Модульна інженерна система

1. Модульна інженерна система, що містить взаємодіючі між собою контролери, кожний із яких обладнаний пристроєм контролю реального часу і дати, кожний із яких зв'язаний з групою периферійного обладнання в одній із зон комплексу, що включає датчики, виконавчі пристрої і сповіщувачі, яка відрізняється тим, що контролери всіх зон виконані універсальними для роботи з єдиним програмним забезпеченням, а з'єднання їх з периферійним обладнанням виконано за допомогою інтерфейсних адресних мікропроцесорних мікромодулів з мікропроцесорами, виконаними з програмною конфігурацією plug-and-play для динамічної індивідуальної обробки інформації та з приведенням її до єдиної програмної форми для передачі контролеру і перетворення інформації, що передається контролером в єдиній програмній формі, в індивідуальні команди, що виконуються периферійним обладнанням, з утворенням єдиного адресного простору, що забезпечує узгодження при обміні інформацією між периферійними пристроями і взаємодіючими контролерами, при цьому периферійне обладнання об'єднано в групи, кожна із яких зв'язана з контролером за допомогою одного із інтерфейсних адресних мікромодулів. 2 (19) 1 3 95327 4 до відповідних каналів вводу-виводу мікропроцесора, один гнучкий вивід виконаний з можливістю підключення до загального проводу і з'єднаний із загальним входом мікропроцесора, перетворювач напруги вихід якого підключений до входу живлення мікропроцесора, а один вхід - до загального провода, при цьому його інший вхід виконаний з можливістю підключення до джерела живлення. 5. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що адресний мікромодуль виконаний з п'ятьма гнучкими вводами, а між п'ятим гнучким вводом і загальним проводом установлено реле, виконане з можливістю підключення до виконавчого і/або сигнального пристрою. Заявляєме технічне рішення відноситься до керуючих і регулюючих систем загального призначення, а саме до засобів керування різними технологічними процесами - для збору, обробки і реєстрації діагностичних і командних сповіщень різного виду, а також для керування акустичними, оптичними та іншими сповіщеннями і всілякими виконавчими пристроями, переважно в системах, що відносяться до типу адресних і мають модульну розподільчу структуру, об'єднану цифровим інтерфейсом (адресною шиною). Система може бути використана в комбінованих системах життєзабезпечення будівель, що включають засоби охоронної і пожежної сигналізації, пожежогасіння, контролю і керування доступом (турнікети, шлюзи, задвижки, шлагбауми, двері), контролю і керування інженерним обладнанням (кондиціонуванням і вентиляцією, водопостачанням, електропостачанням з урахуванням витрат води і/або електроенергії), керування освітленням, а також інше. Відома модульна інженерна система для енергетичної установки з багатьма взаємодіючими між собою частинами установки, з виконуючими різні функції в загальній для частин установки автоматизованої системи керування пристроями автоматики, причому пристрої автоматики зв'язані один з одним та з керуючим блоком через шину даних, що передає важливі для установки дані, відрізняється тим, що пристрої автоматики у відповідності з технологічною структурою установки об'єднані в працездатні незалежно один від одного блоки, причому кожний працездатний блок відповідає функціональному ланцюжку (1 - n), який охоплює багато часткових функцій, причому часткові функції функціонального ланцюжка зв'язані через загальну лінію даних, яка передає тільки важливі для працездатного блока дані, причому кожна часткова функція охоплює багато підсистем з керованими компонентами установки [RU заявка № 94021650, опубл. 2003]. Недоліками даної системи є складність настройки, вузькість функціональних можливостей, що обмежує різноманітність периферійного обладнання, і низька надійність контролю стану об'єкта і керування виконавчими пристроями. Відома модульна інженерна система контролю і керування технологічними процесами, яка містить персональну електронну обчислювальну машину (ПЕОМ) і групу взаємодіючих з нею об'єднаних між собою цифровим інтерфейсом контролерів, з'єднаних через локальну обчислювальну мережу між собою, кожний із яких зв'язаний з периферійним обладнанням в одній із зон комплексу, що включає датчики, а також виконавчі пристрої та оповіщення, об'єднані через локальну обчислювальну мережу робочі станції і сервери на базі персональних електронних обчислювальних машин (ПЕОМ), при цьому кожний контролер містить модуль центрального процесора (МЦП), призначений для керування функціональними модулями і виконавчими механізмами, і модулі функціональні (МФ) з конфігуріруємою структурою, призначені для обробки сигналів від датчиків і формування сигналів керування виконавчими механізмами, з'єднані через системну шину VME-bus, причому модуль функціональний МФ з конфігуріруємою структурою містить схему інтерфейса VME-bus, мезоніни вводу і мезоніни виводу змінної кількості і структури, з'єднані через першу групу роз'ємів зі схемою обробки сигналів і керування, а через другу групу роз'ємів із зовнішніми входами і виходами модуля функціонального, відповідно, для підключення зовнішніх датчиків і виконавчих механізмів [RU № 2279117, 27.02.2006, прототип]. Недоліками даної системи є складність настройки, вузькість функціональних можливостей через те, що він має фіксовані параметри настройки, не допускаючи зміни конфігурації без перезавантаження, і низька надійність керування виконавчими пристроями, оскільки системні ресурси не підрозділяються на різних рівнях, що і призводить до конфліктів. Технічною задачею винаходу є створення ефективної модульної інженерної системи, а також розширення арсеналу модульних інженерних систем. Технічний результат, що забезпечує рішення задачі, полягає у спрощенні настройки, розширені функціональних можливостей для оптимальної компоновки системи на об'єкті і взаємодії з розподіленими по протягнутим лініям зв'язку різними за конструктивним виконанням, програмному забезпеченню і контрольованими параметрам типами сповіщень (датчиків) і для керування різноманітними видами виконавчих механізмів, елементів