Устройство дистанционного контроля и управления абонентскими устройствами распределенных сетей

 

Предлагаемое устройство относится к области многоканальных систем передачи с временным разделением каналов и может быть использовано при построении локальных сетей, предназначенных для управления технологическими процессами, транспортными средствами или системами охранной сигнализации. Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого устройства, заключается в повышении надежности работы устройства и расширении его функциональных возможностей путем унификации с существующими средствами автоматического контроля. Надежность работы предлагаемого устройства повышается за счет введения в его состав центрального и ряда периферийных регенераторов, а также блока ввода-вывода мультиплексного сигнала, обеспечивающих восстановление формы, амплитуды и временных соотношений мультиплексного сигнала. Кроме того, за счет включения в состав группового мультиплексированного сигнала колебаний тактовой частоты и выделения этой тактовой частоты в периферийных пуктах для синхронизации работы селекторов каналов и блоков преобразования сигнала, также повышается надежность работы устройства. Функциональные возможности устройства расширяются за счет введения в состав устройства блока управления, преобразователя сигналов управления и транскодера, которые позволяют организовать управление системой при помощи стандартных средств вычислительной техники, имеющих нормализованный стык как с первичной, так и со вторичной сетью передачи информации. 9 ил.

Предлагаемое устройство относится к области многоканальных систем передачи с временным разделением каналов и может быть использовано при построении локальных сетей, предназначенных для управления технологическими процессами, транспортными средствами или системами охранной сигнализации.

Известно устройство, описанное в книге Безир Х. и др. Цифровая коммутация. - М.: "Радио и связь", 1984, с.15, 16, рис.1.12.

Это устройство предназначено для организации информационного обмена между блоком управления и отображения и селекторами каналов с использованием мультиплексирования.

Однако известное устройство не обеспечивает высокую надежность работы из-за полного прекращения информационного обмена при наличии обрыва или короткого замыкания в линии связи.

Наиболее близким по технической сущности является устройство дистанционного управления потребителями электроэнергии, описанное в патенте РФ N2046495, МПК H 02 J 13/00, 1995 г.

Данное устройство содержит блоки управления и сигнализации, анализатор немультиплексированных сигналов, формирователи мультиплексированного сигнала, селекторы каналов и блоки преобразования сигналов.

Недостатком данного устройства является то, что оно не обладает универсальностью, требуя специализированного формирователя мультиплексированных сигналов (процессора), а также не обеспечивает необходимой надежности работы систем синхронизации, т.к. тактовая синхронизация в данном случае производится или путем выделения сигнала тактовой частоты из группового цифрового сигнала, что является затруднительным в технологических сетях из-за очень высокого уровня помех, или путем передачи сигнала тактовой частоты по отдельным цепям, что понижает надежность работы системы.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого устройства, заключается в повышении надежности работы устройства и расширении его функциональных возможностей путем унификации с существующими средствами автоматического контроля.

Для достижения этого технического результата в устройство дистанционного контроля и управления абонентскими устройствами распределенных сетей, содержащее блок управления и сигнализации, блок отображения, формирователь мультиплексного сигнала и ряд периферийных блоков, содержащих последовательно соединенные селектор каналов и блок преобразования сигнала, введены последовательно соединенные анализатор мультиплексированных сигналов, преобразователь сигналов управления и блок управления, причем вход анализатора немультиплексированных сигналов соединен с выходом блока управления сигнализации, вход блока отображения подключен к первому выходу блока управления, транскодер, подключенный первым и вторым входами соответственно к второму и третьему выходам блока управления, второй вход которого подключен к первому выходу транскодера, центральный регенератор, блок ввода-вывода мультиплексированного сигнала, выход которого подключен через центральный регенератор мультиплексированного сигнала к третьему входу транскодера, второй выход которого через формирователь мультиплексированного сигнала подключен к первому входу блока ввода-вывода мультиплексированного сигнала, а на каждом периферийном блоке введен периферийный регенератор мультиплексированного сигнала, станционные вводы каждого из которых подключены к селекторам каналов, а линейные вводы через мультиплексорные линии связи подключены к линейным выводам блока ввода-вывода мультиплексированного сигнала.

