Микропроцессорное устройство приема сигналов телесигнализации (модуль ТС)

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Основой устройства является многопортовый программируемый микроконтроллер торговой маркис внутренней энергонезависимой памятью. Функционирование модуля ТС осуществляется под управлением программного обеспечения,записанного в память микроконтроллера 1684. Конструктивно модуль ТС выполнен в виде одной платы, на которой расположены электронные элементы схемы. Модуль ТС помещается в отдельный корпус, или располагается в крейте каркасе коммуникационного шкафа. Отличительными качествами является то, что модуль ТС подключается к компьютеру по стандартному интерфейсу -485/422. Количество подключаемых модулей ТС к компьютеру составляет - 256. Максимальная длина линии связи 1200 м. Аппаратной реализацией интерфейса 485/422 в модуле ТС является специализированная микросхема-драйвер 2582. Применение интерфейса - 485/422 позволяет использовать модули ТС через стандартные конверторные устройства в оптоволоконных и других видах сетей.(72) Ткаченко Владимир Иванович Усков Владимир Семенович Трофимов Евгений Иванович(73) Акционерное общество Национальная компания азастан темр жолы(54) МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО ПРИЕМА СИГНАЛОВ ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ(автоматизированные системы контроля и управления). Техническим результатом изобретения является устройство для считывания, обработки и передачи в компьютер информации о состоянии 32-х двухпозиционных объектов контроля в виде импульсов телесигнализации постоянного и переменного токов (импульсы ТС) для отображения и дальнейшего использования. Микропроцессорное устройство приема сигналов телесигнализации - модуль ТС предназначено для использования в системах контроля и управления объектами на железнодорожном транспорте, в других областях хозяйственной деятельности.(автоматизированные системы контроля и управления). Микропроцессорное устройство приема сигналов телесигнализации (в дальнейшем - модуль ТС) предназначен для использования в системах диспетчерской централизации,в системах микропроцессорной централизации по управлению станцией на железнодорожном транспорте, также может быть использовано в системах контроля и управления в различных областях хозяйственной деятельности. Модуль ТС является составной частью системы съема информации о состоянии двухпозиционных объектов контроля. Система состоит из ведущей персональной электронно-вычислительной машины(в дальнейшем - ПЭВМ) и ведомых модулей ТС,количество которых определяется проектом для каждого контролируемого линейного пункта. Техническим результатом изобретения является микропроцессорное устройство для считывания,обработки и передачи в ПЭВМ информации о состоянии 32-х двухпозиционных объектов контроля в виде импульсов телесигнализации постоянного и переменного токов (импульсы ТС) для отображения и дальнейшего использования. Основой устройства является многопортовый программируемый микроконтроллер торговой маркис внутренней энергонезависимой памятью. Функционирование модуля ТС осуществляется под управлением разработанного авторами программного обеспечения, записанного впамять микроконтроллера 1684. Модуль ТС подключается к ПЭВМ по стандартному интерфейсу связи -485/422. Интерфейс 485/422 содержат все современные промышленные ПЭВМ. Аппаратной реализацией интерфейса 485/422 в модуле ТС является специализированная микросхема-драйвер 2582. Драйверы 2582 по линии связи защищены от высоких напряжений оптической гальванической развязкой. Интерфейс связи -485/422 позволяет подключить к управляющему компьютеру максимально 256 модулей ТС. Максимальная длина линии связи составляет 1200 м. Применение интерфейса 485/422 позволяет использовать модули ТС через стандартные конверторные устройства в оптоволоконных и других видах сетей. Перечень фигур, приведенный ниже, поясняет описание функционирования и конструкцию модуля ТС. На фиг.1 представлен алгоритм работы программы, записанной в память микроконтроллера модуля ТС, который определяет порядок и последовательность функционирования модуля ТС. На фиг.2 представлена принципиальная электрическая схема модуля ТС, по которой выполнен опытный образец модуля ТС. На схеме показаны электронные компоненты с указанием их обозначения и номиналов. На фиг.3 представлена фотография внешнего вида опытного образца модуля ТС, поясняющая конструкцию и расположение комплектующих элементов. Последовательность работы модуля ТС заключается в следующем. От ПЭВМ по интерфейсу связи -485/422 в модуль ТС выдается адрес, который принимается всеми модулями ТС, подключенными к ПЭВМ по интерфейсу связи. Каждое устройство имеет свой адрес, устанавливаемый с помощью переключателя на электронной плате устройства. Одновременно с приемом собственного адреса,происходит считывание информации с двухпозиционных объектов контроля, подключенных к входам устройства. При совпадении полученного адреса с собственным адресом, модуль ТС передает в ПЭВМ свой адрес и информацию о состоянии 32-х подключенных объектов контроля. ПЭВМ, приняв информацию, анализирует ответ. При правильном ответном адресе информация о состоянии контролируемых датчиков запоминается в базе данных. ПЭВМ передает следующий адрес для модуля ТС и процесс повторяется. Если адрес от модуля ТС не получен или искажен, ПЭВМ повторяет запрос до трех раз, в случае отрицательного результата, выдается сообщение о нарушении работы устройства. Взаимодействие модуля ТС с