится к области телемеханики и может быть использовано в частотно-временных системах телемеханики с совмещенными каналами телемеханики и дистанционного электропитания.

Известная система телемеханики ТМ-120 (см. Пшеничников А.М., Портнов М. Л. Телемеханические системы на интегральных микросхемах. М.: Энергия, 1977, с. 264) состоит из приемопередающего устройства пункта управления (ПУ), приемопередающего устройства контролируемого пункта (КП), устройства воспроизведения телесигнализации на ПУ, модемов и интерфейсных карт для связи с ЭВМ. В комплексе используется кодоимпульсный метод передачи сигналов с временным разделением информационных каналов, что снижает достоверность приема информации. Режим работы задается через соответствующий блок, установленный на ПУ одновременной выдачей на все модемы, кодовых посылок, определяющих функционирование системы. В системе используется циклический опрос КП, что снижает скорость обмена информацией между ПУ и КП.

К недостаткам ТМ-120 следует отнести необходимость четырехпроводной линии связи для обеспечения дуплексной связи КП и ПУ, что приводит к увеличению расхода кабельной продукции.

Прототипом заявляемого устройства является система телемеханики УТШ (см. Лаевский С. Г. , Демченко Н.П., Бацежев Ю.Г. и Чехлатый Н.А. Автоматизация управления электроснабжением шахт. М.: Недра, 1992, с. 38), содержащая пункт управления (ПУ), в состав которого входят восемь блоков телесигнализации, блок телеуправления, два искробезопасных блока питания и контролируемые пункты (КП), содержащее субблоки телесигнализации и телеуправления.

В комплексе УТШ применен совмещенный канал дистанционного искробезопасного питания и высокочастотных каналов связи по шахтным телефонным кабелям.

В высокочастотном канале использован частотно-временной способ уплотнения линии связи, причем каналы телесигнализации и телеуправления функционально независимы и разделены с помощью автономной аппаратуры.

К недостатку УТШ следует отнести разделение каналов телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС), что значительно усложняет устройство и увеличивает потребление мощности аппаратурой УТКП.

Кроме того, к недостатку УТШ следует отнести нарушение синфазной работы канала ТУ и ТС, вызванное запаздыванием ВЧ посылки при прохождении через фильтры на приемной и передающей стороне. Так, например, при подаче ВЧ сигнала с КП на ПУ (канал ПС) наблюдаются искажения формы импульса при прохождении его через фильтр ( , где ΔF₁ - полоса пропускания канала ТС), что вызывает рассогласование между начальной фазой тактовых импульсов на ПУ и началом ВЧ посылки. При передаче ВЧ сигнала с ПУ на КП величина рассогласования возрастает на значение , где ΔF₂ - полоса пропускания канала ТУ. Указанный недостаток снижает скорость и достоверность передачи телемеханической информации. Кроме того, в УТШ не решена задача связи с ЭВМ, что не позволяет оперативно контролировать состояние технологического процесса, что особенно важно в аварийных ситуациях.

Ожидаемый технический результат, достигаемый с помощью заявляемого устройства, заключается в уменьшении аппаратных затрат, повышении скорости и достоверности передачи информации.

Это достигается заявляемым устройством телеуправления и телесигнализации, содержащим m контролируемых пунктов, первый вход каждого из которых соединен с линией связи, пункт управления, в состав которого входят m блоков управления приемом команд телесигнализации, первый вход каждого из которых подключен к линии связи, блок связи с ЭВМ и блок управления передачей команд телеуправления, в состав последнего входит модулятор, выход которого подключен к линии связи и является выходом блока управления передачей команд телеуправления, последовательно соединенные генератор и делитель частоты, два шифратора, входы которых подключены к выходу пульта управления, в состав блока управления приемом команд телесигнализации входят последовательно соединенные генератор и делитель частоты, n регистров, входы которых подключены к блоку представления информации, демодулятор, вход которого подключен к линии связи и является первым входом блока управления приемом команд телесигнализации, в состав контролируемого пункта входят последовательно соединенные генератор и делитель частоты, n регистров, входы которых через устройство гальванической развязки подключены к объектам контроля, входы последних являются вторыми входами контролируемого пункта, исполнительное устройство, выходы которого подключены к объектам управления, выходы последнего являются выходами контролируемого пункта, модулятор и демодулятор, вход последнего подключен к выходу модулятора и к линии связи и является первым входом контролируемого пункта, снабжено в контролируемом пункте семью элементами И, схемой сравнения, элементом "ЗАДЕРЖКА", формирователем, дешифратором, двумя элементами ПАМЯТЬ, двумя регистрами данных элементом ИЛИ, схемой установки в нуль, (n+1)-м регистром, коммутатором, 1 - (n+1)-й выходы которого соответственно соединены с управляющими входами 1 - (n+1)-х регистров, приемопередатчиком, тактовый вход которого подключен к первому выходу делителя частоты, информационный вход - к выходу демодулятора, а информационный выход - к соответствующему входу модулятора, синхронизирующий вход которого через формирователь соединен с первым выходом коммутатора, вход установки в нуль соединен с первым входом элемента ИЛИ, выходом схемы установки в нуль и соответствующим входом коммутатора, выход "Передающий регистр свободен" соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом "Пусковой импульс" и счетным входом коммутатора, вход "Информация принята" соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом "Ошибка" приемопередатчика, а выход - с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, вход "Шина данных" приемопередатчика соединен с соответствующими выходами 1 - (n+1)-х регистров, выход "Шина данных" соединен с соответствующими входами дешифратора, первым и вторым регистром данных, выходы каждого соединены с соответствующими входами схемы сравнения, причем выход первого регистра данных соединен с входом (n+1)-го регистра, первый и второй выходы первого элемента ПАМЯТЬ соединены с соответствующими входами исполнительного устройства; первый и второй информационные входы соединены с выходом "Шина данных" приемопередатчика, вход "Запись" соединен с выходом четвертого элемента И и соответствующим входом второго регистра данных, вход установки в нуль - с первым выходом элемента ЗАДЕРЖКА, первый вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты, а второй - с выходом "Шина данных" приемопередатчика, первым входом пятого элемента И и инверсным входом третьего элемента И, второй вход пятого элемента И соединен с выходом дешифратора, а выход - с вторым входом второго элемента И, выход последнего соединен с первым входом второго элемента ПАМЯТЬ, второй вход которого соединен с вторым выходом элемента ЗАДЕРЖКА, а выход - с первыми входами шестого и седьмого элементов И, второй вход седьмого элемента И соединен с выходом третьего элемента И, третий вход - с выходом "Шина данных" приемопередатчика и вторым входом шестого элемента И, выход последнего соединен с вторым входом четвертого элемента И, а выход седьмого элемента И соединен с управляющим входом первого регистра данных.

