Шкаф для аппаратуры системы автоматики и блок электронный

Технические решения относятся к конструкции средств централизованного размещения аппаратуры автоматизации и управления технологическими процессами и составляющих их блоков. Шкаф для аппаратуры системы автоматики содержит переднюю и заднюю дверцы и хотя бы одну съемную боковую стенку, а также функциональные модули электронных блоков и другие элементы электрической схемы, подключенные соответственно через внутрисистемную шину и другие проводящие элементы к элементам подключения. В шкафе выделена зона чистого сигнала из функциональных модулей. Внутрисистемная шина может быть расположена автономно от остальных проводников, элементы подключения внутрисистемной шины объединены в единую группу над либо под зоной чистого сигнала. Электронный блок содержит объединительную плату, соединяющую функциональный модуль и фильтр, а так же соединители для подключения внешних устройств, хотя бы один из которых расположен на крае объединительной платы. Функциональный модуль может быть защищен корпусом от внешних воздействий, а объединительная плата закреплена в крейте.

Предлагаемые в качестве полезных моделей технические решения относятся к конструкции средств централизованного размещения аппаратуры автоматизации и управления технологическими процессами и составляющих их блоков. В частности, к конструкции шкафов для систем автоблокировки с тональными рельсовыми цепями, предназначенных для регистрации и определения местоположения подвижных составов, состояния рельсовых цепей железнодорожной автоматики, управления подвижным составом на перегоне, управления светофорами, переездами и другими объектами на перегоне.

Известен способ установки аппаратуры системы железнодорожной автоматики и телеметрии («Система автоблокировки с тональными рельсовыми цепями, централизованным размещением аппаратуры и дублирующими каналами передачи информации микропроцессорная», 41571-00-00 РЭ, ОАО «Ижевский радиозавод») на открытом стативе, при котором каждый из блоков аппаратуры размещен в отдельном корпусе для защиты от внешних (механических и электромеханических) воздействий (патенты РФ на промышленные образцы 65020 «Блок межстанционной связи», приоритет 02.05.2006, и 58191 «Блок передачи информации системы железнодорожной автоматики и телеметрии (шесть вариантов)», приоритет 28.05.2004, 57707 «Устройство преобразования интерфейсов», приоритет 16.01.2004). Недостатком такой установки является высокая себестоимость и большие габариты таких систем. Недостатком конструкции каждого электронного блока, выполненного в едином корпусе и содержащего функциональный модуль, подключенный через объединительную плату к фильтру, и соединители для подключения внешних устройств, расположенные сзади (со стороны фильтра), является неудобство при проведении ремонтных работ и невозможность универсальной и экономичной компоновки блоков.

Ближайшим аналогом предлагаемого шкафа для аппаратуры системы автоматики является шкаф управления (патент РФ на полезную модель 61471, ЗАО «Прогресс, зао») со съемными стенками, содержащий кабели, функциональные электронные блоки, выполненные съемными и имеющие переднюю, заднюю стенки и основание (без боковых стенок). В общем объеме шкафа каркасом выделен отсек кабелей. От внешних помех внутренний объем шкафа защищен панелями и передними стенками блоков. Однако это не решает проблему защиты плат функциональных блоков от внешних электромагнитных помех, возникающих в результате влияния на внешние цепи грозовых разрядов и параллельно уложенных силовых кабелей. Кроме того, в шкафе обычно требуется размещение других блоков и элементов электрической схемы, например источника питания, реле, блока трансформаторов и т.д., также создающих помехи в работе функциональных блоков.

Целью полезной модели является уменьшение габаритов аппаратуры системы автоматики, а также создание конструкций шкафа для оборудования системы автоматики и электронного блока для этого шкафа, позволяющих надежно, без искажений и погрешностей обрабатывать в функциональных модулях блока сигнал, выделенный из информационного сигнала, а также обеспечивающих простоту и удобство при сборке, монтаже, пуско-наладке, ремонте и обслуживании аппаратуры.

Цель достигается выделением в общем объеме шкафа для аппаратуры системы автоматики экранированной зоны чистого сигнала из функциональных модулей электронных блоков. Шкаф содержит переднюю и заднюю дверцы и хотя бы одну съемную боковую стенку, а также функциональные модули электронных блоков и другие элементы электрической схемы, подключенные соответственно через внутрисистемную шину и другие проводящие элементы к элементам подключения.

