Автоматизированная система контроля подвижного состава на основе комплекса технических средств для модернизации аппаратуры ПОНАБ-3
Разработка эксплуатационно-технических требований к системе централизованного контроля подвижного состава. Физические основы обнаружения перегретых букс. Технические средства для модернизации аппаратуры ПОНАБ-3, его узлы. Построение сети передачи данных.
Рубрика | Транспорт |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 21.04.2013 |
Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Напольное оборудование аппаратуры ПОНАБ-3 (рисунок 2.1) включает: левую и правую напольные камеры (НКЛ, НКП), четыре датчика прохода колес (Д1 - Д4), рельсовую цепь наложения (РЦН) и две соединительных муфты. (СМ)
Напольная камера содержит узконаправленную оптическую систему, приемник инфракрасного излучения (болометр), предварительный усилитель сигналов, запирающую заслонку и другие конструктивные элементы.
Каждая напольная камера устанавливается на специальную металлическую раму, которая в свою очередь крепится к бетонному фундаменту. Этим обеспечивается стабильное положение напольной камеры относительно рельса и исключаются вибрации ее узлов при проходе поезда по участку контроля.
Рисунок 2.1 - Структурная схема напольного оборудования аппаратуры ПОНАБ-3
Датчики прохода колес вырабатывают электрические сигналы при проходе колесных пар подвижных единиц в зоне их размещения. Сигналы от датчиков подаются через соединительные муфты к устройствам постового оборудования. В качестве датчиков в аппаратуре применен датчик типа ПБМ-56. Принцип его действия основан на наведении в катушке э.д.с. индукции за счет изменения величины магнитного потока при проходе гребня колеса в воздушном зазоре. В момент приближения гребня колеса к зоне действия датчика магнитный поток в цепи увеличивается и достигает своего максимального значения, когда колесная пара находится над датчиком. При этом в катушке индуктивности наводится колоколообразный импульс напряжения. Нижний предел скорости движения, при котором сигналы с датчика превышают уровень наводок и могут управлять работой устройств, составляет 5 км/ч.
Рельсовая цепь наложения предназначена для выработки команд управления в момент захода и удаления поезда из зоны контроля аппаратуры. В качестве рельсовой цепи наложения в аппаратуре используется типовая электронная педаль ЭП-1. Педаль представляет собой генератор и приемник, которые подключаются к рельсам и образуют короткую бесстыковую рельсовую цепь тональной частоты.
При модернизации аппаратуры принципы обнаружения нагретых букс, а также схема контроля захода и удаления поезда остаются неизменными. В связи с этим все напольное оборудование не изменяется, за исключением удаления одного датчика прохода колес. Это связано с применением принципа счета вагонов по трем путевым датчикам.
Постовое оборудование
В состав постового оборудования аппаратуры ПОНАБ-3 (рисунок 2.2) входят стойка аппаратуры, стойка передающая, силовой щит и пульт управления.
В стойке аппаратуры размещены два блока усиления (У), блок питания, блок управления (БУ) и блок отметчика вагонов (БОВ). Блок управления вырабатывает сигналы управления работой напольных камер, блока управления передачей и других устройств аппаратуры при проходе поезда по участку контроля и формирует программу сигналов для автоматической проверки исправности устройств после удаления поезда. Блоки усиления предназначены для усиления сигналов от букс и передачи их на входы устройства логической обработки сигналов. Блок отметчика вагонов предназначен для распознавания физических подвижных единиц независимо от их осности.
В передающей стойке находятся блок счета вагонов (БСВ), блок управления передачей (БУП), электронный передатчик кода (ЭПК), передатчик частотно-модулированных сигналов (ПЧМС) и блок питания. Блок счета вагонов предназначен для подсчета количества вагонов, прошедших по участку контроля. Электронный передатчик кода формирует кодовые комбинации и посылает их на вход передатчика частотно-модулированных сигналов.
В силовом щите установлены реле управления, силовой трансформатор для питания напольных камер, выпрямитель, стабилизатор напряжения и панель с предохранителями.
Рисунок 2.2 - Структурная схема постового оборудования аппаратуры ПОНАБ-3
При модернизации аппаратуры постовое оборудование содержит периферийный контроллер (ПК-02), блок сопряжения и управления (БСУ-П) а также пульт технологический (ПТ-03). Данное оборудование выполняет функции стойки передающей, стойки аппаратуры и пульта управления аппаратуры ПОНАБ-3. При этом силовой щит аппаратуры ПОНАБ-3 используется вместе с модернизированным оборудованием.
Станционное оборудование
В станционное оборудование аппаратуры ПОНАБ-3 (рисунок 2.3) входят приемник частотно-модулированных сигналов (ПрЧМС), электронный приемник кода (ЭПК), блок контроля (БК), печатающее устройство (ПУ), пульт оператора (ПО) и устройства сигнализации (УС).
Электронный приемник кода предназначен для приема кодовых комбинаций и выдачи их на печатающее устройство. Блок контроля контролирует уровень сигнала в канале связи и управляет работой пульта оператора. Все оборудование, кроме печатающего устройства и пульта оператора, размещено в стойке приемной. В качестве печатающего устройства применяется электроуправляющая пишущая машина ЭУМ-23ДП.
При модернизации аппаратуры станционное оборудование полностью заменяется. В модернизированном варианте в качестве станционного оборудования используется персональный компьютер типа IBM PC и концентраторы информации (КИ). Персональный компьютер в модернизированной аппаратуре выполняет функции приемника кодовых комбинаций, блока контроля, пульта оператора и устройства сигнализации. Для объединения устройств контроля подвижного состава в единую централизованную сеть используются концентраторы информации, обеспечивающие организацию группового канала для постовых контроллеров.
Рисунок 2.3 - Структурная схема станционного оборудования аппаратуры ПОНАБ-3
2.2 Основные узлы и модули комплекса КТСМ-01
Периферийный контроллер ПК-02
В качестве базового устройства в комплексе контроля состояния подвижного состава планируется использовать периферийный контроллер ПК-02. Контроллер представляет собой устройство с программным управлением (микропроцессорную систему), что позволяет расширять область его применения путем разработки рабочего программного обеспечения.
Периферийный контроллер обеспечивает:
- режим контроля подвижного состава;
- режим автодиагностики при отсутствии поезда на участке контроля;
- регулировочные режимы, обеспечивающие непрерывное (циклическое) считывание и отображение на индикаторе ПТ состояние устройств комплекса при проведении регулировочных и проверочных работ в процессе технического обслуживания;
- проверочные режимы, предназначенные для отображения диагностической информации, и включаемые однократно вводом соответствующей команды с клавиатуры пульта;
- режимы имитации прохода поезда.
- передачу информации в последовательную линию связи.
Сопряжение контроллера с некоммутируемым каналом тональной частоты осуществляется встроенным устройством передачи сигналов частотным (УПСЧ) по двух- или четырехпроводной линии методом частотной манипуляции в соответствии с ГОСТ 20855-83 (рекомендация V.23 МККТТ). Контроллер обеспечивает сопряжение с устройством ввода-вывода символьной информации (видеотерминалом) по последовательной черырехпроводной линии связи встроенным устройством передачи сигналов токовым (УПСТ) через интерфейс «RS232» (рекомендация V.25 МККТ), или методом «токовая петля».