Блок управления приемом команд телесигнализации снабжен буфером, коммутатором, n выходов которого подключены к управляющим входам соответствующих регистров, схемой установки в нуль и приемопередатчиком, тактовый вход которого соединен с выходом делителя частоты, вход установки в нуль - с выходом схемы установки в нуль, выход "Информация принята" соединен с информационным входом коммутатора и является первым входом блока управления приемом команд телесигнализации, информационный вход соединен с соответствующим выходом демодулятора и является вторым выходом блока управления приемом команд телесигнализации, выход "Шина данных" соединен с соответствующими входами n регистров и буфером, причем управляющий вход буфера является вторым входом блока управления приемом команд телесигнализации, а выход буфера "Шина данных" является выходом "Шина данных" блока управления приемом команд телесигнализации, выходы n регистров являются выходами телесигнализации блока управления приемом команд телесигнализации, элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом схемы установки в нуль, второй вход соединен с синхронизирующим выходом демодулятора и является третьим выходом блока управления приемом команд телесигнализации, а выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в нуль коммутатора.

Блок управления передачей команд телеуправления снабжен двумя элементами ИЛИ, элементом И, двумя мультиплексорами, тремя регистрами, входы "Шина данных" первого и второго регистров соединены с соответствующими выходами первого и второго шифраторов, схемой сравнения, коммутатором, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго регистров и первым и вторым входом первого элемента ИЛИ, третий выход - с управляющим входом третьего регистра, счетный вход - с выходом второго элемента ИЛИ, схемой установки в нуль, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, приемопередатчиком, информационный выход которого соединен с соответствующим входом модулятора, тактовый вход - с выходом делителя частоты, вход установки в нуль - с первым входом второго элемента ИЛИ, вход "Информация принята" - со счетным входом коммутатора, выход "Шина данных" через третий регистр - с соответствующим первым входом схемы сравнения, вход "Шина данных" соединен с соответствующими выходами первого и второго регистров и вторым входом схемы сравнения, причем выход последней соединен с выходом "Шина данных" второго шифратора, вход "Пусковой импульс" соединен с выходом первого элемента ИЛИ, информационный вход - с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом схемы ЗАЩИТА, входы последней соединены с соответствующими входами второго шифратора, а второй вход элемента И соединен с выходом первого мультиплексора, вход "Шина данных" которого соединен с соответствующим входом второго мультиплексора и первого регистра, m информационных входов первого мультиплексора являются информационными входами блока управления передачей команд телеуправления и соединены с вторыми выходами каждого из m блоков управления приемом команд телесигнализации, m синхронизирующих входов второго мультиплексора является вторыми входами блока управления передачей команд телеуправления и соединены с третьими выходами соответствующих m блоков управления приемом команд телесигнализации, а выход второго мультиплексора соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ.

Блок связи с ЭВМ содержит мультиплексор, счетчик, n элементов ПАМЯТЬ, схему установки в нуль, устройство гальванической развязки, три элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены между собой, а выходы второго элемента ИЛИ соединены с входами установки в нуль n элементов ПАМЯТЬ, выходы последних соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ и являются первыми выходами блока связи с ЭВМ, причем m первых выходов блока связи с ЭВМ соединены соответственно с вторыми входами m блоков управления приемом команд телесигнализации, дешифратором, вход "Шина данных" которого соединен с соответствующим входом мультиплексора, а n выходов - с управляющими входами соответствующих элементов ПАМЯТЬ, причем счетные входы последних являются вторыми входами блока связи с ЭВМ и соединены с третьим выходом блока управления приемом телесигнализации, приемопередатчиком, последовательно соединенными генератором и делителем частоты, выход последнего соединен с тактовым входом приемопередатчика, выход "Шина данных" которого соединен с соответствующим входом дешифратора, вход установки в ноль соединен с выходом схемы установки в ноль и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход последнего соединен с входом установки в ноль счетчика, вход "Пусковой импульс" приемопередатчика соединен с выходом мультиплексора и со счетным входом счетчика, а выход последнего соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, управляющий вход мультиплексора соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а m информационных входов мультиплексора являются вторыми m-информационными входами блока связи с ЭВМ и соединены с первыми выходами m блоков приема команд телесигнализации, информационный вход-выход приемопередатчика через устройство гальванической развязки соединены с соответствующим выходом-входом ЭВМ, вход "Шина данных" приемопередатчика является входом "Шина данных" блока связи с ЭВМ и соединен с выходом "Шина данных" блоков управления приемом команд телесигнализации.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для телеуправления и телесигнализации; на фиг. 2 и 3 - блок-схема пункта управления и контролируемого пункта.