Надежность работы предлагаемого устройства повышается за счет введения в его состав центрального и ряда периферийных регенераторов, а также блока ввода-вывода мультиплексного сигнала, обеспечивающих восстановление формы, амплитуды и временных соотношений мультиплексного сигнала.

Кроме того, за счет включения в состав группового мультиплексированного сигнала колебаний тактовой частоты и выделения этой тактовой частоты в периферийных пунктах для синхронизации работы селекторов каналов и блоков преобразования сигнала также повышается надежность работы устройства.

Функциональные возможности устройства расширяются за счет введения в состав устройства блока управления, преобразователя сигналов управления и транскодера, которые позволяют организовать управление системой при помощи стандартных средств вычислительной техники, имеющих нормализованный стык как с первичной, так и со вторичной сетью передачи информации.

В качестве блока управления может быть использована типовая ПЭВМ, а цифровые преобразователи мультиплексного сигнала могут быть выполнены на базе типовых элементов микросхемотехники.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 представлена структурная схема блока 6 транскодера.

На фиг. 3 представлены диаграммы, поясняющие формат мультиплексного сигнала.

На фиг. 4 представлена структурная схема регенератора мультиплексного сигнала (блоки 8 и 12).

На фиг. 5 представлена структурная схема блока 4 управления.

На фиг. 6 представлена структурная схема блока 9 ввода-вывода мультиплексного сигнала.

На фиг. 7 представлена структурная схема блока 3 преобразования сигналов управления.

На фиг. 8 представлена структурная схема блока 7 формирователя мультиплексного сигнала.

На фиг. 9 представлена структурная схема блока 14 преобразования абонентского сигнала.

Устройство дистанционного контроля и управления абонентскими устройствами распределенных сетей согласно фиг.1 содержит последовательно соединенные блоки 1 управления и сигнализации, анализатор 2 немультиплексированных сигналов и преобразователь 3 сигналов управления, выход которого подключен к первому входу блока 4 управления, первый выход которого подключен к блоку 5 отображения, информационный выход 2 и выход управления 3 блока 4 управления подключены соответственно к входам 1 и 2 транскодера 6, первый выход которого подключен к информационному входу 2 блока 4 управления, второй выход транскодера 6 через блок 7 формирования мультиплексного сигнала соединен с первым входом блока 9 ввода-вывода мультиплексного сигнала, выход которого через центральный регенератор 8 мультиплексного сигнала подключен к выходу 3 транскодера, линейные вводы 1....M блока 9 ввода-вывода мультиплексированного сигнала соединены соответственно с линиями связи 10.1......10.M, к каждой линии связи 10 подключены N периферийных блоков 11.1....11.N, в состав каждого из которых входят последовательно соединенные периферийный регенератор 12 мультиплексного сигнала, селектор каналов 13 и блок преобразования 14, абонентские выводы которого соединены с исполнительными механизмами технологического оборудования, транспортного средства или системы сигнализации.

Согласно фиг. 2 транскодер 6 состоит из последовательно соединенных генератора 15 и счетчика 16, первый выход которого соединен с первым входом мультиплексора 17, второй выход счетчика 16 соединен с вторым входом триггера 18, а третий выход счетчика 16 соединен с вторым входом регистра 19, причем выход триггера 18 подключен к входу генератора 15, а первый вход триггера 18 является третьим входом транскодера 6, второй и третий входы мультиплексора 17 являются соответственно первым и вторым входами транскодера 6, а выход мультиплексора 17 является вторым выходом транскодера 6, третий вход мультиплексора 17 подключен к первому входу регистра 19, выход которого является первым выходом транскодера 6.

Согласно фиг. 4 каждый регенератор 12 мультиплексного сигнала содержит соединенные последовательно блок ввода линии и защиты 20, корректирующий усилитель 21, компаратор 22 и блок формирования импульсов 24, второй выход корректирующего усилителя 21 подключен к входу блока 23 выделения тактовой частоты, первый и второй выход которого соединены соответственно со вторым входом компаратора 22 и со вторым входом блока 24 формирования импульсов, вход блока 20 ввода линии и защиты является входом регенераторов, а выход блока 24 является выходом регенераторов.