Принцип работы периферийного контроллера основан на аппаратно-программной обработке сигналов поступающих через согласующее устройство от напольного оборудования пункта контроля подвижного состава, а также управление через согласующие устройство элементами напольного и постового оборудования пункта контроля.
Структура периферийного контроллера (рисунок 2.4) представляет собой микропроцессорную систему, основным устройством в которой является модуль микроконтроллера ММК. Данный модуль через системную шину осуществляет управление и обработку информации следующих устройств: модуля обработки тепловых сигналов (МОТС), модуля обработки сигналов путевых датчиков (МОПД), модуля УПСЧ и модуля УПСТ.
Модуль ММК выполняет ввод информации и управление каналами аналого-цифрового преобразования модуля МОТС, ввод информации и команд от модуля МОПД, вывод команд управления напольным оборудованием в модуль МОПД, прием и передачу данных через модуль УПСЧ в линию связи, обмен информацией с видеотерминалом через модуль УПСТ.
Питание модулей контроллера обеспечивается встроенным источником вторичного электропитания (ВИП).
При включении питания контроллера микропроцессоры, расположенные в модулях ММК и МОПД автоматически начинают выполнение своих рабочих программ, коды которых содержаться в микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), при этом производится настройка (инициализация) модулей на необходимые режимы работы и проверяется исправность основных узлов контроллера (тестирование).
После выполнения начальной инициализации и тестирования микропроцессоры контроллера переходят в режим выполнения основного программного цикла, в котором находятся постоянно до выключения питания или получения из линии связи команды «сброс». Периферийный контроллер находится в режиме автодиагностики.
Микропроцессор модуля МОПД в процессе выполнения основного программного цикла производит опрос состояния входных цепей от путевых датчиков и ожидает команды от модуля ММК. При обнаружении захода поезда на участок контроля микропроцессор модуля МОПД выдает сигналы на выходные цепи управления напольным оборудованием и переходит в режим счета осей и вагонов, а также выдает модулю ММК команды на начало и окончание обработки тепловых сигналов от букс, находящихся в зоне контроля. После прохода поездом участка контроля микропроцессор модуля МОПД передает модулю ММК данные о количестве осей и вагонов в проконтролированном поезде, производит проверку напольного оборудования путем имитации прохода контрольного вагона (контрольная программа) и переходит в режим выполнения основного программного цикла.
Микропроцессор модуля ММК в процессе выполнения основного программного цикла устанавливает и поддерживает информационный обмен по линии связи с автоматизированным рабочим местом поста контроля, а также принимает команды от видеотерминала и модуля МОПД. При получении от модуля МОПД информации о заходе поезда на участок контроля, а также команд начала и окончания обработки тепловых сигналов, микропроцессор модуля ММК управляет аналого-цифровым преобразователем модуля МОТС, обрабатывает результаты измерения, передает полученные данные в линию связи и выводит результаты контроля на видеотерминал.
Рисунок 2.4 - Структурная схема периферийного контроллера
В режиме имитации прохода поезда периферийный контроллер переходит в режим контроля поезда и переводит модуль МОПД в режим имитации. В АРМ ЦПК передается информация о заходе поезда с признаком «имитация». Модуль МОПД имитирует проход поезда, состоящего из четырехосных вагонов. В данном режиме заслонки в напольных камерах закрыты и в качестве источников инфракрасного излучения используются контрольные лампы напольных камер. Инфракрасное излучение от контрольных ламп улавливается болометрами и преобразуется предварительными усилителями в электрический сигнал, который поступают на вход модуля МОТС, где преобразуются в цифровой код и считываются ММК.
По окончании имитации прохода поезда ПК выводит на внешний индикатор информацию о поезде, а также формирует и передает в АРМ ЦПК блок данных о поезде, количество осей и средние тепловые уровни в данных о поезде.
Блок сопряжения и управления БСУ-П
Для электрического согласования цепей напольного и силового оборудования аппаратуры ПОНАБ-3 и периферийного контроллера ПК-02 в составе комплекса технических средств для модернизации аппаратуры ПОНАБ-3 предназначен блок сопряжения и управления БСУ-П.
Структурная схема блока БСУ-П, (рисунок 2.5), содержит следующие функциональные узлы и схемы: регулятор левого канала теплового сигнала (РУЛ); регулятор правого канала теплового сигнала (РУП); источник стабилизированного напряжения 30 вольт (ИП-30); источник стабилизированного напряжения 6 вольт (ИП-6); понижающий трансформатор (ТР1); источник стабилизированного напряжения 12 вольт (ИП-2); регулируемый источник постоянного тока (РИП); понижающий трансформатор (ТР2); схема контроля напряжения питания рельсовой цепи наложения (КПРЦ); схема управления порогом срабатывания (УПС); пороговое устройство (ПУ); схема контроля состояния рельсовой цепи наложения (КРЦ); фильтр первого датчика прохода осей (ФД1); фильтр второго датчика прохода осей (ФД2); фильтр третьего датчика прохода осей (ФДЗ); схема контроля открытия заслонки левой напольной камеры (КЗЛ); схема контроля открытия заслонки правой напольной камеры (КЗП); управляющий ключ реле заслонок (УКРЗ); управляющий ключ левой контрольной лампы (УКЛЛ); управляющий ключ правой контрольной лампы (УКЛП); управляющий ключ ориентирного устройства (УКО).
Регуляторы РУЛ и РУП предназначены для регулирования уровня тепловых сигналов соответственно левого и правого каналов.
Источники стабилизированного напряжения ИП-30, ИП-6 и трансформатор ТР1 предназначены для питания предварительных усилителей, установленных в напольных камерах. Индикация наличия выходного напряжения источника ИП-30 осуществляется светодиодами.
Источник стабилизированного напряжения ИП-12 предназначен для питания электронной педали ЭП-1 (рельсовая цепь наложения РЦН). Индикация наличия выходного напряжения источника ИП-12 также осуществляется светодиодом.
Регулируемый источник напряжения РИП, питание которого осуществляется от понижающего трансформатора ТР2, предназначен для питания порогового устройства рельсовой цепи наложения.
Схема контроля питания рельсовой цепи наложения КПРЦ формирует сигнал дистанционного контроля и осуществляет гальваническую развязку. Схема дистанционного управления порогом срабатывания УПС уменьшает напряжение срабатывания порогового устройства в 1,5 раза от установленного. Пороговое устройство ПУ совместно с КПРЦ формируют сигнал состояния РЦН (занята или свободна). Индикация работы КПРЦ и состояния РЦН осуществляется светодиодами.
Фильтры датчиков прохода осей ФД1, ФД2 и ФДЗ предназначены для подавления высокочастотных помех в сигнале.
Схемы контроля открытия заслонок КЗЛ левой камеры и КЗП правой камеры предназначены для контроля и индикации положения заслонок. Управляющий ключ реле заслонок УКРЗ предназначен для включения реле заслонок Р6, расположенного в силовом щите аппаратуры ПОНАБ-3. Управляющие ключи УКЛЛ и УКЛП предназначены для включения контрольных ламп в напольных камерах. Управляющий ключ ориентирного устройства (УКО) предназначен для вывода на ориентирное устройство управляющих сигналов.