Предпочтительно, чтобы внутрисистемная шина между электронными блоками и элементами подключения была расположена автономно от остальных проводников.

Предпочтительно, чтобы элементы подключения внутрисистемной шины (для стыковки с другими шкафами системы) в шкафе были объединены в единую группу над либо под зоной чистого сигнала.

Цель достигается также тем, что в электронном блоке для шкафа оборудования системы автоматики, включающем объединительную плату, соединяющую функциональный модуль и фильтр, а так же соединители для подключения внешних устройств, хотя бы один соединитель (например, для подключения к внутрисистемной шине либо другим блокам) расположен на крае объединительной платы. Соединитель на объединительной плате позволяет упростить включение блока в схему, а также вплотную располагать их между собой.

Предпочтительно, чтобы функциональный модуль был защищен корпусом от внешних воздействий.

Предпочтительно, чтобы объединительная плата была закреплена в крейте (корупсе).

Предложенные технические решения позволяют добиться очень высокой плотности заполнения шкафа за счет компоновки модулей, фильтров и раскладки кабелей.

Далее конструкции шкафа для аппаратуры системы автоматики и электронного блока будут описаны в предпочтительных вариантах на двух примерах крейтов с электронными блоками и двух шкафах - системного управления (шкаф СУ) и рельсовых цепей (шкаф РЦ). Шкафы имеют две двери, обеспечивающие доступ с двух сторон для двухстороннего обслуживания и съемные стенки (в частности, возможно использование шкафа монтажного 19-дюймового серии VARISTAR фирмы SchrOFF (DE) стандарта МЭК 297, а также унифицированные конструктивные элементы того же стандарта и производителя - крейты для аппаратуры, направляющие для их установки, закрепленные на боковых профилях, предназначенных для крепления и других элементов схемы шкафа, и т.д.).

На Фиг.1 - общий вид крейта с электронными блоками для шкафа СУ в предпочтительном варианте.

На Фиг.2 - вид спереди и вид сзади шкафа СУ со снятыми передней и задней дверцами в предпочтительном варианте.

На Фиг.3 - общий вид крейта с электронным блоком в предпочтительном варианте для шкафа РЦ.

Крейт с электронными блоками шкафа СУ 1 в форме прямоугольного параллелепипеда, изображенный на Фиг.1, образован боковыми стенками 2, скрепленными по углам и в средней части профилями 3 (угловые и центральные), служащими для установки внутренних направляющих 4, количество и место установки которых определяется количеством блоков в крейте. Снаружи на боковых стенках спереди закреплены на уголках ручки 5 крейта, а снизу - внешние направляющие 6 для установки крейта в шкаф. Перед сборкой крейта на боковых стенках выполняют отверстия 7.

Далее осуществляют сборку и установку в крейт составляющих электронных блоков, каждый из которых включает объединительную плату 8, функциональный модуль 9 и фильтр 10.

Готовые прямоугольные объединительные платы стыкуют между собой посредством выступающих соединителей 11 для подключения внешних устройств (внешние соединители), установленных на противоположных краях плат. На внутренних поверхностях плат (с обеих сторон) расположены внутренние соединители 12. Платы устанавливают между центральными профилями и крепят к одному из них, при этом крайние внешние соединители расположены в отверстиях 7 боковых стенок крейта. Левый предназначен для подключения к внутрисистемной шине (например, шине CAN), на правый ставят заглушку (на фиг.1 не показана) для целостности этой шины. При низкоскоростной внутренней шине данные заглушки необязательны.

Корпус фильтра собирают из цельного прямоугольного профиля 13, вдоль одной из боковых сторон которого сверху и снизу выполнены выступающие пазы 14, и съемной передней панели 15 с ручкой и отверстиями для соединителей 16 (также для подключения внешних устройств) на платах 17 фильтра. На противоположной стороне плат 17 выполнены ответные части соединителей 18 для внутренних соединителей 12 объединительной платы. Платы 17 устанавливают в корпус. Сзади фильтр закрывают стальной пластиной 19 с отверстиями для ответных частей соединителей 18, к которой крепят платы фильтра. Корпус выполняют из алюминиевого сплава для защиты от внешних помех.

Корпус функционального модуля собирают из профиля 13 и съемной передней панели 15 с ручкой и отверстиями (например, для индикаторов). Модули собирают аналогично фильтрам.