Устройство для телеуправления и телесигнализации содержит m контролируемых пунктов 1 (фиг. 1), пункт управления 2, m блоков 3 управления приемом команд телесигнализации, блок 4 управления передачей команд телеуправления, блок 5 связи с ЭВМ, линию связи 6. В состав блока 4 управления передачей команд телеуправления (фиг. 2) входит модулятор 7, генератор 8, делитель частоты 9, шифраторы 10, 11, пульт управления 12, в состав блока 3 управления приемом команд телесигнализации входят генератор 13, делитель частоты 14, n регистров 15₁-15_n, демодулятор 16. Блок 3 управления приемом команд телесигнализации соединен с блоком 17 представления информации. В состав контролируемого пункта 1 (фиг. 3) входит генератор 18, делитель 19, n регистров 20₁-20_n, устройство 21 гальванической развязки, соединенное с объектами 22 контроля, исполнительное устройство 23, соединенное с объектами 24 управления, модулятор 25, демодулятор 26.

Вновь введены элементы: в состав контролируемого пункта - элементы И 27 - 33, схема 34 сравнения, элемент 35 задержки, элементы ПАМЯТЬ 36, 37, регистры 38, 39, элемент ИЛИ 40, схема 41 установки в нуль, (n+1)-й регистр 42, коммутатор 43, приемопередатчик 44, формирователь 45, дешифратор 46; в блок 3 управления приемом команд телесигнализации (фиг. 2) - буфер 47, коммутатор 48, схема 49 установки в нуль, приемопередатчик 50, элемент ИЛИ 51; в блок 4 управления передачей команд телеуправления - элементы ИЛИ 52, 53, элемент И 54, мультиплексоры 55, 56, регистры 57 - 59, схема 60 сравнения, коммутатор 61, схема 62 установки в нуль, приемопередатчик 63, схема "Защита" 64; в блок 5 связи с ЭВМ - мультиплексор 65, счетчик 66, схема 67 установки в нуль, устройство 68 гальванической развязки, элемент ИЛИ 69 - 71, m элементов ПАМЯТЬ 72₁-72_m, дешифратор 73, приемопередатчик 74, генератор 75, делитель 76.

Узлы и элементы соединены следующим образом: m контролируемых пунктов 1₁-1_m, первый вход каждого из которых через линию связи 6 соединен с первым входом m блоков 3₁-3_m управления приемом команд телесигнализации и выходом блока 4 управления передачей команд телеуправления в состав последнего входит модулятор 7, вход которого подключен к линии связи и является выходом блока 4 управления передачей команд телеуправления, последовательно соединенные генератор 8 и делитель частоты 9, шифраторы 10, 11, входы которых подключены к выходу пульта управления 12.

В состав блока 3 управления приемом команд телесигнализации входят последовательно соединенные генератор 13 и делитель частоты 14, n регистров 15₁-15_n, выходы которых подключены к блоку 17 представления информации, демодулятор 16, вход которого подключен к линии связи 6 и является первым входом блока 3 управления приемом команд телесигнализации, в состав контролируемого пункта 1 входят последовательно соединенные генератор 18 и делитель частоты 19, n регистров 20₁-20_n, входы которых через устройство 21 гальванической развязки подключены к объектам 22 контроля, входы последних являются вторыми входами контролируемого пункта 1, исполнительное устройство 23, выходы которого подключены к объектам управления 24 и являются выходами контролируемого пункта 1, вход демодулятора 26 подключен к выходу модулятора 25 и к линии связи 6 и является первым входом контролируемого пункта 1, коммутатор 43, 1 - (n+1)-е выходы которого соответственно соединены с управляющими входами регистров 20₁-20_n, 42, приемопередатчик 44, тактовый вход которого подключен к первому выходу делителя частоты 19, информационный вход - к выходу демодулятора 26, а информационный выход - к соответствующему входу модулятора 25, синхронизирующий вход которого через формирователь 45 соединен с первым выходом коммутатора 43, вход установки в нуль соединен с первым входом элемента ИЛИ 40, выходом схемы 41 установки в нуль и соответствующим входом коммутатора 43, выход "Передающий регистр свободен" соединен с вторым входом элемента ИЛИ 40, выход которого соединен с входом "Пусковой импульс" и счетным входом коммутатора 43, вход "Информация принята" соединен с первым входом элемента И 27, второй вход которого соединен с инверсным выходом "Ошибка" приемопередатчика 44, а выход - с первыми входами элементов И 28 - 30, вход "Шина данных" приемопередатчика 44 соединена с соответствующими выходами регистров 20₁-20_n, 42, выход "Шина данных" соединен с соответствующими входами дешифратора 46.