При отсутствии поезда на участке контроля через цепь «РЦ» на вход порогового устройства ПУ рельсовой цепи наложения поступает постоянное напряжение с выхода электронной педали ЭП-1, напряжение на выходе ПУ отсутствует. Через подключенный к выходу ПУ оптронный ключ КРЦ первой ступени гальванической развязки ток не протекает, светодиод индикации состояния рельсовой цепи «РЦ» выключен, и напряжение на цепь «КРЦ» разъема «ПД» не подается. Светодиод индикации состояния, включенный в цепь «КРЦ», выключен.
Стабилизированный источник напряжения с ручной регулировкой выходного напряжения РИП служит для питания ПУ и является для ПУ источником опорного напряжения. При уменьшении выходного напряжения РИП уменьшается порог срабатывания ПУ, а при увеличении напряжения - увеличивается. Таким образом, изменением выходного напряжения РИП производится регулировка порога срабатывания ПУ. В модуле предусмотрены гнезда для контроля порогового напряжения ПУ.
Рисунок 2.5 - Структурная схема модуля БСУ-П
Оптронный ключ УПС реализует возможность дистанционного уменьшения выходного напряжения. При подаче на линию «ПРЦ» напряжения, ключ УПС открывается и уменьшает выходное напряжение РИП в 1,5 раза.
Питание ЭП-1 осуществляется от стабилизированного источника постоянного тока ИПРЦ напряжением 12В, которое через цепь «12В РЦ» поступает в силовой щит. Наличие напряжения ИПРЦ контролируется светодиодом и оптронным ключом КПРЦ первой ступени гальванической развязки.
Напряжение на вход ИПРЦ и ИПКРЦ подается от вторичных обмоток трансформатора Т2. Стабилизированные источники питания ИП-6 и ИП-30 обеспечивают напряжения питание предусилителей в напольных камерах. Входные напряжения питания ИП-6 и ИП-З0 получают от вторичных обмоток трансформатора Т1.
При занятии поездом рельсовой цепи наложения поступающее с электронной педали ЭП-1 напряжение на входе ПУ уменьшается до 0,1.. 0,3 В, срабатывает ПУ который включает ключ КРЦ, который по цепи «КРЦ» подает напряжение на вход контроллера ПК-02. Периферийный контроллер ПК-02, приняв сигнал захода поезда, включает транзисторный ключ управления реле заслонок УКРЗ, который подает напряжение на обмотку реле открытия заслонок. При открытии заслонок срабатывают концевые выключатели, через контакты которых по цепям «КЗЛ» и «КЗП» подается напряжение на индикаторы контроля заслонок левой ИКЗЛ и правой ИКЗП камер. Далее по цепям «КЗЛ» и «КЗП» сигналы открытия заслонок поступают в контроллер ПК-02.
Каждая ось подвижного состава, при проследовании по участку контроля, последовательно проходит над датчиками прохода осей Д1, Д2 и ДЗ. Сигналы с датчиков Д1, Д2, ДЗ по цепям «Д1», «Д2», «ДЗ» поступают в БСУ-П на фильтры нижних частот ФД1, ФД2 и ФДЗ и далее в контроллер ПК-02 на входы формирователей. Для контроля сигналов от датчиков предназначены контрольные гнезда.
Во время прохождения подвижного состава в зоне между датчиками Д2 и ДЗ при открытых заслонках в напольных камерах тепловое излучение воспринимается приемными капсулами напольных камер, преобразуется в электрический сигнал и усиливается. С выходов предусилителей приемных капсул тепловые сигналы соответствующего канала поступают на регуляторы уровня РУЛ левого и РУП правого каналов, а также на контрольные гнезда.
После освобождения поездом РЦН напряжение с ЭП-1 по цепи «РЦ» поступает на вход КРЦ. Ключ КРЦ выключается и снимает напряжение с цепи «КРЦ». Периферийный контроллер, приняв сигнал освобождения поездом рельсовой цепи, переходит в режим контрольной программы, имитирует прохождение четырехосного вагона с нагретыми буксами. После окончания имитации первой тележки контрольного вагона ПК снимает напряжение с цепи «УЗ/е/к», ключ УКРЗ закрывается и выключает напряжение в цепи «УЗ». Заслонки в напольных камерах закрываются, размыкаются контакты концевых выключателей и отключают напряжения в цепях «КЗЛ» и «КЗП».
При работе в режиме ориентации напольных камер ПК-02 устанавливает в цепи «ОУ/е/к» сигнал длительностью пропорциональной уровню сигнала принятого ПК-02 от излучения лампы ориентирного устройства, который включает транзисторный управляющий ключ ориентирной лампы УКЛО. Ключ УКЛО коммутирует цепь «ОУ» с частотой поступления импульсного сигнала.
Пульт технологический ПТ-03
В качестве терминального устройства ввода-вывода символьной информации при работе с комплексом технических средств планируется использовать пульт технологический ПТ-03. Пульт предназначен для работы в составе систем диспетчерского контроля и обеспечивает информационный обмен с внешним устройством через последовательную линию связи по интерфейсу RS-232.
Пульт обеспечивает: прием из последовательной линии связи и вывод на жидкокристаллический символьный индикатор сообщений, содержащих символы, приведенные в таблице 2.1 (в соответствии с расширенной кодировочной таблицей ASCII); ввод с 21-кнопочной клавиатуры символов и передачу в последовательную линию связи соответствующих им кодов (таблица 2.2).
Пульт имеет скорость приема и передачи данных в линию связи - 1200, 2400, 4800, 9600 бит/с, метод передачи данных - асинхронный, формат элементарной посылки: один старт-бит, восемь бит данных, один стоп-бит. Символы выводятся на экран пульта (4 строки по 16 символов или 1 строка из 16 символов).
Питание пульта осуществляется от источника питания контроллера через интерфейсный шнур или от внешнего источника питания напряжением 12В ± 20%.
На рисунке 2.6 показана структурная схема пульта, на которой обозначены основные узлы устройства.
После включения питания пульта микропроцессор платы управления начинает выполнять программу, записанную в память микроконтроллера АТ89С52 при изготовлении. Микросхема CMOS 93С46 представляет собой энергонезависимое запоминающее устройство, в котором микроконтроллером сохраняются данные о настройках, произведенных пользователем.