Готовый модуль пазами 14 по направляющим 4 вставляют в переднюю часть крейта со стороны ручек, а соответствующий фильтр - в заднюю часть крейта, стыкуя их с соответствующей объединительной платой, при этом внешние соединители 11 оказываются боковыми внешними соединителями полученного электронного блока. Соединители 11 и 16 - внешние соединители электронного блока. Передняя панель модуля является передней стенкой блока, а передняя панель фильтра - задней его стенкой. Последовательно заполняют крейт электронными блоками. В задней части крейтов расположены фильтры, также экранированные в данном исполнении. Информационный сигнал с помехами поступает на задние внешние разъемы крейта (на фильтры), фильтруется от помех и чистым поступает в модули, где экранирован от внешних помех, а передача обработанного модулем сигнала во внутрисистемную шину осуществляются через боковой внешний соединитель блока 11. Таким образом, в передней части крейта расположена зона чистого сигнала крейта, образованная из пространственно объединенных зон чистого сигнала модулей, экранированная корпусами модулей. К этой зоне можно отнести также объединительные платы. Сверху и снизу крейт может быть дополнительно закрыт крышками (не показаны). Заполнение крейта блоками может быть неполным.

Конструкция блоков обеспечивает компактное их расположение (вплотную друг к другу), удобный монтаж, возможность варьирования набора блоков и их размеров (ширины).

На Фиг.2 показан вид спереди и вид сзади шкафа СУ со снятыми передней и задней дверцами в предпочтительном варианте.

Шкаф СУ, изображенный на Фиг.2, содержит шкаф монтажный 20 с передней и задней дверцами (не показаны) и съемными боковыми стенками 21 на каркасе 22, на котором закреплены на разной глубине боковые вертикальные профили 23 для установки дин-рельсов с элементами подключения 24, панелей реле 25, панелей предохранителей 26, а также горизонтальных профилей 27 для крейтов 1.

Сборку шкафа СУ осуществляют в следующем порядке.

На дин-рельсы (металлические профили) устанавливают элементы подключения (в частности, клеммы), объединяя их по назначению (для подвода различных проводников) и разделяя эти группы стопорами, в том числе играющими роль изоляторов. Для фиксирования клемм с обеих сторон закрепляют пластинки торцевые. Крепят дин-рельсы в верхней части шкафа. При этом группа клемм для внутрисистемной шины расположена слева на переднем дин-рельсе.

На панели 25 устанавливают колодки реле (небольшие колодки - через планки), на панели 26 - цоколи для предохранителей и индикаторы. Панели крепят к профилям 23 под дин-рельсами.

В нижней части шкафа спереди по горизонтальным профилям 27 и направляющим 6 устанавливают один под другим крейты с объединительными платами и крепят их к профилям 23.

Производят монтаж шкафа, укладывая при этом внутрисистемную шину с левой стороны шкафа, а остальные проводники (шины, жгуты, кабели ввода/вывода на фильтры и реле, провода для подвода питания, заземления), сгруппированные по функциональному назначению - со стороны правой стенки шкафа, чем достигается автономность внутрисистемной шины. Монтаж осуществляют стыковкой, пайкой, обжимкой, винтовым соединением. Подвод проводящих элементов к шкафу осуществляют сверху через отверстия в крышке шкафа или через кабельные вводы.

На места для реле и предохранителей на панелях устанавливают соответствующие элементы, а в крейты - модули, фильтры. Таким образом, внутрисистемная шина и клеммы для ее подключения расположены по одну сторону шкафа для минимизации вредного влияния от других проводников, а зона чистого сигнала шкафа из расположенных друг над другом горизонтальных рядов функциональных модулей находится в передней нижней части шкафа (под упомянутой группой клемм).

Второй вариант осуществления электронного блока в крейте.

Крейт для электронного блока шкафа РЦ, изображенный на Фиг.3, аналогичен описанному выше. Отверстие 7 выполняют только на правой боковой стенке, в которое вставляют внешний боковой разъем 11 объединительной платы 8 электронного блока. Осуществляют сборку других составляющих блока: функционального модуля 9, набора ячеек 30, выполняющих функцию фильтра, и набора ячеек 31, выполняющих функцию усилителя мощности (УМ).

Функциональный модуль 9 собирают, как описано выше, устанавливают в крейт сзади со стороны внешнего соединителя объединительной платы и стыкуют с ней.

Каждая ячейка фильтра образована платой, закрепленной на отдельной панели с ручкой и отверстиями для внешних соединителей. Ячейки 30 по внутренним направляющим 4 устанавливают в крейт сзади, стыкуя с объединительной платой.