Выходы регистров данных 38, 39 соединены с соответствующими входами схемы 34 сравнения, причем выход регистра 38 данных соединен с входом (n+1)-го регистра 42, первый и второй выходы элемента "ПАМЯТЬ" 36 соединены с соответствующими входами исполнительного устройства 23, первый и второй информационные входы соединены с выходом "Шина данных" приемопередатчика 44, вход "Запись" соединен с выходом элемента И 30 и соответствующим входом регистров данных 39, вход установки в нуль - с первым выходом элемента "ЗАДЕРЖКА" 35, первый вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты 19, выход "Шина данных" приемопередатчика 44 соединен с первым входом элемента И 33, вторым входом элемента "ЗАДЕРЖКА" 36 и инверсным входом элемента И 29, второй вход элемента И 33 соединен с выходом дешифратора 46, а выход - с вторым входом элемента И 28, выход последнего соединен с первым входом элемента "ПАМЯТЬ" 37, второй вход которого соединен с вторым выходом элемента "ЗАДЕРЖКА" 35, а выход - с первыми входами элементов И 31, 32, второй вход элемента И 32 соединен с выходом элемента И 29, третий вход с выходом "Шина данных" приемопередатчика 44 и вторым входом элемента И 31, выход последнего соединен с вторым входом элемента И 30, а выход элемента И 32 соединен с управляющим входом регистра данных 38.

В блоке 8 управления приемом команд телесигнализации n выходов коммутатора 48 подключены к управляющим входам регистров 15₁-15_n, тактовый вход приемопередатчика 50 соединен с выходом делителя частоты, вход установки в нуль - с выходом схемы 49 установки в нуль, выход "Информация принята" соединен с информационным входом коммутатора 48 и является первым выходом блока 3 управления приемом команд телесигнализации, информационный вход соединен с соответствующим выходом демодулятора 16 и является вторым выходом блока 3 управления приемом команд телесигнализации, выход "Шина данных" соединен с соответствующими входами регистров 15₁-15_n и буфером 47, причем управляющий вход буфера 47 является вторым входом блока 3 управления приемом команд телесигнализации, а выход буфера 47 "Шина данных" является выходом "Шина данных" блока 3 управления приемом команд телесигнализации, выходы n регистров 15₁-15_n являются выходами телесигнализации блока 3 управления приемом команд телесигнализации. Первый вход элемента ИЛИ 51 соединен с выходом схемы 49 установки в нуль, второй вход соединен с синхронизирующим выходом демодулятора 16 и является третьим выходом блока 3 управления приемом команд телесигнализации, а выход элемента ИЛИ 51 соединен с входом установки в нуль коммутатора 48.

В блоке 4 управления передачей команд телеуправления входы "Шина данных" регистров 57, 58 соединены с соответствующими выходами шифраторов 10, 11, первый и второй выходы коммутатора 61 соединены с управляющими входами соответственно регистров 57, 58 и первым и вторым входами элемента ИЛИ 52, третий выход - с управляющим входом регистра 59, счетный вход - с выходом элемента ИЛИ 53, выход схемы 62 установки в нуль соединен с первым входом элемента ИЛИ 53, информационный выход приемопередатчика 63 соединен с соответствующим входом модулятора 7, тактовый вход - с выходом делителя 9 частоты, выход установки в нуль - с первым входом элемента ИЛИ 53, вход "Информация принята" - со счетным входом коммутатора, выход "Шина данных" через регистр 59 - с соответствующим первым входом схемы 60 сравнения, вход "Шина данных" соединен с соответствующими входами регистров 57, 58 и вторым входом схемы 60, причем выход последней соединен с выходом "Шина данных" шифратора 11, вход "Пусковой импульс" соединен с выходом элемента ИЛИ 52, информационный выход - с выходом элемента И 54, первый вход которого соединен с выходом схемы ЗАЩИТА 64, входы последней соединены с соответствующими входами шифратора 11, а второй вход элемента И 54 соединен с выходом мультиплексора 55, вход "Шина данных" которого соединен с соответствующим входом мультиплексора 56 и регистра 57, m информационных входов мультиплексора 55 являются информационными входами блока 6 управления передачей команд телеуправления и соединены с вторыми выходами каждого из блоков 3₁-3_m приема команд телесигнализации, m синхронизирующих входов мультиплексора 56 являются вторыми входами блока 4 передачей команд телеуправления и соединены с третьими выходами соответствующих блоков 3₁-3_m управления приемом команд телесигнализации, а выход мультиплексора 56 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 53.

В блоке связи с ЭВМ 5 первые входы элементов ИЛИ 69, 70 соединены между собой, а выход элемента ИЛИ 70 соединен с входами установки в нуль элементов ПАМЯТЬ 72₁-72_m, выходы последних соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ 71 и являются первыми выходами блока 5 связи с ЭВМ, причем m первых выходов блока связи с ЭВМ, соединенные соответственно с вторыми входами блоков 3₁-3_m управления приемом команд телесигнализации, вход "Шина данных" дешифратора 73 соединен с соответствующим входом мультиплексора 65, а n выходов - с управляющими входами соответствующих элементов "ПАМЯТЬ" 72₁-72_m, причем счетные входы последних являются вторыми входами блока 5 и соединены с третьими выходами блоков 3₁-3_m, последовательно соединенные генератор 75 и делитель 76 частоты, выход последнего соединен с тактовым входом приемопередатчика 74, выход "Шина данных" которого соединен с соответствующим входом дешифратора 73, вход установки в нуль соединен с выходом схемы 67 установки в нуль и с вторым входом элемента ИЛИ 69, выход последнего соединен с входом установки в нуль счетчика 66, вход "Пусковой импульс" приемопередатчика 74 соединен с выходом мультиплексора 65 и счетным входом счетчика 66, а выход последнего соединен с вторым входом элемента ИЛИ 70, управляющий вход мультиплексора 65 соединен с выходом элемента ИЛИ 71, а m информационных входов мультиплексора 65 являются вторыми m информационными входами блока 5 связи с ЭВМ и соединены с первыми выходами блоков 3₁-3_m приема команд телесигнализации. Информационный вход-выход приемопередатчика 74 через устройство 68 гальванической развязки соединен с соответствующим входом-выходом ЭВМ, вход "Шина данных" приемопередатчика 74 является входом "Шина данных" блока 5 связи с ЭВМ и соединен с выходом "Шина данных" блоков 3₁-3_m управления приемом команд телесигнализации.