Таблица 2.1
Код |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
A |
B |
С |
D |
Е |
F |
|
0 |
SP |
0 |
@ |
P |
` |
p |
A |
Р |
а |
р |
|||||||
1 |
! |
1 |
A |
Q |
a |
q |
Б |
С |
б |
с |
|||||||
2 |
" |
2 |
В |
R |
b |
r |
В |
Т |
в |
т |
|||||||
3 |
# |
3 |
С |
S |
с |
s |
Г |
У |
г |
у |
|||||||
4 |
$ |
4 |
D |
Т |
d |
t |
Д |
Ф |
Д |
Ф |
|||||||
5 |
% |
5 |
E |
U |
e |
u |
E |
Х |
е |
х |
|||||||
6 |
& |
6 |
F |
V |
f |
v |
Ж |
Ц |
ж |
ц |
|||||||
7 |
BEL |
' |
7 |
G |
W |
g |
w |
3 |
Ч |
з |
ч |
||||||
8 |
BS |
( |
8 |
H |
X |
h |
x |
И |
Ш |
и |
ш |
||||||
9 |
) |
9 |
I |
Y |
i |
y |
Й |
Щ |
й |
щ |
|||||||
A |
LF |
* |
: |
J |
Z |
j |
z |
К |
Ъ |
к |
ъ |
||||||
B |
+ |
; |
К |
k |
Л |
Ы |
л |
ы |
|||||||||
C |
' |
< |
L |
1 |
М |
Ь |
м |
ь |
|||||||||
D |
CR |
- |
= |
M |
m |
Н |
Э |
н |
э |
||||||||
E |
. |
> |
N |
^ |
n |
О |
Ю |
о |
ю |
||||||||
F |
/ |
? |
O |
_ |
o |
П |
Я |
п |
я |
Таблица 2.2
Клавиша |
Start |
F5 |
9 |
6 |
3 |
+ |
Enter |
||
Код |
1Bh |
39h |
36h |
33h |
2bh |
0Dh |
|||
Клавиша |
F2 |
F4 |
8 |
5 |
2 |
0 |
Space |
||
Код |
02h |
04h |
38h |
35h |
32h |
30h |
20h |
||
Клавиша |
F1 |
F3 |
7 |
4 |
1 |
* |
Shift |
||
Код |
01h |
03h |
37h |
34h |
31h |
2Ah |
|||
После Shift |
Клавиша |
Start |
F10 |
PgUp |
PgDn |
- |
Enter |
||
Код |
1Bh |
2Dh |
0Dh |
||||||
Клавиша |
F7 |
F9 |
. |
Ins |
|||||
Код |
05h |
2Eh |
06h |
08h |
|||||
Клавиша |
F6 |
F8 |
Home |
End |
/ |
Shift |
|||
Код |
08h |
2Fh |
При поступлении данных через линию связи адаптер ADM232 преобразует сигнал линии RS-232 в уровни TTL. Универсальный асинхронный приёмопередатчик (УАПП) микроконтроллера осуществляет прием последовательных данных младшими битами вперед. Принятый байт сразу же выводится на индикатор в соответствии с таблицей 2.1. Курсор на индикаторе перемещается в следующую позицию. При заполнении индикатора, строки сдвигаются вверх, а верхняя строка теряется. Следующий символ выводится в первой позиции 4-й строки. Для однострочного режима при поступлении 17-го символа строка не очищается, символ выводится в 1-й позиции.
Рисунок 2.6 - Структурная схема пульта
При нажатии символьных клавиш соответствующий код символа (см. таблицу 2.2) передается в линию связи в последовательном виде младшими битами вперед. При нажатии клавиши 'Shift' передача не производится, курсор принимает вид мигающего прямоугольника, и микроконтроллер ждет нажатия следующей клавиши. Повторное нажатие клавиши 'Shift' отменяет эту команду.
При кратковременных перебоях в питании и при «зависании» программы «сторож» ADM805 выдает сигнал сброса, что приводит к перезапуску программы. Встроенный стабилизатор питания пульта преобразует входное напряжение 9 - 20 вольт в напряжение +5 вольт, необходимое для работы устройства.
После включения питания примерно на 1,5 с на индикаторе пульта высвечивается заставка, в которой указывается текущая скорость обмена через линию связи. Далее микропроцессор ожидает нажатие клавиш или прихода сообщения по линии связи.
Концентратор информации КИ-6М
Для организации систем передачи данных АСК ПС на участке железной дороги с использованием физических линий связи и выделенных каналов тональной частоты планируется использовать концентратор информации КИ-6М.
Алгоритм функционирования и процедуры информационного обмена КИ с оконечным оборудованием данных определяются программным обеспечением.
КИ может одновременно обслуживать до шести каналов последовательной информационной связи. В зависимости от типа установленного модуля преобразования сигналов (УПС) для каждого канала обеспечивается один из перечисленных видов сопряжении:
- сопряжение с некоммутируемым каналом тональной частоты с 2-х или 4-х проводным окончанием или с выделенной 2-х проводной физической линией встроенным модулем УПСЧ методом частотной манипуляции в соответствии с ГОСТ 20855-83 (рекомендация V.23 МККТТ) со скоростью передачи данных 1200 бит/с;
- сопряжение с четырехпроводной физической линией связи встроенным модулем УПСТ методом «токовая петля 20 мА» со скоростью передачи данных в линию 50; 75; 100; 200; 600; 1200; 2400; 4800; 9600 бит/с;
- сопряжение с оконечным оборудованием данных (ООД) встроенным модулем УПСТ асинхронным методом передачи по цепям стыка С2 в соответствии с ГОСТ 18145-81, ГОСТ 23675-79 со скоростью передачи данных в линию 50; 75; 100; 200; 600; 1200; 2400; 4800; 9600 бит/с.
При сопряжении КИ с каналом тональной частоты обеспечиваются следующие электрические параметры стыка С1-ТЧ в соответствии с требованиями ГОСТ 25007-81:
- уровень средней мощности сигнала на выходе передатчика:
а) для 4-х проводного окончания - минус (26 ± 0,26) дБм;
б) для 2-х проводного окончания - минус (13 ± 0,13) дБм;
- чувствительность по приему - не менее минус 30 дБ;
- номинальное входное и выходное сопротивление - (600 ± 60) Ом (на частоте 1000Гц);
- затухание асимметрии входных и выходных цепей по отношению к земле в рабочем диапазоне частот - не менее 43 дБ.
При сопряжении КИ с аналогичным УПС по выделенной физической линии связи уровень средней мощности сигнала на линейном выходе передатчика - не более 0 дБм.
При сопряжении КИ с четырехпроводной физической линией связи с полным сопротивлением не более 500 Ом методом «токовая петля 20 мА» обеспечиваются следующие значения величины тока:
- для уровня логической единицы - плюс (20 ± 2) мА;
- для уровня логического нуля - минус (20 ± 2) мА.
Принцип работы КИ основан на программном управлении потоками данных с целью обеспечения взаимодействия КИ с другими устройствами оборудования передачи данных по последовательным линиям и каналам связи.
КИ представляет собой микропроцессорную систему, в которой модуль микроконтроллера ММК осуществляет управление модулями устройств преобразования сигналов (УПС) через системную шину (рисунок 2.7). Каждое УПС подключается к отдельному каналу или линии связи. В зависимости от требуемого метода передачи (вида канала) применяется одно из двух типов УПС: УПСТ или УПСЧ.
Рисунок 2.7 - Структурная схема КИ
Системная шина предназначена для электрического сопряжения модуля ММК с устройствами ввода / вывода, расположенными на модулях УПС.
Назначение линий системной шины:
- DAT0 - DAT7 - двунаправленная 8-ми разрядная шина данных, предназначенная для передачи байта данных при обращении процессора с операциями записи или чтения к регистрам устройств ввода-вывода, расположенных на модулях УПС; значению лог. «I» соответствует высокий вровень на линии DAT;
- SMOD0 - SMOD5 - выходные линии модуля ММК, активный уровень каждой линии SMOD (низкий) сигнализирует о том, что процессор обращается с операцией чтения или записи к устройствам ввода-вывода, расположенным на данном модуле УПС. Линии SMOD имеют радиальную структуру, т.е. каждая линия подключена только к одному модулю УПС. Линии SMOD модуля ММК в КИ представляют собой линии запроса прерываний. Приоритет таких запросов начинается с младшего адреса, т.е. линии с меньшим номером имеют высший приоритет. Соответствие линий SMOD разъемам соединительной панели приведено в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Соответствие выводов SMOD концентратора информации
Провод системной шины |
На какой разъем поступают |
Номер обслуживаемого канала связи |
|
SMOD0, INT0 |
Х3 |
1 |
|
SMOD1.INT1 |
Х4 |
2 |
|
SMOD2, INT2 |
Х5 |
3 |
|
SMOD3, INT3 |
Х6 |
4 |
|
SMOD4, INT4 |
Х7 |
5 |
|
SMOD5, INT5 |
Х8 |
6 |
Модуль ММК
Модуль микропроцессорного контроллера ММК является центральным устройством программного управления периферийным контроллером и концентратора информации. На структурной схеме, представленной на рисунке 2.8 показаны основные компоненты модуля, объединенные внутренней системой шин и сигналов микропроцессора.