сигналізації за рахунок забезпечення можливості розпізнавати та адаптувати зміни апаратної конфігурації без втручання користувача і без необхідності перезавантаження якого-небудь комп'ютера системи, підвищена надійність електроживлення за рахунок здатності динамічного переводу пристроїв системи в режим енергозбереження і зворотно, при якій пристрої споживають електроенергію тільки в тому випадку, коли вони виконують 5 корисну роботу, а пристрої, які впродовж заданого часового інтервалу не використовуються, відключаються, і потім включаються на вимогу, а також в підвищенні надійності і точності керування виконавчими пристроями, оскільки виключає ризик втрати сумісності, в умовах статичних і імпульсних перешкод Суть заявляємого технічного рішення полягає в тому, що модульна інженерна система містить взаємодіючі між собою контролери, кожний із яких зв'язаний з групою периферійного пристрою в одній із зон комплексу, що включає датчики, виконавчі пристрої і сповіщення, при цьому контролери всіх зон виконані універсальними для роботи з єдиним програмним забезпеченням, а з'єднання їх з периферійним пристроєм виконано за допомогою інтерфейсних адресних мікропроцесорних мікромодулів з мікропроцесорами, виконаних з програмною конфігурацією plug-and-play для динамічної індивідуальної обробки подій і інформації з приведенням її до єдиної програмної форми для передачі контролеру і перетворення інформації, що передається контролером в єдиній програмній формі, в індивідуальні команди, що виконуються периферійним обладнанням, з утворенням єдиного адресного простору, який забезпечує узгодження при обміні інформацією між периферійними пристроями і взаємодіючими контролерами, з можливістю реєстрації та отримання сповіщень щодо певних подій. Найкраще, периферійне обладнання об'єднано в групи, кожна із яких зв'язана з контролером за допомогою одного із інтерфейсних адресних мікромодулів, а універсальні контролери виконані у вигляді ЕОМ, а для реєстрації та отримання сповіщень щодо певних подій всі ЕОМ підключені до центральної При цьому контролер містить друковану плату, на якій установлено мікропроцесор, і зв'язані з ним джерело живлення, постійний запам'ятовуючий пристрій, пристрій контролю часу і схема керування виконавчими реле, а також лінії зв'язку, керування і сигналізації, при цьому він обладнаний схемою узгодження і захисту ліній зв'язку, схемою узгодження з елементами сигналізації і магістральним підсилювачем, підключеними до мікропроцесора, причому пристрій контролю часу виконаний у вигляді пристрою контролю реального часу і дати та спільно з постійним запам'ятовуючим пристроєм підключено до мікропроцесора, а джерело живлення виконано у вигляді перетворювача змінного струму в постійний струм, діоду, схеми керування зарядом зовнішнього акумулятора і трьох перетворювачів напруги постійного струму, перший і другий із яких підключені до виходу перетворювача змінного струму, а третій - до мікропроцесора, постійного запам’ятовуючого пристрою, пристрою контролю реального часу і дати так схемі узгодження і захисту ліній зв'язку, при цьому мікропроцесор зв'язаний з колом керування схеми керування зарядом зовнішнього акумулятора, до її входу підключений перший перетворювач напруги постійного струму, а до виходу, через діод, - другий і третій перетворювачі напруги постійного струму, магістральний підсилювач, схема узго 95327 6 дження з елементами сигналізації і схема керування виконавчими реле. Найкраще, якщо контролер обладнаний модулем розширення функцій контролера, підключеним до мікропроцесора. Крім того, адресний мікромодуль містить плату, на якій розміщено мікропроцесор, а також гнучкі вводи, при цьому він обладнаний перетворювачем напруги постійного струму і виконаний з, щонайменше, чотирма гнучкими вводами, а плата з установленими на ній мікропроцесором і перетворювачем напруги залита компаундом і покрита ізоляційною плівкою, причому, щонайменше два гнучких вводи виконані з можливістю підключення до датчика та до адресної лінії зв'язку, і підключені до відповідних каналів вводу-виводу мікропроцесора, один гнучкий вивід виконаний з можливістю підключення до загального дроту і з'єднаний із загальним входом мікропроцесора, перетворювач напруги виходом підключений до входу живлення мікропроцесора, а одним входом - до загального проводу, при цьому його другий вхід виконаний з можливістю підключення до джерела живлення. Найкраще, якщо адресний мікромодуль виконаний з п'ятьма гнучкими вводами, а між п'ятим гнучким вводом та загальним дротом установлено реле, виконане з можливістю підключення до виконавчих і/або сигнальних пристроїв. На фіг. 1 зображена принципова блок-схема модульної інженерної системи на прикладі системи життєзабезпечення підприємства, на фіг. 2 блок-схема контролера, на фіг. 3 найкращий приклад схеми підключення електричного охоронного пристрою до контролеру, на фіг.4 - схема адресного мікромодуля з реле. На середніх і крупних об'єктах, як правило, фізично неможливо підключити всі численні пристрої до одного комп'ютера. До того же, максимальна довжина лінії зв'язку між пристроями звичайно обмежена кількома сотнями метрів. Для подолання цих проблем, а також для забезпечення практично необмеженої масштабованості і гнучкості комплекс побудований за багатоланцюговою архітектурою. На фіг. 1, в якості прикладу, адресний простір розбито на кілька зон: одна із них включає Водопостачання і Керування електропристроями, друга - Системи опалювання і Системи кондиціонування, третя (або N-я) - Охоронну сигналізацію і Системи керування доступом. Універсальний контролер 1, 2, 3, відповідно, в кожній із зон розпізнає всі зайняті адреси і вибирає один із кількох стандартних алгоритмів, у відповідності з яким працює в майбутньому з адресними мікромодулями. В кожній зоні є відповідні мікромодулі (мікрочипи) 4 і 5; 6 і 7; 8 і 9, відповідно, а також виконавчі пристрої: електронасоси 10, освітлювальні, побутові електроприлади 11 (включаючи жалюзі), опалювальне обладнання 12 (котли, радіатори, теплі поли), системи 13 кондиціонування, датчики 14 охоронної сигналізації, засоби 15 керування і контролю доступу. Центральний