Устройство для телеуправления и телесигнализации работает следующим образом.

В устройстве используется частотно-временной способ уплотнения линии 6 связи (см. фиг. 1). Причем в пределах одного контролируемого пункта КП1 осуществляется временное уплотнение сигналов, поступающих с объектов 22 контроля (фиг. 3).

При подключении КП1 к линии связи 6 схема 41 начальной установки вырабатывает импульс, который проходит схему ИЛИ 40 и поступает на вход "Пусковой импульс" (STR) приемопередатчика 44 (микросхема К1002ХЛ1). По этому сигналу на вход модулятора 25 поступает первая стартстопная посылка, содержащая информацию о состоянии объектов контроля, подключенных к регистру 20₁, так как импульс начальной установки перевел коммутатор 43 в исходную (первую) позицию, и к общей шине данных подключен первый регистр 20₁.

После окончания передачи первой стартстопной посылки на выходе передающий регистр свободен (TSRE), появляется импульс, который аналогично импульсу начальной установки, стробирует приемопередатчик 44 на передачу и переводит коммутатор 43 на следующую (вторую) позицию. При этом к общей шине данных оказывается подключен второй регистр 20₂ и во второй стартстопной посылке будет содержаться информация о состоянии объектов контроля 22, подключенных к второму регистру 20₂ через устройство 21 гальванической развязки.

В дальнейшем стробирование приемопередатчика 44 и переключение коммутатора 43 осуществляется импульсами TSRE аналогично. После передачи n-й посылки сигнал TSRE переводит коммутатор 43 в (n+1)-ю позицию (при этом к шине данных подключен регистр 42 телеуправления, передается служебное слово ТУ), сигналом с (n+1)-й позиции коммутатор устанавливается в исходное состояние и далее циклически повторяется описанный выше процесс.

Таким образом, полный кадр передачи включает в себя n информационных посылок и одну служебную посылку ТУ.

Тактирование приемопередатчика 44, элемента 35 осуществляется импульсами делителя частоты 19, управляемого генератором импульсов 18.

Временная последовательность импульсов с выхода 44 подается на информационный вход модулятора 25, и на синхронизирующий вход синхронно со стартовым битом первой посылки подается сигнал (маркер) с выхода формирователя 45. Маркер и данные осуществляют частотную манипуляцию центральной частоты f модулятора 25: f+Δf - соответствует маркеру, f-Δf - данным, а f - данные и маркер отсутствуют.

От КП1₁-КП1_m частотно-манипулированный ВЧ-сигнал параллельно и независимо передается по линии связи 6.

ВЧ-сигнал из линии связи 6 поступает на вход демодулятора 16 (например, блока 3₁ приема команд телесигнализации).

С выхода 16 стартстопные посылки подаются на вход приемопередатчика 50, который преобразует последовательный код в параллельный и выдает его на выходной порт приемопередатчика. С выходов приемопередатчика 50 параллельный код поступает на входы регистров 15₁-15_n и далее на блок 17 представления информации.

Прием каждой посылки сопровождается появлением импульса на выходе "Информация принята" (DA) приемопередатчика 50. Эти импульсы управляют коммутатором 48, который осуществляет запись информации в регистры 15₁-15_n, т. е. развертку информационного кадра (пакета).

Установка коммутатора 48 в исходное состояние производится схемой 49 начальной установки при включении питания или маркерным импульсом, поступающим с демодулятора 16 и совпадающим с началом кадра.

Выходной порт 50 через буфер 47 подключается к устройству 5 сопряжения с ЭВМ.

Тактирование приемопередатчика 50 осуществляется генератором 13 через делитель 14 частоты.

При телеуправлении оператором осуществляется на пульте управления выбор какого-либо КП, шифратор 10 номера КП воспринимает сигнал от кнопки (ключа) как позиционный код и преобразует его в двоичный четырехразрядный код. Код КП подается на мультиплексоры 55, 56, подключая к блоку 4 соответствующий информационный канал и маркер (синхроимпульс) выбранного канала.

Информация в последовательном коде с выхода мультиплексора 55 поступает на вход приемопередатчика 63, где преобразуется в параллельный код. Прием каждой стартстопной посылки сопровождается появлением на выходе "Информация принята" (DA) приемопередатчика 63 импульса, который управляет коммутатором 61, осуществляющим поочередное подключение к входному порту 63 регистров 57 и 58 (код КП и код выбранного объекта, причем код объекта формируется шифратором 11 аналогично коду КП). Выдача последовательной стартстопной посылки в канал связи происходит после подачи импульса на вход "Пусковой импульс" (STP) приемопередатчика 63, поэтому стробирование 63 на передачу также осуществляется сигналами коммутатора 61 через элемент ИЛИ 52. Следует отметить, что временная последовательность сигналов ТУ осуществляет модуляцию ВЧ-сигналов ТУ только по одной боковой частоте, т.е. F_ТУ - отсутствие информации, а f_ту-Δf_ту передача сигналов.