ПЭВМ осуществляется под управлением программного обеспечения, записанного вопамять микроконтроллера 1684 04/Р. Алгоритм работы программы представлен на фиг.1. В память микроконтроллера (элемент 1, фиг.2) записана программа,состоящая из трех основных подпрограмм основной,диагностической и подпрограммы ввода/вывода. Основная подпрограмма производит съем сигналов с входов устройства, производит сравнение собственного адреса устройства с адресом,принятым от ПЭВМ,проверяет правильность формата принятой команды,организует работу восьмиразрядных регистров сдвига 74299 (фиг. 2, элементы 3, 4,5). Регистры соединены между собой таким образом, что образуют общий 24-х разрядный регистр. На элементы 3, 4 при включенном транзисторе Т 1 и выключенном Т 2, через диоды(элементы 01-016) поступают сигналы с оптронов РС 847 (элементы 6-9). Входы микросхем 6 - 9 через токоограничивающие резисторы 11- 26 соединены с входами модуля ТС (выводы 1-16). На эти же элементы (3, 4) при включенном транзисторе Т 2 и выключенном Т 1,через диоды (элементы 16-32) сигналы поступают с оптронов РС 847 (элементы 10- 13). На входы микросхем 110-113 через токоограничивающие резисторы 27-42 сигналы поступают с входов модуля ТС (выводы 16 - 32). В основу считывания состояния двухпозиционных объектов положен метод параллельного приема 32-х сигналов через гальваническую развязку оптоэлектронных ключей РС 847 на сдвиговые регистры микросхемы 74299 (элементы 3, 4). Схема считывания состояния двухпозиционных объектов контроля в модуле ТС построена по матричной схеме (матрица 216) по цепи регистры 3, 4 на микросхемах 74299 (фиг. 2). При таком построении считывания используется всего 5 портов микроконтроллера 1, что позволило применить надежный индустриальный,микроконтроллер 1684. Прием сигналов осуществляется в два этапа. Вначале снимаются сигналы с входов модуля ТС с 1-ого по 16-ый при включенном транзисторе Т 1 и выключенном Т 2, затем с 17- ого по 32-ой при включенном транзисторе Т 2 и выключенном Т 1. Вместе с информацией передается реальный адрес устройства из регистра адреса устройства (элемент 5). Адрес, набранный с помощью адресного переключателя, через выводы элемента 5 заносится в сдвиговый регистр. Далее, адрес вместе с информацией, находящейся на входах сдвигового регистра 74299 (элементы 3, 4), в последовательном коде передается в регистры микроконтроллера 1 1 (вывод 18). Подпрограмма диагностики модуля ТС производит проверку внутренних регистров микроконтроллера, правильность работы сдвиговых регистров 3, 4, 5, исправность входов 3,4. Исправность транзисторов 1, Т 2 и правильность их включения в процессе съема информации. Подпрограмма ввода/вывода осуществляет передачу и прием данных от ПЭВМ с установленной скоростью обмена через схему подключения модуля ТС в линию связи, в которой используется имеющая гальваническую развязку с линией связи микросхема- драйвер 2582(элемент 2, фиг.2) специально предназначенная для работы в интерфейсе-485/422. Управление работой 2 осуществляется микроконтроллером 1, с помощью трех портов 4, 5,7. Обмен данными (прием и передача) осуществляется по двухпроводной или четырех проводной линии связи. Для осуществления изобретения авторами разработаны конструкция модуля ТС, печатная плата с расположением на ней электронных компонентов согласно принципиальной электрической схеме. Конструктивно модуль ТС выполнен в виде одной платы, на которой расположены электронные элементы схемы (фиг. 3). Плата снабжена внешними разъемами -. Через разъем 37- к модулю ТС подключаются контролируемые объекты. Разъем 9 используется для подключения линии связи с ПЭВМ,подачи в устройство внешнего электропитания постоянного тока с напряжением в пределах 12-35 Вольт. На передней части платы расположены кнопка ТЕСТ, переключатель набора адреса, узел индикации из двух светодиодов. Модули ТС располагаются в так называемых крейтах - каркасах, которые устанавливаются в коммуникационном шкафу, или помещается в отдельный корпус, если модуль используется на удалении от управляющей ПЭВМ. Диагностика модуля ТС осуществляется автоматически по включению питания, по нажатию кнопки ТЕСТ, и в процессе работы устройства по опросу состояния от управляющей ПЭВМ. При обнаружении неисправности модуль ТС теряет связь с ПЭВМ, происходит периодическое мигание желтого светодиода - диагностического индикатора. По количеству миганий определяется неисправность электронного элемента схемы. При штатной работе модуля ТС на узле индикации горят два светодиода светодиод зеленого цвета индицирует о наличии внутреннего электропитания 5 В желтый светодиод мигает, что говорит о том, что модуль ТС получает запросы и отвечает на них. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Микропроцессорное устройство приема сигналов телесигнализации (модуль ТС), имеющее 32 входных контакта для подключения двухпозиционных объектов контроля в виде импульсов телесигнализации постоянного и переменного токов, содержит высоконадежный индустриальный программируемый микроконтроллер 1684-04/ с записанной в память контроллера управляющей программой,оптоизолированную микросхему-драйвер 2582 интерфейса связи -485/422, схема считывания состояния двухпозиционных объектов контроля построена по матричной схеме (матрица 2 х 16) с использованием микросхем - регистров 74299, модуль ТС подключается к ПЭВМ по стандартному интерфейсу-485/422,максимальное количество подключаемых модулей ТС к ПЭВМ составляет 256, модули ТС располагаются от управляющей ПЭВМ на расстоянии до 1200 м.