сервер ПЕОМ, яким може бути, наприклад, контролер 2, має панель 16 керування, підтримує загальну базу даних системи і централізовано керує всім обладнанням. Активні і пасивні 7 компоненти (датчики, виконавчі механізми і контролери) знаходяться в єдиному адресному просторі. Тому кількість сполучених ліній зводиться до мінімуму, а конфігурація системи може змінюватися навіть у процесі експлуатації споруди. Універсальний контролер (ЕОМ) містить друковануну плату (не зображена), на якій установлений мікропроцесор 17, постійний запам'ятовуючий пристрій 18 у вигляді мікросхеми енергетично незалежної пам'яті, пристрій 19 контролю часу і схему 20 керування виконавчим реле, схему 21 узгодження і захисту ліній зв'язку, схему 22 узгодження з елементами сигналізації, магістральний підсилювач 23 і модуль 30 розширення функцій контролера. Пристрій 19 контролю часу виконаний у вигляді пристрою контролю реального часу і дати (наприклад, у вигляді мікросхеми годинника) і спільно з постійним запам'ятовуючим пристроєм 18 підключено до мікропроцесора 17, а джерело живлення виконано у вигляді перетворювача 24 змінного струму в постійний струм, діоду 25, схеми 26 керування зарядом зовнішнього акумулятора (не входить до складу контролера і не зображений) і трьох перетворювачів 27, 28, 29 напруги постійного струму. Перший перетворювач 27 і другий перетворювач 28 підключені до виходу перетворювача 24 змінного струму, а третій перетворювач 29 - до мікропроцесора 17, постійного запам'ятовуючого пристрою 18, пристрою 19 контролю реального часу і дати та схеми 21 узгодження і захисту ліній зв'язку. При цьому перший, другий і третій перетворювачі 27, 28, 29 напруги постійного струму виконані з вихідними напругими 13,6 в, 12 в, 5 в, відповідно. Мікропроцесор 17 зв'язаний з колом керування схеми 26 керування зарядом зовнішнього акумулятора, до входу якої підключений перший перетворювач 27 напруги постійного струму, а до входу, через діод 25, - другий і третій перетворювачі 28, 29 напруги, магістральний підсилювач 23, схема 22 узгодження з елементами сигналізації, схема 20 керування виконавчими реле і модуль 30 розширення функцій контролера, який може входити до складу контролера. Контролер має лінії зв'язку, підключені до каналів вводу-виводу мікропроцесора 17, лінії керування і сигналізації, загальний дріт, а також гвинтові клеми (на кресленнях не зображені) для підключення дротів. У схемі контролера є також балансні резистори та інші стандартні елементи (не зображені), що не входять до складу необхідних функціональних вузлів. Джерело живлення обладнано схемою 31 індикації роботи від мережі або від акумулятора, зв'язаний входами з перетворювачами 24 змінного струму в постійний струм, а виходом, через діод 25-з виходом схеми 26 керування зарядом зовнішнього акумулятора і з перетворювачем 24 змінного струму в постійний струм. Контролер може бути обладнаний вентилятором (не зображено). У випадку наявності вентилятора джерело живлення включає підключену до перетворювача 24 змінного струму в постійний струм і до другого і третього перетворювачів 28,29 напруги постійного струму схему керування венти 95327 8 лятором, яка складається із послідовно включених теплового реле, компаратора і транзистора (не зображено). Представлені в блок-схемі на рівні функціонального узагальнення складові частини контролера (схема 21 узгодження і захисту ліній зв'язку, схема 20 керування виконавчими реле, схема 22 узгодження з елементами сигналізації, схема 26 керування зарядом акумулятора і схема 31 індикації роботи від мережі або акумулятора) відносяться до цифрових комбінаційних автоматів, для яких відомі методи синтезу їх структури за змістовним описом функції (відомостями щодо функцій, викладених в опису), тобто вони можуть бути синтезовані за допомогою відомих правил і методів, за допомогою яких автоматичний пристрій може бути отримано за пред'являємими до нього вимогами. Указані в описі електричні лінії і загальний дріт, а також стандартні елементи: мають графічні і буквені позначення на кресленнях у відповідності з ГОСТ 2.743-91 «ПОЗНАЧЕННЯ УМОВНІ ГРАФІЧНІ В СХЕМАХ. ЕЛЕМЕНТИ ЦИФРОВОЇ ТЕХНІКИ». Використані елементи і мікросхеми (елементна база), зображені на кресленнях згідно нормативної системи позначені, є стандартними виробами, застосовуються у відповідності з публікуємими каталогами. Зокрема, в якості мікропроцесора найкраще використовуються серійно випускаємі мікросхеми - мікроконтролери типу PIC16F, PIC18F, згідно каталогу «Інформаційний каталог», С-Петербург, ГАММА, 2002. Можуть бути використані мікросхеми типу Atmel та ін.. Схеми на кресленнях фіг. 1-4 представлені в якості найкращих, але не виключають інше виконання прикладів синтезу. В якості сповіщувачів (на кресленнях не зображені), підключаємих до контролерів 1, 2, 3...N через адресні мікромодулі 4-9...n, використовуються, наприклад, зчитувач (з карти, з ключа і т.п.), сповіщувач охоронний поверхневе (вікно), сповіщувач охоронний магнітно-контактний, сповіщувач акустичний, датчики руху, датчики рівня, датчики тиску, датчики витрат рідини, датчики споживаємої потужності, датчики інших фізичних параметрів, герконі, теплові (пожежні) сповіщувачі, димові (пожежні) сповіщувачі, комбіновані пожежні та інші сповіщувачі. Адресний мікромодуль або, що теж, універсальний мікрочип (фіг.4) містить плату (не зображена), на якій розміщено мікропроцесор 33, а також гнучкі вводи, перетворювач напруги постійного струму у вигляді стабілітрона 34 і резистора 35 і виконаний у даному виконанні з п'ятьма гнучкими вводами (не позначені). Плата з установленими на ній мікропроцесором 33, стабілітроном 34 і резистором 35 залита компаундом та покрита ізоляційною плівкою, які просвічують, таким чином, що видна плата з мікропроцесором 33. Щонайменше два гнучких вводи виконані з можливістю підключення до датчика 32 (фіг. 3) і до адресної лінії зв'язку, і підключені до відповідних каналів вводувиводу мікропроцесора 33, один гнучкий вивод виконаний з можливістю підключення до загального дроту 36, з'єднаний із загальним входом мікропроцесора 33 і з першим виводом стабілітрона 34, 9 95327 другий вивод якого з'єднаний