站臺中轉控制計算機的製作方法
2023-06-26 23:29:56
專利名稱：站臺中轉控制計算機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對礦井軌道運輸機車進行控制的專用計算機，站臺中轉控制計算機。
隨著我國國民經濟的不斷發展，對煤炭的需求量愈來愈大，處於煤炭生產一線的礦井，通常都是使用軌道機車來運送煤炭，目前，礦井運輸了事故佔了煤炭生產中事故總數的40％，因此，將現代計算機技術用來對礦井軌道運輸機車進行控制，提高安全性及運輸效率，就變得十分迫切了。然而，由於轉道運輸機車是一個運動中的物體，控制計算機與被控機車之間必須採用無線通訊方式進行聯絡，而發射機產生的發射電磁場對計算機的工作產生較大的幹擾，並且礦井是一個相對封閉的系統，礦井中的高壓電纜也會產生電磁輻射幹擾計算機的工作，從而使得一般的計算機無法適應井下的工作環境。
本實用新型的目的就是要研製一種具有較強的抗電磁輻射幹擾，較高可靠性，能夠與上一級主控制計算機及裝在軌道機車的車載計算機聯絡，對機車進行控制及調度的專用計算機。
本實用新型提出的站臺中轉控制計算機由機殼及裝在機殼內的微處理器系統，信號轉換電路、接口電路及信號發送電路幾部份構成。信號轉換電路由光電轉換器A、光通道、光電轉換器B組成(如
圖1所示)，光電轉換器A的一端與微處理器系統、接口電路中的語言通道及FSK數據機B相連接，另一端經光通道與光電轉換器B連通，光電轉換器B的另一端與信號發送電絡連接，接口電路由搖控中斷解碼器、遙控復位信號解碼器，FSK數據機、語言通道開關及語言通道幾部份組成，解碼器、數據機A及語言通道開關的一端經一變壓器與電活線連接，另一端與微處理器系統連接；信號發送電路由一對講機及感應天線構成，該對講機與光電轉換器B連接，微處理器系統由8031單片機、鎖存器及存有對機車進行巡檢、調度和控制的程序及本機自檢程序的內存ROM以及一端與8031單片機的的P1.4口相連，另一端與RST埠相連的單穩態觸發器構成。信號轉換電路有7個獨立的光通道，包括用來向對講機傳送報文的光通道(1)，用來傳送控制對講機發射機電源控制信號的光通道(5)，用來傳送控制對講機接收機電源控制信號的光通道(4)，8031單片機的P1.2口與光電轉換器A中的模擬開關10及22相連，P1.3口與模擬開關19相連(如圖2所示)。
站臺中傳控制計算機的工作原理是這樣的，加電初始化後，該計算機打開數據通道，將串行通訊口轉向上一級主控計算機，主控計算機從電話線來的信號通過變壓器後分4路第1路到搖控中斷解碼器，若是遙控中斷信號，則使計算機產生中斷，第2路到搖控復位信號解碼器，若是遙控復位信號，則對微處理器系統復位。第3路徑FSK數據機A後到微處理器系統的串行通訊口，如果是發給計算機的報文，則計算機接收報文後進行處理，對軌道機車進行控制，巡檢和調度或者查本機是否有故障，處理後又通過FSK數據機A將執行的結果發回主控計算機，如果該報文 是要求站臺計算機轉發給裝在軌道機車上的車載計算機，則站臺機將報文經FSK數據機送到光電轉換器A，經光通道光電轉換器B輸入到對講機發射機的輸入端，另外，微處理器送去一個信號到光電轉換器A經光通道到光電轉換器B後將對講機的發射機電源接通，則FSK移頻鍵控信號由對講機調製後發射出，報文發完後，微處理器將對講機發射機關閉，並打開對講機的接收機，對講機收到車載計算機的信號經光電轉換器B，光通道及光電轉換器A進入FSK數據機B，經解調後進入微處理器，微處理器收到報文後，將此報文送入FSK數據機A調製後經變壓器送入電話線。如果主控機發來的報文是要求微處理器打開語言通道(第4路信號)，則微處理器先向車 載計算機轉發主控計算機的命令，並等待接收車載機的回文，若車載機已打開語言通道，則本站臺計算機將語言通道打開，並發報文告訴主控計算機，語言通道路徑包括電話線、變壓器、語言通道、光電轉換器A、光通道、光電轉換器B和對講機。
站臺中轉控制計算機由於在內部電路中設計了光電轉換電路，使用紅外光通訊有效地解決了發射機發射電磁場及礦井內其它電磁輻射對計算機的幹擾問題，從而使該機具備了較好的抗幹擾性及較高的可靠性，能夠適應井下的工作環境，該機可與上位主控計算機(以下簡稱上位機)之間通過電話線進行單工移頻鍵控通訊，與車載計算機之間採用感應無線通訊，從而使得站臺計算機可以根據主控計算機的命令在該站臺計算機無線感應通訊的有效復蓋範圍內對運行的機車進行遙測、遙控及調度。