Каждая ячейка УМ состоит из вертикальных и горизонтальных плат, закрепленных на отдельной панели с ручкой. Вертикальные платы крепят аналогично платам фильтра. Горизонтальную плату на панели крепят одним из известных способов. В частности, на П-образном кронштейне, закрепленном на панели, при необходимости другие горизонтальные платы устанавливают над первой на стойках. Ячейки 31 по внутренним направляющим устанавливают в крейт спереди, стыкуя с объединительной платой.

Задняя стенка крейта образована передней панелью 15 модуля, панелями ячеек фильтра и планками 32, закрывающими незанятые места. Передняя стенка крейта образована панелями ячеек УМ и планками 32. Внешний соединитель 11 для подключения внутрисистемной шины находится на боковой стенке электронного блока.

Информационный сигнал поступает на внешние разъемы фильтра, далее - через плату 8 в УМ и модуль для обработки, где экранирован от внешних помех корпусом. Обработанный сигнал передают во внутрисистемную шину через боковой внешний разъем блока на плате 8. Таким образом, в данном исполнении зону чистого сигнала блока (крейта) составляет экранированная зона функционального модуля в задней части блока, а также объединительная плата и УМ в передней части крейта. Сверху и снизу крейт может быть дополнительно закрыт крышками (не показаны).

Сборку и монтаж шкафа с описанными электронными блоками (шкаф РЦ) производят аналогично шкафу СУ. При этом сборочные единицы расположены в следующем порядке. В верхней части шкафа закреплены дин-рельсы с клеммами, под которыми устанавлены один под другим крейты, образуя единую зону чистого сигнала шкафа из функциональных модулей. При этом группа клемм для внутрисистемной шины расположена в правой задней части шкафа над модулями. При монтаже внутрисистемную шину укладывают со стороны упомянутой группы клемм, а другие проводящие элементы - вдоль противоположной стенки шкафа. В зависимости от типа внешних боковых соединителей электронного блока, его соединение с внутрисистемной шиной может осуществляться через переходную плату.

Далее под крейтами в шкаф спереди устанавлены панели предохранителей, а сзади - панели с конденсаторами, резисторами и измерительными панелями. Ниже с передней стороны устанавлены модули трансформаторной развязки, под ними - панели с реле и инвертор питания.

Описанные примеры шкафов и электронных блоков входят составными частями в систему автоблокировки с тональными рельсовыми цепями, связанными по шине CAN для приема/передачи обрабатываемых данных. Количество шкафов, а так же набор и количество аппаратуры (в т.ч. функциональных блоков блоков различного назначения) в них определяется потребностями потребителя.

Несмотря на то, что полезные модели показаны и описаны на примере их конкретных реализации, следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема полезной модели, определенных приведенной в заявке формулой полезной модели.

1. Шкаф для оборудования системы автоматики, содержащий переднюю и заднюю дверцы и хотя бы одну съемную боковую стенку, а также элементы электрической схемы, подключенные к соответствующему функциональному модулю для обработки входного информационного сигнала без помех и передачи результатов обработки во внутрисистемную шину, подключенную к соответствующим элементам подключения, отличающийся тем, что функциональные модули пространственно объединены в экранированную зону обработки входного информационного сигнала без помех, причем каждая объединительная плата для обеспечения передачи результатов обработки каждого модуля подключена либо непосредственно либо через другую объединительную плату к внутрисистемной шине.

2. Шкаф по п.1, отличающийся тем, что внутрисистемная шина расположена автономно от других проводящих элементов.

3. Шкаф по п.2, отличающийся тем, что внутрисистемная шина расположена у боковой стенки шкафа.

4. Шкаф по п.1, отличающийся тем, что элементы подключения внутрисистемной шины объединены в единую группу над либо под указанной экранированной зоной.

5. Шкаф по п.1, отличающийся тем, что другие проводящие элементы сгруппированы по функциональному назначению и расположены вдоль боковой стенки шкафа.

6. Электронный блок, содержащий функциональный модуль и фильтр, соединенные посредством объединительной платы, а также соединители для подключения внешних устройств, отличающийся тем, что хотя бы один соединитель расположен на крае объединительной платы.

7. Блок по п.6, отличающийся тем, что функциональный модуль защищен корпусом.

8. Блок по п.6, отличающийся тем, что объединительная плата закреплена в крейте.