з резистором 35 і підключений до входу живлення мікропроцесора 33, а другий вивід резистора 35 є другим гнучким вводом адресного мікромодуля і виконаний з можливістю підключення до джерела живлення постійним струмом (не зображено). Найкраще адресний мікромодуль виконаний з перемичкою 37 між п'ятим вводом і загальним дротом 36. Резистор 35 виконаний, наприклад, з опором 5,1±0,5 кОм. Мікропроцесор 33 виконаний з програмною прошивкою та з індивідуальним номером, записаним при виготовленні. Настройка мікропроцесора 33 виконується в конфігурації plug-and-play для індивідуальної обробки інформації з датчиків і приведенням її до єдиної програмної форми для передачі контролеру і перетворення інформації, передаваємої контролером в єдиній програмній формі, в індивідуальні команди, що виконуються периферійним обладнанням. Між одним гнучким та загальним дротом 36 установлено реле 38, виконане з можливістю підключення до виконавчих і/або сигнальних пристроїв (не зображено). В якості мікропроцесора 33 найкраще використовуються серійно випускаємі мікросхеми - однокристальні мікроконтролери типу РІС12С5, РІС12С6 згідно каталогу «Мікроконтролери. Випуск 2. Однокристальні мікроконтролери», М, ДОДЕКА, 2000. В якості реле 38 може використовуватися твердотільне оптоелектронне реле 5П14.9А згідно каталогу «Каталог електронні компоненти і приладдя», 2002. Склад сумісних апаратних засобів системи визначається на основі обладнання, вказаного в таблиці. Таблиця Позначення в схемах Найменування реальних об'єктів РВ Силовой блок L**** Контролер Адресний мікрочип (мікроелектронне DGR реле з гальванічною розв'язкою, контроль «сухого контакта») Адресний мікрочип (спеціалізований DGT транзистор, контроль «сухого контакта») Адресний мікрочип (електронний DGV ключ, контроль «сухого контакта») Адресний мікрочип (твердотільне реDLR ле, контроль цілісності ланцюга по споживанню) Адресний мікрочип (спеціалізований DLT транзистор, контроль цілісності ланцюга по споживанню) Адресний мікрочип (електронний DLV ключ, контроль цілісності ланцюга по споживанню) ТМР Датчик температури HMD Датчик вологості 10 AD5 AD10 DTR Аналогово-цифровой перетворювач (діапазон виміру сигнала 0-5 В) Аналогово-цифровой перетворювач (діапазон виміру сигналу 0-10 В) Цифровой передатчик/приймальник датчик 4372-00141113704- Керівництво з експлуатації 98 РЕ L3D - контролер, призначений для системи контролю доступу, через одну точку проходу - і L 3Т - контролер, призначений для системи контролю доступу, через одну точку проходу - турнікет. L 3ТК - контролер, призначений для системи контролю доступу, через одну точку проходу - турнікет + картоприймальник. L 3SV - контролер, призначений для системи контролю доступу, через одну точку проходу - ворота або шлагбаум. Power - індикатор живлення. LN - адресна шина обміну даними між комп'ютером, через конвертер, і контролерами (L - BUS ). IN - індикатор прийому команд по шині LN. OUT - індикатор передачі команд і даних по шині LN. LD - адресна шина обміну даними між контролером і адресними мікрочипами. ON - включення додаткового підпитування шини LN. OFF - відключення додаткового підпитування шини LN. Пристрої, включені в список сумісних апаратних засобів, індивідуально характеризуються наступним (адресні мікромодулі в технічній документації часто називають адресний мікрочип.). Аналогоцифрові перетворювачі AD5, AD 10 вимірюють вхідні аналогові сигнали, перетворюють їх у відповідні ним цифрові значення та передають до контролера для подальшої обробки. Адресні мікрочипи представляють собою плату покриту ізоляційною плівкою, мають гнучкі виводи для підключення до адресної шини та контрольованого або виконавчого пристрою. Цифроаналоговий перетворювач DAC отримує із контролера по адресній шині цифрові коди, значення яких перетворює у відповідний їм аналоговий сигнал і видає на виконавчий пристрій. Адресні мікрочипи DGR (виконавчий елемент мікрочипа - твердотільне реле), DGT (виконавчий елемент мікрочипа - електронний ключ ) призначені для керування одним навантаженням і передачі до контролера стану контролюючого виводу мікрочипа ( замикання на загальний вивід або обрив ). В якості навантаження можуть бути використані світлові табло, сирени, реле з оптоелектронним керуванням тощо. В якості контрольованих пристроїв можуть бути використані будь-які приладдя як з нормально замкнутими (NC), так і з нормально розімкнутими (N0) контактами - кнопки, геконі тощо. Перемичка визначає робочий стан контактів: - Перемичка замкнута - контакт підключеного пристрою нормально включений на землю; 11 - Перемичка розімкнута - контакт підключеного пристрою нормально не з'єднаний із землею. Адресний мікрочип DGR (виконавчий елемент мікрочипа - мікроелектронне реле з гальванічною розв'язкою) призначений для передачі в контролер стану контролюючого виводу мікрочипа (замикання на загальний дріт або обрив) і керування навантаженням. В якості навантаження можуть бути використані світлові табло, сирени та інші пристрої, які вимагають гальванічної розв'язки. Вид навантаження - активний, індуктивний. В якості контролюючих пристроїв можуть бути використані будь-які приладдя як з нормально замкнутими (N0), так і з нормально розімкнутими (NC) контактами - кнопки, герконі, контакти реле тощо. Перемичка визначає стан контактів: - перемичка замкнута - контакт підключеного пристрою нормально включений на землю; - перемичка розімкнута - контакт підключеного пристрою нормально не з'єднаний із землею. Адресний мікрочип DGT (виконавчий елемент мікрочипа - спеціалізований транзистор, захист від КЗ, перезавантаження по струму, перенапруги) призначений для передачі в контролер стану контролюючого виводу мікрочипа (замикання на загальний дріт або обрив) і керування навантаженням. В якості навантаження можуть бути використані світлові табло, сирени та інші пристрої, які не вимагають гальванічної розв'язки. Вид навантаження - активний, індуктивний. В якості контролюючих пристроїв можуть бути використані будь-які приладдя як з нормально замкнутими (N0), так і з нормально розімкнутими (NC) контактами - кнопки, герконі, контакти реле тощо. Адресний мікрочип DGV (виконавчий