本實用新型的一個實施例，電路原理如圖2所示電路包括變壓器1、解碼器2(LM567)，放大器3(LM324)，模擬開關4(CD4066)，解調器5(XR2211)，調製器6(XR2206)，模擬開關7(CD4066)，放大器8(LM386)，模擬開關14(CD4066)，放大器15(LM386)，放大器16(LM386)，模擬開關17(4066)，反相器18，模擬開關19(CD4066)，反相器20，模擬開關21(CD4066)，模擬開關22(CD4066)，反相器23，模擬開關24(CD4066)反相器25，鎖存器26(74LS373)，ROM27(2732)，單片機28(8031)，對講機29(K870)，變壓器30，光通通31，模擬開關32，單穩態觸發器33，單穩態觸發器34(74123)，反相器35，解碼器36(LM567)，所有的反相器都可用矽三極體9014組成。為了更好地表明光通道結構，畫出了光通道的剖面圖，光通道31由7個互相獨立的光路組成。
本計算機採用8031單片機作微處理器，8031單片機P1的I／O口線功能作如下安排P1.7做輸出口，用來控制語言通道和數字通道的轉換P1.7＝1則打開數據通道，關閉語言通道。P1.7＝0，則關閉數據通道打開語言通道。
P1.6做輸出口，用來控制放大器8的電源。P1.6＝0，模擬開關32接通，放大器8被加上電源，P1.6＝1模擬開關32斷開，則切斷放大器8的電源。
P1.5做輸出口，用來控制模擬開關4，模擬開關7，摸擬開關9和摸擬開關14，當模擬開關控制端為1時模擬開關接通，反之斷開。P1.5＝1時接通模擬開關4，模擬開關7，斷開模擬開關9和模擬開關14，P1.5＝0時，斷開模擬開關4和模擬開關7，接通模擬開關9和模擬開關14。
P1.4做輸出口，程序安排每隔2秒輸出一個正脈衝和單穩態觸發器33單穩態觸發器34組成程序故障自恢復電路。
P1.3做輸出口，用來控制對講機的接收機電源，P1.3＝1則合上對講機29的接收機電源，P1.3＝0則切斷對講機29的接收機電源。
P1.2用做輸出口，用來控制對講機的發射機電源，P1.2＝1、則合上對講機29的發射機電源，P1.2＝0則切斷對講機29的發射機電源。
P1.1用做輸入口，用來檢測對講機29的發射機電源是否加上，P1.1＝0表示對講機29的發射電源未加上，P1.1表示對講機29的發射電源已加上。
P1.0用做輸入口，用來檢測對講機29的接收機電源是否加上，P1.0＝1，表示對講機29的接收機電源已加上，P1.0＝0，表示對講機29的接收機電源未加上。
工作過程站臺中轉控制計算機加電初始化後，數據OE3H送P1口，此時因P1.2＝0、P1.3＝0，所以對講機29未加電源，對計算機29不工作，變壓器30無輸入到C點的信號。又因P1.6＝1，所以模擬開關32被斷開，放大器8無電源，所以放大器8沒有輸出信號，只有電話線上的信號可以通過變壓器1到達C點。由於P1.7＝1，所以繼電器JD不動作，來自電話線的信號到達C點後，進入解碼器2，如果該信號是復位信號，則可通過解碼器使8031單片機復位，如果不是復位信號則通過放大器3和模擬開關4(由於P1.5＝1，所以模擬開關4合上)到達解調器5，被解調器5解調後送入8031的串行口RXD，每個站臺機都有自已的特定編號如果報文是發給此站臺機的，則該站臺機將接收此報文。收到報文後、則檢查報文是否正確、不正確則繼續接收報文，如果收到了正確的報文則查是否是要求本站臺機執行區域調度和控制，如果是則對機車進行巡檢，調度和控制，然後查有、否1NT1中斷，若有則退出巡檢和調度控制，繼續接收上位機報文，若沒有中斷信號則繼續執行調度控制任務；如果該報文是要求站臺機查故障，則進入查故障，查完故障則進入向上位機匯報執行結果，匯報完又返回到接收上位機報文；否則向車載機轉發上位機命令，然後等待接收車載機回文，並向上位機轉發回文。