Согласно фиг. 5 блок 4 управления содержит следующие блоки: долговременного запоминающего устройства (ДЗУ) 25, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 26, ручного ввода команд (клавиатуру) 27, процессора 28, стандартного стыка Gentroniks 29 и стыка сигналов управления 30.

Согласно фиг. 6 блок 9 ввода-вывода мультиплексного сигнала содержит M комплектов, содержащих по два блока диоднозащитных устройств 31 и по два линейных трансформатора 32 каждый.

Согласно фиг. 7 преобразователь 3 сигналов управления содержит последовательно соединенные блоки дифференцирования 33.

Согласно фиг. 8 формирователь мультиплексного сигнала 7 содержит последовательно соединенные фильтр-вычислитель тактовой частоты 38, фазовращатель 39, усилитель-ограничитель 40 и формирователь импульсов 41, а также входной усилитель с инверсией фазы 42, входной усилитель без инверсии фазы 43, выходы которых подключены соответственно к входам первой схемы совпадения 44 и второй схемы совпадения 45, выходы которых подключены к входу формирователя трехуровневого сигнала 46.

Блок селектора каналов 13 служит для выделения из группового цифрового сигнала цифрового потока, который предназначен для передачи сигналов управления на один из периферийных исполнительных механизмов.

Структурная схема блока селектора каналов 13 соответствует структурной схеме оборудования временного разделения каналов ЦСП, описанного в книге Л. С.Левина и М.А.Плоткина "Цифровые системы передачи информации". - М.: "Радио и связь", 1982, стр.87, рис.3.24.

Преобразователь абонентского сигнала 14 служит для преобразования выходного сигнала селектора каналов 13 в форму, необходимую для нормальной работы абонентских устройств, подключенных к периферийному блоку 11.

Структурная схема преобразователя абонентского сигнала 14 показана на фиг. 9. Блок 14 содержит последовательно соединенные буферный усилитель 47, триггер 48 и ключ 49, на вход 2 которого подается напряжение питания абонентского устройства. Выход блока 14 является абонентским вводом периферийного блока 11.

Устройство работает следующим образом.

Органы управления и контроля технологической системой, транспортным средством, системой охранной сигнализации и т.п. входят в состав блока управления и сигнализации 1. По сигналам от блока 1 управления и сигнализации осуществляется мультиплексный обмен сигналами контроля и управления. Передаваемые с этого блока управляющие сигналы поступают на анализатор немультиплексированных сигналов 2, который обеспечивает преобразование аналоговых сигналов в сигналы с нормированной амплитудой и формой, обеспечивающей нормальную работу преобразователя сигналов управления 3, являющегося терминальным устройством блока управления 4. Команды, поступающие с выхода блока управления и сигнализации 1 через анализатор сигналов 2, записываются в память блока управления 4, отображаются в блоке отображения 5, после чего блок управления 4 формирует информационный сигнал и сигнал управления, которые затем поступают на транскодер 6.

Транскодер 6 предназначен для формирования временного спектра сигнала одного канала мультиплексной системы связи, работающей в двухпроводном режиме, что позволяет в значительной степени освободить процессор блока управления 4 от непроизводительной работы. Транскодер 6 имеет в своем составе (фиг. 2) следующие основные узлы: генератор 15, триггер 18, счетчик 16, мультиплексор 17 и регистр 19. Первые четыре узла представляют собой схему формирования мультиплексного сигнала. Регистр 19 служит для фиксации данных обратных каналов, т. е. принимаемого сигнала от периферийных блоков. Схема транскодера работает следующим образом. В исходном состоянии триггер 18 сброшен, генератор 15 заблокирован, схема находится в состоянии ожидания. Блок управления 4 устанавливает бит передаваемой информации и формирует импульс, включающий триггер 18. В результате чего запускается генератор 15 и счетчик 16 отсчитывает семь периодов частоты генератора. На восьмом такте происходит сброс триггера и самого счетчика. Схема переходит в исходное состояние. Выходы счетчика управляют адресными входами мультиплексора 17. Информационные входы мультиплексора 17 соединены с логическими "0", "1" и сигналом данных блока управления 1 таким образом, что обеспечивается необходимая временная диаграмма (фиг. 3). Фиксация информации обратных каналов в регистре 19 происходит в шестом такте работы генератора. Информация в регистре 19 хранится до следующего цикла и может быть считана в любой момент. Состояние триггера 18, определяющее готовность схемы к следующему циклу, может быть установлено программным путем. Тактовая частота, вырабатываемая генератором 15, вводится во временной спектр сигнала после информационных битов и занимает также 8 бит, после чего цикл формирования сигнала повторяется.