елемент мікрочипа - електронний ключ) призначений для передачі в контролер стану контролюючого виводу мікрочипа (замикання на загальний дріт або обрив) і керування навантаженням. В якості навантаження можуть бути використані реле з оптоелектронним керуванням. Вид навантаження активний. В якості контролюючих пристроїв можуть бути використані будь-які приладдя як з нормально замкнутими (N0), так і з нормально розімкнутими (NC) контактами - кнопки, герконі, контакти реле тощо. Адресний мікрочип DLR (виконавчий елемент мікрочипа - мікроелектронне реле з гальванічною розв'язкою) призначений для передачі в контролер стану контролюючого виводу мікрочипа (цілісність ланцюга по живленню - логічна «1», К3 або обрив логічний «О») і керування навантаженням. В якості навантаження можуть бути використані світлові табло, сирени та інші пристрої, які вимагають гальванічної розв 'зки. Вид навантаження - активний, індуктивний. В якості контролюючих пристроїв можуть бути використані будь-які приладдя, де необхідно контролювати цілісність ланцюга під напругою - обмотки реле, опору і т.п., а також приладдя з нормально замкнутими (N0), так і з нормально 95327 12 розімкнутими (NC) контактами - кнопки, герконі тощо. Адресний мікрочип DLT (виконавчий елемент мікрочипа - спеціалізований транзистор, захист від К3, перезавантаження по сторум, перенапруги) призначений для передачі в контролер стану контролюючого виводу мікрочипа (цілісність ланцюга по живленню - логічна «1», КЗ або обрив - логічний «0») і керування навантаженням. В якості навантаження можуть бути використані світлові табло, сирени та інші пристрої, які не вимагають гальванічної розв'язки. Вид навантаження - активний, індуктивний. В якості контролюючих пристроїв можуть бути використані будь-які приладдя, де необхідно контролювати цілісність ланцюга під напругою - обмотки реле, опору і т.п., а також пристрої з нормально замкнутими (N0), так і з нормально розімкнутими (NC) контактами - кнопки, герконі тощо. Адресний мікрочип DLV (виконавчий елемент мікрочипа - електронний ключ) призначений для передачі в контролер стану контролюючого виводу мікрочипа (цілісність ланцюга по живленню - логічна «1», К3 або обрив - логічний «0») і керування навантаженням. В якості навантаження можуть бути використані реле з оптоелектронним керуванням. Вид навантаження - активний. В якості контролюючих пристроїв можуть бути використані будь-які приладдя, де необхідно контролювати цілісність ланцюга під напругою - обмотки реле, опору і т.п., а також пристрої з нормально замкнутими (N0), так і з нормально розімкнутими (NC) контактами - кнопки, герконі тощо. Датчик температури ТМР забезпечує вимір, перетворення і передачу в контролер інформації щодо температури оточуючого повітря. Дані в контролер передаються в цифровому виді і відображають реальне значення температури. Адресний чип представляє собою безкорпусну плату, покриту ізоляційною плівкою. Має гнучкі виводи для підключення до адресної шини. Датчик вологості HMD забезпечує вимір, перетворення і передачу в контролер інформації щодо відносної вологості навколишнього повітря (без конденсації вологи на поверхні чутливого елемента). Дані в контролер передаються в цифровому виді і відображають реальне значення вологості в умовних одиницях. В якості зчитувачів можуть використовуватися зчитувачі Touch Memory, типу SV4, SV6 і т.п. а також зчитувачі Proxy card типу PLR2, WRM4 і т.п. Зчитувач призначений для підключення в адресну шину контролера з метою присвоєння зчитувачу певної адреси. А також для передачі в контролер кодів ключів. Адресний мікрочип DTR приймає з контролера керуючі сигнали та у відповідності з ними відпрацьовується реакція. Конвертер служить для з'єднання СОМ-порта комп'ютера з двопровідним спеціальним інтерфейсом лінії зв'язку контролерів та обміну інформацією між комп'ютером і контролерами. На передню панель конвертера виведені індикатор контролю живлення (червоний світлодіод) та індикатори контролю передачі даних, по одному на кожну лінію (зелений світлодіод). На задній панелі 13 пристрою розташовується гніздо підключення сітьового адаптера і гнізда підключення ліній зв'язку контролерів, а також виведено шнур для підключення до СОМ - порту комп'ютера. Контактна площадка для зчитування ключей Touch Memory виведена на передню панель конвертера, Зчитувач Proximity карт розташований всередині корпуса під верхньою кришкою конвертера. Адресний мікрочип DTR призначений для підключення в адресну шину зчитувача, з метою присвоєння йому певної адреси. DTR передає в контролер коди ключів, а також, залежно від режиму роботи контролера, керує світлодіодами і випромінювачами звуку зчитувачів. В якості зчитувачів можуть використовуватися зчитувачі Proximity card типу PLR2, WRM4 і т.п. Адресний мікрочип FIRE призначений для контролю стану двопровідного шлейфа автоматичних пожежних сповіщень (ПС) і забезпечує видачу в контролер наступних видів сповіщень: - норма - черговий режим, - пожар - спрацювання одного або більше ПС в шлейфі сигналізації, - коротке замикання шлейфа сигналізації, - обрив шлейфа сигналізації. Адресний мікрочип забезпечує захист від хибних спрацювань ПС за наступним алгоритмом: при спрацюванні одного або кількох ПС мікрочип робить короткочасне зняття напруги в шлейфі сигналізації, потім виконує повторну перевірку напруги в шлейфі і за результатами повторної перевірки або переходить в черговий режим, або видає сповіщення «Пожежа». Контроль обриву шлейфа сигналізації забезпечується кінцевим стабілітроном. Перемичка визначає робочий стан контактів сповіщень: - Перемичка замкнута - контроль теплових пожежних сповіщень з нормально замкнутими контактами; - Перемичка розімкнута - контроль димових пожежних сповіщень або теплових пожежних сповіщень з нормально розімкнутими контактами. Адресний мікрочип представляє собою плату, залиту компаундом і покриту ізоляційною плівкою, має гнучкі виводи для підключення до адресної шини і контролюючим пристроєм. Адресний мікрочип підключається до першого в шлейфі ПС (якщо їх більше одного), а стабілітрон до останнього. Малі розміри мікрочипа і стабілітрона дозволяють розміщувати