ВЧ-сигнал телеуправления с выхода модулятора 7 через линию связи 6 поступает на демодулятор 26, где преобразуется в последовательную стартстопную посылку.

Телеуправление объектами 24 осуществляется в два этапа: первый подготовительный включает в себя выбор КП и выбор объекта, а второй исполнительный включает дополнительно выбор характера операции и формирования сигнала "Разрешение исполнения".

На первом этапе команда телеуправления состоит из двух стартстопный посылок. В первой посылке содержится двоичный код номера выбранного КП1₁-КП1_m, во второй - двоичный код номера выбранного объекта. Коды номера КП и объекта занимают 4 разряда. Разряды 5 - 7 в первой посылке не используются. Разряды 5 и 6 второй посылки содержат код характера операции (включить или отключить), разряд 7 - признак "разрешения исполнения", 8-й разряд 1-й посылки - лог. "1", 8-й разряд 2-й посылки - лог. "0".

Информация с выхода демодулятора 26 поступает на вход 1 приемопередатчика 44 и преобразуется в параллельный код. Прием каждой стартстопной посылки сопровождается появлением на выходе "Информация принята" (DA) импульса, управляющего записью в регистры 38 и 39 информации, содержащейся на шине выхода 44 при соблюдении следующих условий.

1. В принятой посылке не выявлена ошибка по четности (элемент И 27).

2. Принят "свой" номер КП1 (соответствующий выход дешифратора 46 объединен по схеме И 33 с 8 разрядом принятой кодовой комбинации).

Сигналы по условиям 1 и 2 через элемент И 28 устанавливают в соответствующее состояние элемент памяти 37.

3. 7-й разряд принятой кодовой комбинации равен 1 ("нет разрешения исполнения").

4. 8-й разряд принятой кодовой комбинации равен 0 - признак 2-й посылки (элемент И 29).

При соблюдении условий 1 - 4 через элемент И 32 происходит запись в регистр 38 кода номера объекта, содержащегося во 2-й посылке команды. Записанный в регистр 38 код объекта на соответствующей временной позиции коммутатора 43 подключается к шине данных 44 и передается через модулятор 25 обратно на ПУ2 вместе с информацией ТС в служебном слове ТУ (последняя строка информационного кадра). Коммутатор 61 записывает принятый от КП код объекта в регистр 59. Принятый номер объекта сравнивается схемой 60 сравнения с кодом, набранным оператором на пульте 12 управления и при совпадении этих кодов схема 60 вырабатывает сигнал РИ ("разрешение исполнения"), который передается в 7 разряде посылки, содержащей код объекта. В 5 и 6 разрядах этой посылки содержится заданный оператором характер операции ("включить" или "отключить").

Установка коммутаторов 61 в исходное состояние производится схемой 62 начальной установки при включении питания или маркерным импульсом, совпадающим с началом кадра выбранного блока 3 управления приемом команд телесигнализации.

Схема 64 защиты, анализирующая состояние ключей выбора КП, разрешает прохождение информации от выбранного канала только при замыкании одного ключа. При одновременном замыкании двух и более ключей выбора КП схема 64 запрещает прохождение информации через элемент И 54. В этом случае импульсы на выходе DA приемопередатчика 63 отсутствуют, коммутатор 61 останавливается и выдача команд ТУ в канал связи прекращается.

Тактирование 63 осуществляется генератором 8 через делитель 9 частоты.

Таким образом, на втором этапе команда телеуправления состоит также из двух посылок. В первой посылке содержится номер выбранного КП1₁-КП1_m и лог. "1" в 8-м бите, а во второй - номер объекта, сигнал РИ и "характер операции". На КП1₁-КП1_m принятая посылка проверяется на соблюдение условий 1 - 4.

Если элемент памяти 37 ранее был взведен, сигнал "Информация принята" (DA) проходит элементы И 27, 30, 31 (при отсутствии ошибки приема) и поступает на вход записи регистра 39. При этом в регистре 39 записывается код номера объекта, содержащийся во 2-й посылке команды ТУ. Информация с выходов регистров 38, 39 поступает на входы схемы 34 сравнения, при совпадении содержимого этих регистров исполнительные устройства 23 обеспечивают выполнение команды (в качестве устройства 23 могут быть оптронные ключи или релейный блок).

Код характера операции записывается в элемент памяти 36 тем же сигналом, что и номер объекта в регистр 39 (в качестве элемента 35 может быть микросхема К561ТМ2). Элемент ЗАДЕРЖКА 35, управляемый признаком 1 байта команды ТУ (8 разряд выходного порта 44) обеспечивает сброс 37 в начале каждого цикла ТУ и сброс 36 при отсутствии команды телеуправления в течение заданного времени.

Для связи устройства с ЭВМ используется блок 5, который работает в диалоговом режиме.

ЭВМ выдает на ПУ2 стартстопную посылку в последовательном коде с номером запрашиваемого канала КП1₁-КП1_m. Эта информация поступает на информационный вход SD1 приемопередатчика 74 через устройство гальванической развязки. После окончания приема посылки на выходах приемопередатчика 74 появляется двоичный код номера КП, на выходе DA - импульс, который устанавливает счетчик 66 в исходное состояние.