本計算機的各項功能是通過軟體的執行來實現的，下面結合對這些功能作一說明查故障就是自檢RAM、ROM是否出現故障，並查對講機29的收發電源是否能被正確控制，使P1.2＝1，則模擬開關22合上，＋12V電壓經模擬開關22，被電阻限流後加到紅外線反射管上，紅外光線經光路5傳到另一端的紅外線接收管上，經反相器23反相後成高電平，將模擬開關24接通則＋12V電源加到對講機29的發射機上，另一方面此發射機電源又經限流電阻加到光路(6)的發射管上，該發射管發出的光經光路(6)傳到另一端的紅外接收管上，此信號經反相器25後成高電平信號加到P1.1。所以使P1.2＝1，然後從P1.1輸入狀態可以查出對講機29的發射機是否已加上電源；同理，使P1.3＝1，然後從P1.0的輸入狀態可以查出對講機29的接收機是否已加上電源。站臺機檢查完後根據檢查結果編寫報文發給上位機。
站臺機要向上位機匯報執行結果時，電路的工作過程站臺機軟體首先將OA3H送P1口，由於P1.6＝0，則模擬開關32接通，＋12V電源經模擬開關32加到放大器8上同時P1.5＝1，模擬開關7合上，TXD發出的數據信號經調製器6被調製成f1＝2.5KHZ和f2＝4.1KHZ的移頻鍵控信號經過模擬開關7和放大器8放大後從變壓器1送入電話線。
站臺機向車載機發報文時，接口電路的工作過程是站臺機軟體首先將0C7H送P1口，則P1.7＝1，打開數據通道，P1.6＝1關閉放大器8；P1.5＝0，則TXD輸出的信號經調製器6後可通過模擬開關9進入模擬開關10，由於P1.2＝1，所以模擬開關10合上，調製信號經模擬開關10輸 出到達光路(1)的紅外線發射管。經光路(1)到達紅外線接收管，經紅外線接收管轉換後送入放大器16，從放器16出來送到對講機發射。發完後站臺機軟體將OCBH送入P1口，對講機轉入接收車載機發回的報文，接收到的報文經模擬開關17送入光路2的紅外發射管，轉換成光信號經光路2到達另一端的紅外接收管，經紅外接收管轉換成電信號，再經放大器15放大後經JD－2常閉觸點進入模擬開關14，解調器5到微處理器8031的串行通訊口RXD。
權利要求1.站臺中轉控制計算機，由機殼及裝在機殼內的微處理器系統、信號轉換電路、接口電路及信號發送電路幾部份組成，其特徵在於信號轉換電路由光電轉換器A、光通道及光電轉換器B組成，光電轉換器A的一端與微處理器系統、接口電路中的語言通道及FSK數據機B相連接，另一端經光通道與光電轉換器B連通，光電轉換器B的另一端與信號發送電路連接。
2.根據權利要求1所述的計算機，其特徵在於接口電路由遙控中斷解碼器，遙控復位信號解碼器、FSK數據機、語言通道開關及語言通道幾部份組成，解碼器、數據機A及語言通道的一端經一變壓器與電話線連接，另一端與微處理器系統連接。
3.根據權利要求1所述的計算機，其特徵在於信號發送電路由一對講機及感應天線構成，該對講機與光電轉換器B連接。
4.根據權利要求1所述的計算機，其特徵在於微處理器系統由8031單片機、鎖存器及存有對機車進行巡檢、調度和控制的程序及本機自檢程序的內存ROM以及一端與8031單片機P1.4口相連，另一端與RST埠相連的單穩態觸發器構成。
5.根據權利要求1、3所述的計算機，其特徵在於有7個獨立的光通道，包括用來向對講機傳送報文的光通道(1)，用來傳送控制對講機發射機電源控制信號的光通道(5)，用來傳送控制對講機接收機電源控制信號的光通道(4)。
6.根據權利要求1、4所述的計算機，其特徵在於8031單片機的P1.2口與光電轉換器A中的模擬開關10及22相連，P1.3口與模擬開關19相連。
專利摘要站臺中轉控制計算機是一種用於對礦井軌道機車進行控制的專用計算機，這種計算機的特點在於內部採用了光電轉換電路，利用紅外光通訊來排除電磁輻射對計算機的幹擾，可通過電話與上一級主控計算機通訊，通過對講機與下一級安裝在機車上的車載計算機進行無線通訊，從而對軌道機車進行控制和調度，具有很好的抗幹擾性和較高的可靠性。
文檔編號H04M11/00GK2132360SQ9222983
公開日1993年5月5日 申請日期1992年8月7日 優先權日1992年8月7日
發明者劉宜鳳, 李建國, 胡飛, 何雄輝, 李菊華, 唐宇輝, 洪煜 申請人:雲南省設計院, 昆明微機自控研究所