їх всередині ПС. Датчик температури ТМР забезпечує вимір, перетворення і передачу в контролер інформації щодо температури оточуючого повітря. Датчик вологості HMD забезпечує вимір, перетворення і передачу в контролер інформації щодо відносної вологості оточуючого повітря (без конденсації вологи на поверхні чутливого елемента). Контролер автоматики, призначений для автономної роботи по заданій програмі, збору, обробки і реєстрації сповіщень щодо стану датчиків і виконавчих пристроїв. Пристрій керує різними типами виконавчих пристроїв (за допомогою адресних мікромодулей) і дозволяє вивести оперативну і 95327 14 довідкову інформацію щодо стану об'єкта на персональний комп'ютер чергового оператора. Модульна іженерна система працює наступним чином. Збір інформації щодо переміщень об'єктів спостереження (співробітників, відвідувачів тощо) та інших подій (пожежа, повінь, атака інопланетян etc.) від різноманітних апаратних пристроїв (контролерів СКД, контролерів ОПС, зчитувачів, датчиків, відеокамер etc.), установлених на охороняємій території. Склад і кількість апаратних пристроїв не фіксований і залежить від масштабів об'єкта, потрібного рівня безпеки, побажань замовника. Кожна подія може або однозначно зіставлятися з деяким об'єктом спостереження (співробітником), або асоціюватися з ним з деякою ймовірністю (через такі-то двері пройшоа чи то Іванов (ймовірність 30%), чи то Петров (ймовірність 20%), чи то ще хтось (ймовірність 50%)), або не бути прив'язаним ні до одного із об'єктів спостереження (пожежа в певній кімнаті). 2) Безперервна систематична обробка поступаючої інформації, що надходить, із застосуванням різноманітних, але поки що невідомих математичних і евристичних методів та алгоритмів (нейронна мережа, методи data mining, ще щось...). Результатом цієї обробки повинна стати динамічна комп'ютерна модель охороняємої території з вказівкою: a) поточного місцезнаходження всіх об'єктів спостереження; b) направлення руху об'єктів спостереження; c) стану всіх охоронних, пожежних та інших датчиків, а також всіх охоронних пристроїв; d) і т.п. Кожний адресний мікромодуль здійснює передачу у відповідний універсальний контролер інформації щодо стану «сухих контактів» сповіщень (датчиків), до яких вони підключені. Адресні мікромодулі при цьому здійснюють взаємодію між універсальними контролерами і периферійними пристроями різних систем безпеки і систем і завдяки невеликому розміру мікромодуль може бути вбудований в будь-який існуючий пристрій - датчик, компресор, зчитувач або світильник тощо. Адресний мікромодуль є універсальним завдяки можливості програмувати його мікропроцесор при виготовленні. Мікропроцесор 33 адресного мікромодуля через задані проміжки часу запитується контролером, передаючи свій номер і отриману інформацію щодо роботи датчика 32 на контролер 1...N. Датчик 32 може знаходитися в станах норма/не норма, а контролер, за допомогою адресного мікромодуля, може отримувати по каналам вводувиводу і лінії зв'язку з контролером, наприклад, наступну приведену до єдиної програмної форми інформацію щодо стану датчика: 1. Датчик готовий до роботи - норма, робочі контакти датчика 4 замкнуті (у випадку використання датчика 32 з нормально замкнутими контактами). 2. Датчик 32 спрацював - не норма (тривога), робочі контакти датчика 4 розімкнути. 15 3. Немає відповіді мікромодуля при опитуванні - відмова, навмисний або випадковий обрив в лінії (розімкнуті контакти ланцюга живлення датчика) або коротке замикання. У необхідних випадках датчик 32 може вироблювати аналоговий сигнал (температура, напруга, вологість, кут повороту тощо). При цьому мікропроцесором 1 адресного мікромодуля виконується перетворення сигналу, що надходить, в цифрову форму в нормалізовану по напрузі єдиної програмної форми для відповідного контролера. Остаточну обробку сигналів з адресного мікромодуля 4-9 виконує контролер. Крім інформації про стан датчика 32 мікромодуль передає на контролер свій номер, що дозволяє однозначно визначити місце виникнення ситуації, що вимагає виконання певних дій. Акустичні, оптичні та інші сповіщувачі і силові виконавчі пристрої працюють з утворенням єдиного адресного віртуального простору, що забезпечує конфігурування вимірювальної мережі, а також узгодження програмного забезпечення всього обладнання комплексу і взаємодію між контролерами 1... N і периферійними пристроями 10-15. Завдяки виконанню мікропроцесорів 33 адресних мікромодулів з настройкою конфігурації plugand-play забезпечується індивідуальна обробка інформації з датчиків з приведенням її до єдиної програмної форми для передачі контролеру і перетворення інформації, передаваємої контролером в єдиній програмній формі, в індивідуальні команди, що виконуються периферийним обладнанням, з утворенням єдиного адресного простору, який забезпечує узгодження програмного забезпечення всього обладнання комплексу при обміні інформацією між периферійними пристроями і контролерами, взаємодіючими з ПЕОМ тільки для настройки і моніторингу комплексу. Оптоелектронним реле 38 здійснюється обробка команд мікропроцесора 33, отриманих від ПЕОМ через контролер, безпосередньо на включення виконавчих механізмів, наприклад, відкривання дверей і/або звільнення проходу через турнікет і/або відкриття шлюза і/або включення засобів пожежогасіння і/або відкриття/закриття заслонки і/або включення/виключення вентилятора або кондиціонера, а також на задіяні заборонених або дозволених сигнальних пристроїв, наприклад, сирени, сигналізатора на пульті охорони, транспаранта або блимання кольорового світлодіоду. Стабілітрон 34 обмежує статичні позитивні відхилення напруг вище 5 в, передаючи надлишкову енергію в мережу. В результаті адресний мікромодуль передає, а контролер отримує по лінії зв'язку протяжністю до 1 км нормалізовані по напрузі сигнали, незалежно від наявності і тривалості перешкод, без перезавантаження і перекоручень. Мікропроцесор 33, у відповідності з програмою, формує сигнал в такій формі, яка сумісна з контролером, не залежить від фізичного параметра, що сприймається датчиком 32, та від його конструктивного виконання. Таким чином, контролер і, при його