Сигнал, таким образом, включает в себя адрес команды, саму команду и тактовую частоту, что позволяет синхронизировать работу периферийных блоков системы. Сигналы от периферийных блоков принимаются в паузах между передачей информации от блока управления и сигнализации 1.

Сигнал с выхода транскодера 6 поступает на вход блока 7 формирования мультиплексного сигнала, функцией которого является формирование импульсного сигнала с амплитудой и формой импульсов, предусмотренных техническими требованиями на линию связи 13. С выхода блока 7 сигнал поступает на вход блока 9 ввода-вывода мультиплексного сигнала, который осуществляет две задачи подключения к блоку M линий связи 13, выполняя функции усилителя-распределителя.

Мультиплексный сигнал, передаваемый по линии связи 13, поступает затем на входы регенераторов 12 периферийных блоков 11 системы, причем к каждой линии связи 13 могут быть подключены N периферийных блоков. Входящие в состав периферийных блоков регенераторы обеспечивают восстановление амплитуды, формы и временных соотношений принимаемого с линии цифрового мультиплексного сигнала, а также трансляцию в линию цифрового сигнала, формируемого в периферийном блоке 11. Сигналы с периферийных блоков, пройдя по линии связи, поступают на линейный ввод блока 9 ввода-вывода мультиплексного сигнала и далее на центральный регенератор 8 мультиплексного сигнала. Функцией этого регенератора также является восстановление амплитуды, формы и временных соотношений цифрового мультиплексного сигнала, поступающего с линии связи через блок 9 ввода-вывода мультиплексированного сигнала. Восстановленный сигнал поступает на вход 2 транскодера 6, преобразуется в форму, соответствующую требованиям стыка блока 4, и подается с выхода 1 транскодера 6 на вход 2 блока управления 4. В блоке 4 принятый сигнал декодируется, запоминается и отображается на дисплее блока 5 отображения.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет организовать оперативное управление работой различного технологического оборудования, систем сигнализации, транспортного средства, используя в качестве среды передачи двухпроводную линию или один канал передачи (например, оптическое волокно), т. е. вдвое уменьшить объем и стоимость линии связи при одновременном увеличении надежности системы. Использование типовой ПЭВМ позволяет сделать систему универсальной и также повышает надежность ее работы.

Формула изобретения

Устройство дистанционного контроля и управления абонентскими устройствами распределительных сетей, содержащее блок отображения, блок управления и сигнализации, формирователь мультиплексного сигнала и ряд периферийных блоков, содержащих последовательно соединенные селектор каналов и блок преобразователя сигнала, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные анализатор немультиплексированных сигналов, преобразователь сигналов управления и блок управления, причем вход анализатора немультиплексированных сигналов соединен с выходом блока управления и сигнализации, вход блока отображения подключен к первому выходу блока управления, транскодер, подключенный первым и вторым входами соответственно к второму и третьему выходам блока управления, второй вход которого подключен к первому выходу транскодера, центральный регенератор, блок ввода-вывода мультиплексированного сигнала, выход которого подключен через центральный регенератор мультиплексированного сигнала к третьему входу транскодера, второй выход которого через формирователь мультиплексированного сигнала подключен к первому входу блока ввода-вывода мультиплексированного сигнала, а в каждом периферийном блоке введен периферийный регенератор мультиплексированного сигнала, станционные вводы каждого из которых подключены к селекторам каналов, а линейные вводы через мультиплексные линии связи подключены к линейным выводам блока ввода-вывода мультиплексированного сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9