В качестве центрального процессора (ЦП) модуля ММК используется микроконтроллер семейства MCS-51 DALLAS DS80C320 (DD1). ЦП является основным управляющим элементом модуля. Им осуществляется чтение команд из памяти, выполнение соответствующих операций, а также производятся запись и чтение данных из памяти или от устройств ввода-вывода.
Для формирования тактовой частоты ЦП и тактовых сигналов CLK, необходимых для работы других модулей и узлов периферийного контроллера предназначен тактовый генератор, который состоит из кварцевого генератора BQ1 и делителя частоты, функции которого выполняет микросхема программируемой логики DD3. При резонансной рабочей частоте генератора BQ1 равной 16 МГц частота сигнала CLK равна 2 МГц.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) модуля ММК предназначено для хранения кодов команд рабочей программы микропроцессора. В качестве ПЗУ используется микросхема 27с512 (емкость 64 Кбайт) или 27с256 (емкость 32 Кбайт) - репрограммируемое постоянное запоминающее устройство с ультрафиолетовым стиранием информации. Также может использоваться микросхема 49F010 (AM29F010) емкостью 128 Кбайт - электрически-перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство.
При использовании микросхемы 49F010 существует возможность использования двух ПЗУ: младшей страницы памяти (адреса 0h-0FFFFh) и старшей страницы памяти (адреса l0000h-1FFFFh). Переключение страниц осуществляется перемычкой S2.
Микросхема ПЗУ имеет выводы D0 - D7 для подключения к шине данных процессора, а также выводы А0-А16 (А0-А15 для микросхемы 27с512 и А0-А14 для микросхемы 27с256) для подключения к адресной шине. Выводы D0-D7 имеют три состояния и активизируются только при установлении на входе ОЕ сигнала низкого уровня. Управление сигналом выбора ПЗУ (сигнал ООЕ) осуществляется дешифратором конфигурации памяти, функции которого выполняет микросхема программируемой логики DD3. При высоком логическом уровне на линии BSEL дешифратором производится трансляция сигнала PSEN на линию ООЕ. Для выборки из ПЗУ очередной команды на мультиплексированной адресной шине (порты 0 и 2 микроконтроллера) устанавливается ее адрес, младший байт которого (А0-А7) по сигналу ALE запоминается в регистре защелке DD2. По сигналу PSEN на выводах ПЗУ D0-D7 устанавливаются соответствующие данные, которые считываются микроконтроллером через порт Р0. Таким образом обеспечивается доступ к адресам памяти программ 0h-0EFFFh (адреса 0F000h-0FFFFh используются для доступа к остальным модулям периферийного контроллера).
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) модуля ММК предназначено для хранения данных, которые процессор может записывать и считывать в процессе выполнения программы. В качестве микросхемы ОЗУ модуля ММК применяется микросхема статического ОЗУ UM621024 емкостью 128 КБайт. Операции чтения и записи данных ОЗУ разрешены при низком уровне сигнала на входе CS1 (сигнал ACS). Чтение данных из ОЗУ осуществляется по сигналу АОЕ (низкий уровень на входе ОЕ). Запись данных в ОЗУ производится по сигналу WR. Управление сигналами выбора ОЗУ осуществляется дешифратором конфигурации памяти, функции которого выполняет микросхема программируемой логики DD3.
В модуле MMK-DS51 существует возможность выборки кодов команд исполняемой программы из ОЗУ, в отличие от стандартной организации памяти микроконтроллеров семейства MCS-51, когда выборка команд производится из ПЗУ, а в ОЗУ хранятся только оперативные данные. Эта особенность модуля позволяет оперативно изменять исполняемую программу, например, путем загрузки программы по сети передачи данных. В этом случае в ПЗУ хранится программа, реализующая алгоритм загрузки. По окончании загрузки управление передается загруженной программе.
Выбор памяти (ПЗУ или ОЗУ), из которой осуществляется чтение кодов выполняемой программы, производится переключением уровня сигнала BSEL. При низком логическом уровне на линии BSEL дешифратором конфигурации памяти уровень сигнала АОЕ устанавливается в '0' (чтение из ОЗУ) при низком уровне сигнала PSEN (чтение очередного программного кода) или при низком уровне сигнала RD (чтение данных). Таким образом, и выборка команд, и чтение данных осуществляются из ОЗУ.
Микроконтроллеры семейства MCS-51 по 16 адресным линиям могут адресовать до 64 Кбайт данных (адреса 0h-0FFFFh). Для доступа к старшим 64 Кбайтам ОЗУ (адреса l0000h-1FFFFh) используется линия S16, при высоком логическом уровне которой дешифратором конфигурации памяти на линии А16 устанавливается уровень логической единицы (доступ к старшим 64 Кбайтам ОЗУ).
Адреса 0F000h-0FFFFh (1F000h-1FFFFh) памяти данных используются для доступа к внешним модулям периферийного контроллера. Поэтому при обращении к этим адресам сигнал ACS устанавливается в единицу, чем запрещается работа ОЗУ.
Адресный дешифратор модуля ММК предназначен для формирования сигналов выборки внешних модулей периферийного контроллера, а также для доступа к программно-опрашиваемым переключателям S1. Функции дешифратора выполняет микросхема программируемой логики DD3.
Внешние модули имеют область адресов 0F000h-0FFFFh памяти данных. При обращении к ним микросхемой DD3 формируются управляющий сигнал IORQ, сигналы чтения / записи внешних модулей и сигналы выборки соответствующего модуля SM0-SM5. Соответствие выходных сигналов дешифратора сигналам адресной шины приведено в таблице 2.4. Сигнал PRD используется для доступа к S1.
Формирователи сигналов системной шины предназначены для согласования низкой нагрузочной способности шин процессора с нагрузкой, создаваемой системной шиной с подключенными к ней внешними модулями. В качестве формирователей применяются микросхемы шинных формирователей с повышенной нагрузочной способностью К555АП6 (DD8 - DD10). Микросхема DD8 предназначена для передачи в системную шину сигналов чтения и записи устройств ввода / вывода (IORC, IOWC), сигнала системного сброса INIT, системной частоты CCLK, а также линий адресной шины ADR0-ADR3, Микросхема работает в режиме простого однонаправленного усилителя. Микросхема DD9 предназначена для буферизации двунаправленной шины данных процессора D0-D7 и линий данных системной шины DAT0-DAT7. Разрешение передачи данных через микросхему DD9 осуществляется сигналом IORQ в цикле обращения процессора к устройствам ввода / вывода с адресами от 0F000h до 0FFFFh. Направление передачи данных определяется состоянием сигнала IORD, формируемым микросхемой DD3 в цикле чтения внешней памяти данных. При чтении процессором данных из устройства ввода / вывода (низкий уровень IORQ) сигналы с линий DAT0-DAT7 системной шины поступают на шину данных процессора D0-D7. В цикле записи процессором данных в устройство ввода / вывода (высокий уровень IORQ) сигналы шины данных передаются в системную шину. Микросхема DD10 предназначена для передачи в системную шину сигналов выборки внешних модулей SMOD0-SMOD5. Микросхема работает в режиме простого однонаправленного усилителя.