підключенні, оператор комп'ютера (ПЕОМ) крім даних щодо роботи системи і стан лінії зв'язку отримує інфор 95327 16 мацію про розташування контролюючого датчика 32, який подає сигнал. Технічні характеристики адресного мікромодуля: Напруга 10-14 в, ток 2 мА; Адресний мікромодуль за рахунок раціонального співвідношення габаритних розмірів конструктивно може бути вбудований в стандартні, наприклад, пожежні або охоронні датчики, датчики тиску, положення, рівня тощо. При роботі комплексу контролер функціонує наступним чином. При подачі живлення від мережі змінного струму перший перетворювач 27 вироблює постійний струм напругою 13,6 в, який через діод подається на зарядку зовнішнього резервного акумулятора (ємністю до 7 А/ч) і, через другий діод на коло живлення контролера, в тому числі мікропроцесора 17. У випадку різкого росту споживання струму акумулятором спрацьовує самовідновлюючий запобіжник і реле, контакти якого розмикаються і припиняється зарядка акумулятора. Через 30 с мікропроцесор 17 дає команду на замикання реле. Таким чином, схема 26 керування зарядом акумулятора забезпечує працездатність пристрою при зарядці акумулятора і виключає можливість перебоїв в роботі контролера. За відсутності живлення від мережі, резервне живлення пристрою здійснюється від акумулятора. Схема 31 індикації роботи від мережі або від акумулятора повідомляє про те, яким чином здійснюється живлення контролера, свіченням одного із різнозабарвлених світлодіодов, із яких зелений світиться при живленні від мережі, а червоний - від акумулятора. Перший, другий і третій перетворювачі 27-29 напруги вироблює вихідну напругу у відповідності з настройкою їх стабілізаторів напруги - 13,6 в, 12 в, 5 в, відповідно. Стабілізатор першого перетворювача 27 напруги виконаний регульованим. Вентилятор включається/виключається по спрацювання теплового реле, розташованого на радіаторі, який відбирає тепло від випрямляча і перетворювачів 27-29 і забезпечує тим самим можливість тривалої безвідмовної роботи. В режимі чергування контролера за наявності напруги в системі мікропроцесор 17 виконує періодичне опитування всіх датчиків 32 (сповіщень) через адресні мікромодулі 4-9, які знаходяться всередині інженерного обладнання або датчиків. Датчики 32 повідомляють про стан об'єкта. Адресні мікромодулі 4-9 контролюють стан датчиків32 і через схему 21 узгодження ліній зв'язку передають цю інформацію в контролер у вигляді сповіщень. Передача сповіщень всіма адресними мікромодулями виконується, як правило, в цифровій формі з утворенням єдиного адресного віртуального простору, що забезпечує конфігурування вимірювальної мережі для узгодження програмного забезпечення всього обладнання комплексу і взаємодії між контролерами і периферійними пристроями. В момент виконання хоча б однієї із можливих дій в якійсь зоні, наприклад, прикладення ключа до певного зчитувача (сповіщення) групи, якій відповідає адресний мікромодуль 8 формує сигнал на вході схеми 21 узгодження і захисту ліній зв'язку. 17 Схема 21 узгодження і захисту ліній зв'язку забезпечує обмін інформацією з мікропроцесором 17 по каналам вводу-виводу (логічним входам). Мікропроцесор 17 отримує по лініям зв'язку нормалізовані по напрузі (5 в) сигнали незалежно від наявності і тривалості перешкод, а контролер 1-3 в цілому може приймати як самі слабкі корисні сигнали на тлі одночасно діючих по всьому діапазону сильних перешкод або хоча б однієї могутньої перешкоди , так і дуже сильні сигнали без перезавантаження і скривлень. Одночасно контролер передає по лініям зв'язку нормалізовані по напрузі (5 в) сигнали. Таким чином, на задіяних в якості логічних входах мікропроцесора 17 виключається надходження несправжніх сигналів і забезпечується проходження нормованих дійсних сигналів. Цим забезпечується можливість взаємодії з розподіленими по протягнутим лініям зв'язку різними за конструктивним виконанням і контрольованими параметрами типами сповіщень (датчиків). Мікропроцесор 17 знаходить в постійному запам'ятовуючому пристрої (ПЗП) 18 номер ключа і номер контрольованої зони, доступ в яку можливий за допомогою даного ключа. У відповідності з наявною у нього програмою і інформацією постійного запам'ятовуючого пристрою 18 і пристрою 19 контролю часу мікропроцесор 1 визначає чи має ця особа з даним ключем право доступу в цю зону в даний час, день тижня і місяць. Пристрій 3 контролю часу дозволяє мікропроцесору 17 визначити допустимість різних сигналів у часі - на підставі отриманих даних, які порівнюються з даними, які зберігаються в ПЗП 18, щодо установленого робочого часу упродовж доби та про календарні вихідні дні, відпустку тощо. У тому випадку, якщо дані, що є в запам'ятовуючому пристрої 18 і в програмі мікропроцесора 17, говорять про правомірність доступу, мікропроцесор 17 через схему 22 узгодження з елементами сигналізації подає сигнали на спрацювання сигнальних пристроїв. Схема 22 забезпечує дозвільну сигналізацію (сповіщення) - відповідний звуковий сигнал і запалювання дозвільного транспаранта або блимання зеленого світлодіоду. При цьому схемою 22 забезпечується узгодження потужності, передаваємої по лініям сигналізації із споживаною потужністю засобів сигналізації за рахунок перетворення сигналів (напругою 5 в) мікропроцесора 17 у вихідні сигнали транзисторів (напругою 12 в) і пригнічення в цих лініях, за необхідності, перешкод за рахунок спрацювання супресорів, які обмежують статичні позитивні і негативні відхилення напруг вище 12 в. Крім того, в єдиному адресному віртуальному просторі мікропроцесор 17 через схему 20 керування виконавчими реле передає сигнали відповідним адресним мікромодулям, які з використанням спеціалізованого програмного забезпечення за допомогою виконавчих механізмів здійснюють відкривання дверей і/або звільнення проходу через турнікет і/або відкривання шлюза і/або включення засобів пожежегасіння і/або відкривання/закривання заслонки і/або включення/виключення вентилятора або кондиціонера тощо. Схема 20 керування виконавчими реле 95327 18 забезпечує спрацювання реле і, тим самим, замикання ланцюгів виконавчих механізмів. Для цього сигнали (напругою 5 в) мікропроцесора 17 в лініях