Принятый параллельный код поступает на входы дешифратора 73, выходы которого подключены к элементам памяти 72₁-72_m. При этом на выходе одного из элементов памяти появится лог. "1", которая устанавливает этот элемент памяти в единичное состояние только при поступлении другой (стробируемый) вход 72₁ маркерного импульса от запрашиваемого канала. Сигнал с выхода 72₁ подключает к входному D-порту 74 буфер 47 выходных данных выбранного канала, а через схему ИЛИ 71 включает мультиплексор 65, На адресные входы мультиплексора 65, как и на дешифратор 73, подан принятый от ЭВМ код КП. В зависимости от этого кода мультиплексор 65 коммутирует на вход STR приемопередатчика сигналы DA₁-DA_m от каналов ТС ПУ. Сигналы DA₁-DA_m отмечают окончание приема каждой стартстопной посылки ТС, поэтому сигнал DA, поступающий на вход STR приемопередатчика 74, обеспечивает выдачу в линию связи с ЭВМ через схему 68 гальванической развязки посылки с информацией, подключенной в этот момент через буфер 47 к входному порту приемопередатчика.

Сигнал DA с выхода мультиплексора 65 поступает также на вход счетчика 66. После передачи последней посылки кадра счетчик 66 запрещает передачу, сбрасывая все элементы памяти 72₁-72_m (в том числе и ранее взведенный) в нулевое состояние и отключая тем самым мультиплексор 65. Для возобновления передачи ЭВМ посылает новый запрос, и описанный выше процесс повторяется.

Предлагаемое устройство обеспечивает обмен информацией между УТПУ и ЭВМ, а также между ПУ и КП. Применение микросхемы серии БИС (К 1002 ХЛ1) позволяет сократить количество блоков на ПУ и КП, а также повысить надежность функционирования устройства.

Сущность изобретения заключается в следующем. Надежность и достоверность передачи информации зависит от соотношения сигнал/помеха, которое снижается за счет краевых искажений ВЧ-посылок сигналов ТУ и ТС. Применение циклического способа синхронизации позволяет повысить достоверность передачи информации, а введение приемопередатчика позволяет повысить надежность. Последнее обусловлено тем, что на КП вместо развертывающих преобразователей канала ТУ и ТС применяется приемопередатчик, который осуществляет проверку информационных сигналов на чет/нечет. Кроме того, благодаря введению блока связи с ЭВМ устройство позволяет повысить оперативность контроля состояния механизмов в технологическом процессе, а значит и эффективность управления производством.