Таблица 2.4 - Соответствие сигналов дешифратора сигналам адресной шины
А7 |
А6 |
А5 |
А4 |
А3 |
А2 |
А1 |
А0 |
SM0 |
SM1 |
SM2 |
SM3 |
SM4 |
SM5 |
PRD |
|
X |
0 |
0 |
0 |
X |
X |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
X |
0 |
0 |
1 |
X |
X |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
X |
0 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
X |
0 |
1 |
1 |
X |
X |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
X |
1 |
0 |
0 |
X |
X |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
X |
1 |
0 |
1 |
X |
X |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
X |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Схема формирования сигнала сброса RES предназначена для приведения в исходное состояние процессора и других устройств, входящих в систему. Сигнал RES формируется сторожевым таймером DD6 при включении электропитания модуля, а также при прекращении выполнения процессором основного программного цикла. При разработке программного обеспечения периферийного контроллера необходимо для обеспечения нормальной работы схемы формирования сигнала RES ввести в основной программный цикл команду изменения уровня сигнала на выходе Р3.5 таким образом, чтобы на входе RWDT «сторожа» DD6 присутствовал меандр с частотой не менее 1 Гц. В случае нарушения выполнения процессором основного программного цикла (программного сбоя) импульсы RWDT не вырабатываются, что приводит к формированию сторожевым таймером DD6 через 1,5 - 2 секунды сигнала RES.
В некоторых реализациях программного обеспечения периферийного контроллера и концентратора информации возникает необходимость установки определенных параметров работы устройства в процессе эксплуатации (режимы работы, адреса и т.п.). Для этих целей могут быть использованы восемь программно-опрашиваемых переключателей S1, конкретное назначение которых устанавливается разработчиком программного обеспечения. Текущее положение переключателей может быть опрошено процессором командой чтения байта по адресу, указанному в таблице 2.1. При этом замкнутому положению каждого переключателя S1 соответствует значение логического нуля в данном разряде байта, в разомкнутом положении - логической единицы.
Для сохранения некоторых важных параметров в случае кратковременных выключений или «провалов» в сети электропитания, а также для запоминания настроек предназначена энергонезависимая память CMOS на микросхеме 24с256 (DD4). Содержимое микросхемы CMOS может записываться в ходе выполнения программы и затем сохраняться при отсутствии питания в течение нескольких лет. Микросхема 24с256 имеет емкость 32768 слов по 8 бит. Доступ к данным осуществляется последовательно (побитно). Тактовые импульсы поступают на вход SCL. Данные записываются и считываются через вход SDA. Запись данных возможна только при низком логическом уровне на входе WP.
Модуль УПСТ
Модуль УПСТ предназначен для обеспечения информационного обмена между модулем ММК и последовательной физической линией связи или телеграфным каналом. Связь модуля УПСТ с модулем ММК осуществляется сигналами системной шины. Модуль содержит приемопередатчик последовательного кода и узлы преобразования сигналов для сопряжения методом «токовая петля 20 mA» и «RS232» (стык С2). Структурная схема модуля УПСТ представлена на рисунке 2.9.
При обращении модуля ММК к модулю УПСТ с циклом чтения устройства ввода / вывода через системную шину (сигналы SMOD и IORC низкого уровня), сигналы с входов А0-А7 шинного формирователя поступают на выходы В0-В7. Таким образом внутренняя шина данных подключается к системной шине. В случае обращения модуля ММК с циклом записи сигналы DAT0-DAT7 с системной шины поступают на внутреннюю шину модуля (выходы А0-А7 микросхемы DD4).
В качестве формирователя сигнала запроса прерывания INT системной шины применяется элемент DD2.1. Буферизация сигналов системной шины ADR0, ADR1, IORC, IOWC, INIT и CCLK осуществляется инверторами DD2.6, DD2.2, DD1.6, DD1.1, DD1.5, DD1.2 и DD2.5 соответственно.
Адресный дешифратор DD3 предназначен для формирования сигналов выборки устройств ввода / вывода, расположенных на модуле УПСТ. Входными сигналами дешифратора являются сигналы SMOD, ADR2 и ADR3. Соответствие выходных сигналов дешифратора состоянию линий неинверсных ADR2 и ADR3 при низком уровне сигнала SMOD приведено в таблице 2.5.
Таблица 2.5 - Соответствие сигналов дешифратора состоянию линий ADR2 и ADR3
ADR2 |
ADR3 |
B0 |
B1 |
B2 |
B3 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Приемопередатчик модуля УПСТ реализован на БИС КР580ВВ51 (DD5) и предназначен для преобразования параллельного кода шины данных D0-D7, получаемого от центрального процессора, в последовательный поток символов со служебными битами и выдачи этого потока через устройство преобразования сигналов в последовательный канал связи с различной скоростью.
Приемопередатчик также предназначен для обратного преобразования последовательного потока символов в параллельное 8-ми разрядное слово. Передаваемая и принимаемая информация при необходимости может контролироваться на четность (нечетность). Режим работы микросхемы КР580ВВ51 может быть запрограммирован записью в соответствующие внутренние регистры слов инструкции режима, служебных синхросимволов и инструкции команды.
В модуле УПСТ приемопередатчик DD5 может работать только в асинхронном режиме. Асинхронный режим характеризуется одиночными посылками информации. В начале каждой посылки устанавливается отрицательный импульс «старт-бит», длительность которого равна биту данных, предназначенный для ввода в синхронизацию приемника.
В конце каждой посылки устанавливается положительный импульс «стоп-бит» (длительность может равняться 1, 1,5 или 2 длительностям бита информации), предназначенный для определения приемником конца посылки. Длительность «стоп-бита» устанавливается программно. Скорость приема / передачи данных задается инструкцией режима и может равняться 1/16 или 1/64 от частоты, поступающей на входы ТхС и RxC приемопередатчика.
После записи в микросхему данных в параллельном формате происходит автоматическое присоединение к каждой посылке старт-бита и стоп-бита. Бит контроля четности (если он запрограммирован) вводится перед битами останова и может иметь нулевое или единичное значение. Если в инструкции команды в разряд D0 записана «1» и на входе CTS установлено напряжение низкого уровня, то информация в виде последовательного потока данных подается на выход TxD со скоростью, равной 1/16 или 1/64 частоты синхронизации передатчика ТхС. Если микросхема не содержит информацию для передачи, то на выходе TxD устанавливается напряжение высокого уровня.
Напряжение высокого уровня на входе RxD свидетельствует о том, что в данный момент нет приема информации. Появление на входе RxD напряжения низкого уровня свидетельствует о приходе старт-бита. Истинность этого бита проверяется вторично стробированием в его середине. Если наличие напряжения низкого уровня на входе подтверждается, то запускается счетчик битов, который позволяет определить конец битов данных, бит контроля (если он запрограммирован) и стоп-бит. Если при вторичной проверке на входе RxD обнаруживается напряжение высокого уровня, то приемник переходит в исходное состояние.