керування перетворюються в сигнали (напругою 12 в) на входах керування виконавчих реле, які в свою чергу можуть замикати силові ланцюги виконавчих механізмів, що мають напругу порядку 220 в, 380 в та ін. У тому випадку, якщо дані, які є в запам'ятовуючому пристрої 18 і в програмі мікропроцесора 17, не підтверджують правомірності доступу, мікропроцесор 17 через схему 22 узгодження з елементами сигналізації здійснює тривожну сигналізацію - різкий звуковий сигнал (сирена), сигнал на пульт охорони і запалювання забороненого транспаранта або блимання червоного світлодіоду. Крім того, мікропроцесор 17 через схему 22 керування виконавчими реле за допомогою адресних мікромодулей 4-9 і виконавчих механізмів здійснює блокування дверей і/або закриття проходу через турнікет і/або перекривання шляхів виходу і/або включення засобів пожежегасіння і/або відкривання/закривання заслонки і/або включення/виключення вентилятора або кондиціонера. Одночасно може вестись облік перебування/відсутності співробітника в певній зоні упродовж робочого часу і, отже, облік фактично відпрацьованого часу. Додатково, при перебуванні співробітника в певних зонах можливо блокування/розблокування подачі води, електроенергії (наприклад, освітлення), деталей для зборки і ін. матеріалів. У необхідних випадках можливий більш складний інформаційний обмін кодами доступу, наприклад, з повторним прикладанням того же або іншого ключа або набором цифрових (буквених) кодів (пароля) на клавіатурі тощо. Поява диму і підвищення температури призводить до формування відповідних сигналів сповіщення, які надходять через адресні мікромодулі, приводять їх до єдиної програмної форми на схему 21 узгодження і захисту ліній зв'язку і далі до мікропроцесора 17. У відповідності з програмою мікропроцесор 17 через схему узгодження 22 з елементами сигналізації подає тривожну сигналізацію про пожежу у всі пункти, звідки підлягають евакуації люди, і в приміщення охорони, а також керівництву підприємства. Одночасно мікропроцесор 17 через схему 20 керування виконавчими реле приводить в дію пристрої пожежогасіння механізми подачі води, піни, вогнегасних порошків і т.п., а також ізолює гаряче приміщення від інших приміщень шляхом блокування або закриття дверей і вікон, виключення ліфта та ін. засобів. Аналогічно може відпрацьовуватися сигнал датчика тиску про падіння тиску нижче допустимого рівня, що свідчить про розрив трубопроводу або резервуару. Порушення цілісності дверей, дверних замків, засклитих вікон і т.п. також приводить до формування відповідних сигналів сповіщень, які надходять через схему 22 узгодження і захисту ліній зв'язку до мікропроцесора 17. У відповідності з програмою мікропроцесор 17 через схему 6 узгодження з елементами сигналізації подає тривожну сигналізацію щодо проникнення порушника в при 19 міщення охорони, а також керівництву підприємства. Одночасно мікропроцесор 17 через схему 22 керування виконавчими реле, замикаючими ланцюги виконавчих механізмів, приводить в дію пристрої захисту - опускає решітки, закриває шлюз, подає напругу на захисні дротові загородження, виключає освітлення і подачу води, закриває сейфи і т.п., а також ізолює приміщення, в яке проник порушник, від інших приміщень шляхом блокування або закриття дверей і вікон, виключення ліфта. Магістральний підсилювач 23 у розгалуженій системі здійснює зв'язок з комп'ютером оператора, а також з іншими контролерами, що обслуговують окремі групи сповіщення і виконавчих механізмів. Резистори, підключені до негативних входам компараторів, виконують функції роздільників напруги та забезпечують формування на виходах компараторів ступінчастих нормалізованих по напрузі сигналів, незалежно від форми вхідного сигнала на позитивних входах. Таким чином, при відповідному програмуванні мікропроцесорів 17 групи контролерів, можливо задіяні виконавчих механізмів або засобів сигналізації, зв'язаних з одним контролером, при спрацюванні сповіщення (датчика), зв'язаного з іншим контролером. Модуль 30 розширення, при його наявності, може приймати сповіщення по додатковим лініям зв'язку, формувати (підсилювати, нормувати) сигнал на включення додаткових сигналізуючих пристроїв і/або приймає (формує, підсилює, нормує) сигнал на спрацювання реле в ланцюгах додаткових виконавчих механізмів. Для цього модуль розширення може частково суміщати функції однієї або декількох із схем: схеми узгодження і захисту ліній зв'язку, схеми керування виконавчими реле, 95327 20 схеми узгодження з елементами сигналізації. При задієнні модуля 30 розширення відпрацювання сигналів, які надходять по додатковим лініям зв'язку, здійснюється аналогічно описаному. На панелі 16 відображається не тільки номер поверху або приміщення, а конкретне місце на плані об'єкта, стан датчика 32, пожежної або охоронної зони. В результаті створена ефективна модульна інженерна система, а також розширено арсенал модульних інженерних систем. При цьому спрощена настройка, розширені функціональні можливості для оптимальної компоновки системи на об'єкті і взаємодії з розподіленими по протягненим лініям зв'язку різними за конструктивним виконанням, програмним забезпеченням і контрольованими параметрами типами сповіщення (датчиків) і для керування різноманітними видами виконавчих механізмів, елементів сигналізації за рахунок забезпечення можливості розпізнавати та адаптувати зміни апаратної конфігурації без втручання користувача і без необхідності перезавантаження якого-небудь комп'ютера системи, підвищена надійність електроживлення за рахунок здатності динамічного переводу пристроїв системи в режим енергозбереження і зворотно, при якому пристрої споживають електроенергію тільки в тому випадку, коли вони виконують корисну роботу, а пристрої, які впродовж заданого часового інтервалу не використовуються, відключаються, і потім включаються за вимогою, а також підвищені надійність і точність керування виконавчими пристроями, оскільки виключений ризик втрати сумісності, в умовах статичних і імпульсних перешкод. 21 95327 22 23 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 95327 Підписне 24 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601