Формула изобретения

Устройство для телеуправления и телесигнализации, содержащее m контролируемых пунктов, первый вход каждого из которых соединен с линией связи, пункт управления, в состав которого входят m блоков управления приемом команд телесигнализации, первый вход каждого из которых подключен к линии связи, блок связи с ЭВМ и блок управления передачей команд телеуправления, в состав последнего входит модулятор, выход которого подключен к линии связи и является выходом блока управления передачей команд телеуправления, последовательно соединенные генератор и делитель частоты, два шифратора, входы которых подключены к выходам пульта управления, в состав блока управления приемом команд телесигнализации входят последовательно соединенные генератор и делитель частоты, n регистров, выходы которых подключены к блоку представления информации, демодулятор, вход которого подключен к линии связи и является первым входом блока управления приемом команд телесигнализации, а в состав контролируемого пункта входят последовательно соединенные генератор и делитель частоты, n регистров, входы которых через устройство гальванической развязки подключены к объекту контроля, входы последних являются вторыми входами контролируемого пункта, исполнительное устройство, выходы которого подключены к объектам управления, выходы последнего являются выходами контролируемого пункта, модулятор и демодулятор, вход последнего подключен к выходу модулятора и к линии связи и является первым входом контролируемого пункта, отличающееся тем, что в каждый контролируемый пункт введены элементы И, схема сравнения, элемент задержки, формирователь импульса, дешифратор, элементы ПАМЯТЬ, регистры данных, элемент ИЛИ, схема установки в "0", (n + 1)-й регистр, коммутатор, 1 - (n + 1) - й выходы которого соответственно соединены с управляющими входами 1 - (n + 1) - х регистров, приемопередатчик, тактовый вход которого подключен к первому выходу делителя частоты, информационный вход - к выходу демодулятора, а информационный выход - к соответствующему входу модулятора, синхронизирующий вход которого через формирователь импульса соединен с первым выходом коммутатора, вход установки в "0" приемопередатчика соединен с первым входом элемента ИЛИ, выходом схемы установки в нуль и соответствующим входом коммутатора, выход "Передающий регистр свободен" соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом "Пусковой импульс" приемопередатчика и счетным входом коммутатора, выход "Информация принята" соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом "Ошибка" приемопередатчика, а выход первого элемента И соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, вход "Шина данных" приемопередатчика соединен с соответствующими выходами 1 - (n + 1) - х регистров, выход "Шина данных" соединен с соответствующими входами дешифратора, первым и вторым регистрами данных, выходы каждого из которых соединены с соответствующими входами схемы сравнения, выходы которой подключены к управляющим входам исполнительного устройства, причем выход первого регистра данных соединен с входом (n + 1)-го регистра, первый и второй выходы первого элемента ПАМЯТЬ соединены с соответствующими входами исполнительного устройства, первый и второй информационные входы первого элемента ПАМЯТЬ соединены с выходом "Шина данных" приемопередатчика, вход "Запись" - соединен с выходом четвертого элемента И и соответствующим входом второго регистра данных, вход установки в "0" - с первым выходом элемента ЗАДЕРЖКА, первый вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты, а второй - с выходом "Шина данных" приемопередатчика, первым входом пятого элемента И и инверсным входом третьего элемента И, второй вход пятого элемента И соединен с выходом дешифратора, а выход - с вторым входом второго элемента И, выход последнего соединен с первым входом второго элемента ПАМЯТЬ, второй вход которого соединен с вторым выходом элемента ЗАДЕРЖКА, а выход - с первыми входами шестого и седьмого элемента И, второй вход седьмого элемента И соединен с выходом третьего элемента И, третий вход - с выходом "Шина данных" приемопередатчика и вторым входом шестого элемента И, выход последнего соединен с вторым входом четвертого элемента И, а выход седьмого элемента И соединен с управляющим входом первого регистра данных, в блок управления приемом команд телесигнализации введены буферный блок, схема установки в "0", приемопередатчик, элемент ИЛИ и коммутатор, n выходов которого подключены к управляющим входам соответствующих регистров, тактовый вход приемопередатчика соединен с выходом делителя частоты, вход установки в "0" и первый вход элемента ИЛИ - с выходом схемы установки в "0", выход "Информация принята" приемопередатчика соединен с информационным входом коммутатора и является первым выходом блока управления приемом команд телесигнализации, информационный вход соединен с соответствующим выходом демодулятора и является вторым выходом блока управления приемом команд телесигнализации, выход "Шина данных" приемопередатчика соединен с соответствующими входами n регистров и буферным блоком, управляющий вход которого является вторым входом блока управления приемом команд телесигнализации, а выход "Шина данных" - является выходом "Шина данных" блока управления приемом команд телесигнализации, а выходы n регистров являются выходами телесигнализации блока управления приемом команд телесигнализации, второй вход элемента ИЛИ соединен с синхронизирующим выходом демодулятора и является третьим выходом блока управления приемом команд телесигнализации, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в "0" коммутатора, в блок управления передачей команд телеуправления введены коммутатор, схема установки в "0", схема защиты, элементы ИЛИ, элемент И, мультиплексоры, регистры, входы "Шина данных" первого и второго регистров соединены с соответствующими выходами первого и второго шифраторов, первый и второй выходы коммутатора соединены с управляющими входами соответственно первого и второго регистров и первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, третий выход - с управляющим входом третьего регистра, установочный вход - с выходом второго элемента ИЛИ, выход схемы установки в "0" соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и входом установки в "0" приемопередатчика, информационный выход которого соединен с соответствующим входом модулятора, тактовый вход - с выходом делителя частоты, выход "Информация принята" - с управляющим входом коммутатора, выход "Шина данных" приемопередатчика через третий регистр соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу второго регистра, вход "Шина данных" приемопередатчика соединен с соответствующими выходами первого и второго регистров, выход схемы сравнения соединен с выходом "Шина данных" второго шифратора, вход "Пусковой импульс" приемопередатчика соединен с выходом первого элемента ИЛИ, информационный вход - с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом схемы защиты, входы последней объединены с соответствующими входами второго шифратора, второй вход элемента И соединен с выходом первого мультиплексора, входы "Шина данных" которого, второго мультиплексора и первого регистра объединены, m информационных входов первого мультиплексора являются информационными входами блока управления передачей команд телеуправления и соединены с вторыми выходами каждого из m блоков управления приемом команд телесигнализации, m синхронизирующих входов второго мультиплексора являются вторыми входами блока управления передачей команд телеуправления и соединены с третьими выходами соответствующих m блоков управления приемом команд телесигнализации, а выход второго мультиплексора соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, блок связи с ЭВМ состоит из дешифратора, генератора, делителя частоты, мультиплексора, счетчика, m элементов ПАМЯТЬ, схемы установки в "0", устройства гальванической развязки, приемопередатчика, элементов ИЛИ, первые входы первого и второго элемента ИЛИ соединены с выходом приемопередатчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с входами установки в "0" n элементов ПАМЯТЬ, выходы последних соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ и являются первыми выходами блока связи с ЭВМ, m первых выходов блока связи с ЭВМ соединены соответственно с вторыми входами m блоков управления приемом команд телесигнализации, входы "Шина данных" дешифратора и мультиплексора соединены с выходом "Шина данных" приемопередатчика, m выходов дешифратора соединены с управляющими входами соответствующих элементов "ПАМЯТЬ", счетные входы последних являются вторыми входами блока связи с ЭВМ и соединены с третьим выходом блока управления приемом телесигнализации, выход генератора через делитель частоты соединен с тактовым входом приемопередатчика, вход установки в "0" приемопередатчика и второй вход первого элемента ИЛИ соединены с выходом схемы установки в "0", выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в "0" счетчика, вход "Пусковой импульс" приемопередатчика и счетный вход счетчика соединены с выходом мультиплексора, выход счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, управляющий вход мультиплексора соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а m информационных входов мультиплексора являются вторым m-ми информационными входами блока связи с ЭВМ и соединены с первыми выходами m блоков управления приемом команд телесигнализации, информационный вход-выход приемопередатчика блока связи с ЭВМ через устройство гальванической развязки соединен с соответствующим выходом-входом ЭВМ, вход "Шина данных" приемопередатчика является входом "Шина данных" блока связи с ЭВМ и соединен с выходом "Шина данных" блоков управления приемом команд телесигнализации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3