Если в принятых данных присутствует ошибка, то внутренний триггер ошибки четности устанавливается в единичное состояние. Если при анализе стоп-бита на входе RxD обнаруживается напряжение низкого уровня, то триггер ошибки стоп-бита устанавливается в единичное состояние. Стоп-бит сигнализирует о том, что данные находятся в приемнике. Принятые данные передаются в выходной регистр данных, при этом на выходе RRDY появляется напряжение высокого уровня, сигнализируя о готовности к считыванию принятых данных. Если предыдущий символ не был считан процессором, то принятый символ замещает его в выходном регистре, а триггер ошибки переполнения устанавливается в единичное состояние. Наличие ошибок в триггерах не останавливает работу микросхемы, они могут быть считаны процессором и сброшены записью в приемопередатчик соответствующей инструкции.
Сигналы с выходов TRDY (передатчик готов) и RRDY (приемник готов) поступают через элемент DD8.3 на формирователь сигнала запроса прерывания INT. Элементы DD1.4 и DD1.3 предназначены для управлением светодиодными индикаторами «ПРИЕМ» и «ПЕРЕДАЧА».
Программируемый таймер модуля УПСТ выполнен на микросхеме 82С54 (DD6), аналоге КР1810ВИ54, и предназначен для формирования частоты синхронизации приемопередатчика, а также может использоваться разработчиком программного обеспечения контроллера для формирования различных временных интервалов. Канал 0 программируемого таймера используется для деления частоты CCLK, поступающей на вход С0, до значения, необходимого для обеспечения заданной скорости работы приемопередатчика, для чего частота с выхода OUT0 поступает на входы синхронизации ТхС и RxC микросхемы DD5. Канал 0 таймера должен быть запрограммирован в режим 3 (генератор меандра), при этом для обеспечения заданных скоростей работы приемопередатчика, запрограммированного в режим деления частоты синхронизации 1/16, при частоте CCLK равной 2 МГц на выходе OUT счетчика канала 0 должны устанавливаться значения частот в соответствии с таблицей 2.6.
Сигнал с выхода OUT0 канала 0 поступает на вход С1 счетчика канала 1, который может использоваться разработчиком программного обеспечения в режиме 0 в качестве формирователя временного интервала, пропорционального скорости работы приемопередатчика (например, времени ожидания ответа). Текущее состояние канала 1 может быть опрошено процессором по состоянию сигнала на выходе OUT1, поступающего на вход D7 микросхемы DD9.
- Таблица 2.6 - Зависимость скорости передачи от частоты синхронизации
- В состав модуля УПСТ входят 7 программно - опрашиваемых переключателей S1.1 - S1.7, которые могут использоваться для установки в процессе эксплуатации различных режимов работы приемопередатчика, таких как скорость передачи, наличие и вид контроля на четность, количество стоп-бит и т.п. Фактическое назначение переключателей определяется разработчиком программного обеспечения контроллера или концентратора информации.
- Считывание процессором состояния переключателей осуществляется через регистр DD9, который передает на внутреннюю шину данных (выходы Q0-Q7) состояние входов D0-D7 при совпадении активности сигналов выборки устройства (выход В1 дешифратора DD3) и сигнала IORC системной шины. При этом замкнутому положению переключателя соответствует значение логического нуля в данном разряде считанного байта данных.
- Узел преобразования сигналов «стык С2» предназначен для прямого и обратного преобразования уровней напряжения приемопередатчика в сигналы с электрическими параметрами, удовлетворяющими требованиям ГОСТ 23675-79 для несимметричных цепей стыка С2.
- На входы Х приемников линейных сигналов (DD7.1, DD7.2, DD7.3) поступают двуполярные сигналы линий 104 (принимаемые данные), 107 (аппаратура передачи данных готова) и 106 (готов к передаче) напряжением от (-12… - 3) до (+3…+12) В. Сигнал с выхода приемника DD7.1 поступает через элемент DD8.1 на вход RxD (принимаемые данные) приемопередатчика, а также через элемент DD1.4 на светодиод «ПРИЕМ».
- Микросхемы передатчиков линейных сигналов DD10, DD11 предназначены для преобразования уровней выходных сигналов DTR, RTS и TxD приемопередатчика DD5 в двуполярные сигналы линий 108 (оборудование данных готово), 105 (запрос передачи) и 103 (передаваемые данные) напряжением от минус 12 до плюс 12 В. Сигнал TxD приемопередатчика также поступает через элемент DD1.3 на светодиод «ПЕРЕДАЧА». Работа передатчиков линейных сигналов разрешена подачей напряжения высокого уровня на входы С через резистор R4.
- Узел преобразования сигналов «токовая петля 20 mA» предназначен для сопряжения модуля УПСТ с телеграфным каналом связи и работы по физической линии протяженностью до 1 км. Узел обеспечивает прием и передачу двуполярных токовых посылок с номинальным линейным током 20 мА. Токовые посылки из линии +RCV и - RCV поступают цепь R9, VD3, R10, R11, VU1 модуля. Транзисторная оптопара VU1 предназначена для гальванической развязки и усиления сигналов линии связи. Выходной сигнал с оптопары VU1 через элементы DD2.3 и DD8.1 поступает на вход RxD приемопередатчика. Передатчик токовых посылок в линию состоит из коммутатора двуполярного тока и преобразователя напряжения для его питания. Посылки последовательного кода с выхода TxD приемопередатчика поступают через элемент DD8.4 на оптопару VU2. Коммутатор тока на транзисторах VT3 - VT7, управляемый оптопарой VU2, осуществляет переключение направления тока в линии +XMIT, - XMIT. Стабилизатор тока выполнен на элементах VT8, VD12, VD13, R22, R23. Значение тока в линии, равное 20 mA, устанавливается резистором R22. Диоды VD8 - VD11 предназначены для защиты цепей коммутатора от напряжений, возникающих в линии связи.
- Двухтактный преобразователь напряжения выполнен на элементах VT1, VT2, Т1. Питание преобразователя осуществляется от цепи +12 В. Фильтр L1, С 15 предназначен для подавления импульсных помех в цепях питания, возникающих при работе преобразователя. Транзисторы VT1, VT2 работают по схеме двухтактного генератора на частоте ~20 кГц. Переменное напряжение с выходной обмотки 7-9 трансформатора Т1 поступает на двухполупериодный выпрямитель VD4 - VD7, на выходе которого устанавливается напряжение 24 В для питания коммутатора тока линии.
Скорость передачи, бит/с |
50 |
100 |
200 |
600 |
1200 |
2400 |
4800 |
9600 |
|
Значение частоты на выходе OUT канала 0, Гц |
800 |
1600 |
3200 |
9600 |
19200 |
38400 |
76800 |
153600 |
Модуль УПСЧ
Модуль УПСЧ предназначен для обеспечения информационного обмена между модулем ММК и выделенным каналом тональной частоты. Связь модуля УПСЧ с модулем ММК осуществляется сигналами системной шины контроллера. Модуль содержит приемопередатчик последовательного кода и устройство преобразования сигналов, обеспечивающее последовательную передачу данных в соответствии с ГОСТ 20855-83. Структурная схема модуля УПСЧ представлена на рисунке 2.10.
Формирователи сигналов системной шины (элементы DD1, DD2, DD4) предназначены для согласования нагрузочной способности линий системной шины и внутренних цепей модуля. Двунаправленный шинный формирователь DD4 предназначен для буферизации шины данных DAT0-DAT7. Разрешение работы формирователя осуществляется при поступлении на вход ОЕ низкого уровня сигнала системной шины SMOD (выбор модуля). Направление передачи данных через формирователь устанавливается сигналом на входе Т. Если модуль ММК обращается к модулю с циклом чтения устройства ввода / вывода через системную шину (сигналы SMOD и IORC низкого уровня), то сигналы с входов А0-А7 шинного формирователя поступают на выходы В0-В7. Таким образом внутренняя шина данных подключается к системной шине. В случае обращения модуля ММК с циклом записи сигналы DAT0-DAT7 с системной шины поступают на внутреннюю шину модуля (выходы А0-А7 микросхемы DD4). В качестве формирователя сигнала запроса прерывания INT системной шины применяется элемент DD2.1.
Буферизация сигналов системной шины ADRO, ADR1, IORC, IOWC, INIT и CCLK осуществляется инверторами DD2.6, DD2.2, DD1.6, DD1.5, DD2,5 и DD2.4 соответственно.
Адресный дешифратор DD3 предназначен для формирования сигналов выборки устройств ввода / вывода, расположенных на модуле УПСЧ-М2. Входными сигналами дешифратора являются сигналы SMOD, ADR2 и ADR3. Соответствие выходных сигналов дешифратора состоянию неинверсных линий ADR2 и ADR3 при низком уровне сигнала SMOD приведено в таблице 2.7.
Таблица 2.7 - Соответствие сигналов дешифратора состоянию линий ADR2 и ADR3
ADR2 |
ADR3 |
B0 |
B1 |
B2 |
B3 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Приемопередатчик модуля УПСЧ также реализован на БИС КР580ВВ51 (DD5). Синхронизация приемопередатчика также осуществляется программируемым таймером КР1810ВИ54 (DD6). Единственным отличием этого блока от аналогичного в УПСТ является фиксированная частота синхронизации. Скорость приема / передачи данных модуля УПСЧ равна 1200 бит/с и определяется частотой синхронизации равной 19,2 кГц, поступающей на входы ТхС и RxC приемопередатчика с выхода OUT0 микросхемы DD6, а также коэффициентом деления равным 1/16, задаваемым инструкцией режима.
В состав модуля УПСЧ входят 4 программно-опрашиваемых переключателя S1.4 - S1.7, которые могут использоваться для установки в процессе эксплуатации различных режимов работы приемопередатчика (наличие и вид контроля на четность, количество стоп-бит и т.п.). Считывание процессором состояния переключателей осуществляется через регистр DD9, который передает на внутреннюю шину данных (выходы Q0-Q7) состояние входов D0-D7 при совпадении активности сигналов выборки устройства (выход В1 дешифратора DD3) и сигнала IORC системной шины.
Схема управления несущей выполнена на элементах DD7, DD10, DD11 и предназначена для формирования временной задержки начала передачи после включения сигнала RTS приемопередатчика, которая необходима для установления переходного процесса в линии связи. В начальном состоянии (после воздействия сигнала системного сброса INIT) схема запрещает работу передатчика подачей сигнала высокого уровня с выхода триггера DD7.1 на вход CTS приемопередатчика DD5. При этом запрещается работа счетчиков DD10, DD11 подачей сигнала высокого уровня на входы R с выхода триггера DD7.2 и модулятор / демодулятор переключается в режим приема (выключение несущей). Для включения несущей сигнал RTS должен быть программно установлен в значение логического нуля. При этом разрешается работа счетчиков DD10 и DD11, а также происходит переключение модулятора / демодулятора в режим передачи, и в линию связи начинает поступать сигнал несущей с частотой, определяемой уровнем сигнала TxD. Через 256 периодов сигнала синхронизации приемопередатчика происходит переполнение счетчика DD11, что приводит к переключению триггера DD7.1 в состояние логической единицы. На выходе 6 DD7.1 появляется логический нуль, тем самым разрешая работу передатчика по входу CTS. Таким образом обеспечивается задержка начала передачи для установления несущей в линии связи. По окончании передачи последнего информационного бита на выходе TxEND приемопередатчика устанавливается высокий логический уровень, что приводит к установке триггера DD7.2 в исходное состояние (при условии, что сигнал RTS программно установлен в «1»), запрещению работы передатчика по входу CTS и переключению модулятора / демодулятора в режим приема (выключение несущей).
Подобные документы
Структурная схема, общий принцип и временная диаграмма работы, проверка и регулировка узлов и блоков аппаратуры ПОНАБ-3. Временная диаграмма работы устройства отметки прохода физических подвижных единиц аппаратуры ПОНАБ-3 с учетом неисправности.
контрольная работа [864,8 K], добавлен 28.03.2009Организация технического контроля подвижного состава по направлениям и участкам железной дороги. Географическое положение, техническая оснащенность. Проектирование локально-вычислительных сетей для автоматизированной системы контроля подвижного состава.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 22.02.2016Определение объема работы подвижного состава, размеры парков вагонов и локомотивов, необходимых для освоения грузооборота при рациональном использовании технических средств. Расчет количественных и качественных показателей производительности труда.
курсовая работа [105,9 K], добавлен 16.08.2011Электромеханические характеристики передачи на ободе колеса. Расчет тяговых и тормозных характеристик подвижного состава троллейбуса. Построение кривых движения и тока подвижного состава в прямом и обратном направлениях, определение тормозного пути.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.03.2012Методика и этапы разработки годового плана подвижного состава на отделении дороги. Определение объема работы состава, размера парка вагонов и локомотивов, необходимого для обеспечения грузооборота при рациональном использовании технических средств.
курсовая работа [152,5 K], добавлен 13.05.2009Разработка и реализация организационно-технических мероприятий по совершенствованию работы подвижного состава автомобильного транспорта предприятия "Радиозавод". Оптимизация технологии технического обслуживания и ремонта подвижного состава предприятия.
дипломная работа [130,7 K], добавлен 20.10.2011Комплексная автоматизированная информационная система. Автоматизированная система ведения базы данных технических актов. Создание электронных технических паспортов грузовых станций. Автоматизированная система пономерного учета и контроля дислокации.
практическая работа [0 b], добавлен 14.05.2009Классификация и характеристики букс товарного вагона. Определение значений допусковых параметров. Системы контроля параллельно-последовательного действия. Выбор и обоснование аналогов или базы сравнения. Расчет интегрального показателя качества.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 19.02.2013Корректирование нормативов периодичности технического обслуживания автомобилей. Определение коэффициента использования автомобиля. Определение общей годовой трудоемкости технических воздействий подвижного состава. Ремонт топливной аппаратуры дизелей.
курсовая работа [35,5 K], добавлен 23.05.2013Расчет трудоемкости технического обслуживания и текущего ремонта подвижного состава. Определение численности ремонтных рабочих. Расчет затрат предприятия на выполнение на ТО и ТР подвижного состава. Калькуляция себестоимости одного обслуживания ТО-1.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 05.10.2012