電氣連接程控陣列交換電路設(shè)計

王炳軒，于 洋，祁新杰

（1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司，天津 300452； 2. 天津港東港物流有限公司，天津 300452；3. 上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031）

0 引言

在LNG 船舶與LNG 碼頭進(jìn)行裝卸貨作業(yè)時，船岸連接系統(tǒng)可為船岸兩端提供ESD 等信號傳輸通路，其具有電氣連接、光纖連接以及氣動連接3 種方式。其中，電氣連接又分為Pyle National、ITT-Cannon、Miyaki、Sigtto 4 種連接方式。因此，在電氣連接方式下，需要設(shè)計一種電氣連接程控交換電路用于實現(xiàn)輸入端口信號與不同的電氣標(biāo)準(zhǔn)接口兼容工作。

1 程控交換電路工作原理

程控交換電路一般由接口電路、交換網(wǎng)絡(luò)、CPU 處理單元和指令鏈路組成[1]，如圖1 所示。當(dāng)CPU 處理單元接收到控制指令后，通過網(wǎng)絡(luò)映射將不同用戶之間的交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接通，例如用戶A 要與用戶D 接通，則CPU 控制兩用戶之間的交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連通，在用戶A 與用戶D 之間構(gòu)建一條臨時的物理通道，以便兩用戶進(jìn)行信息的傳遞。

圖1 程控交換電路組成圖

當(dāng)用戶之間信息傳遞完成后，CPU 單元接收到釋放指令，將交換網(wǎng)絡(luò)復(fù)位，切斷用戶A 與用戶D 之間的連接。由此，一次鏈路交換任務(wù)完成[2]。

程控交換網(wǎng)絡(luò)分為機械開關(guān)式和電子開關(guān)式?，F(xiàn)代電子開關(guān)式一般通過大規(guī)模數(shù)字交換芯片來實現(xiàn)，交換芯片利用矩陣控制算法可以實現(xiàn)多路線路的交換[3]。機械開關(guān)式交換網(wǎng)絡(luò)一般由電磁繼電器組成，控制簡單，可在簡單的交換網(wǎng)絡(luò)中使用[4]。船岸連接系統(tǒng)的程控交換電路則采用機械開關(guān)式交換網(wǎng)絡(luò)。

2 電路設(shè)計

船岸連接系統(tǒng)電氣連接輸入端口有ESD 信號、熱線電話3 路，MLM 數(shù)據(jù)、檢測電源等多路輸入，輸出端有Pyle National、ITT-Cannon、Miyaki、SIGTTO 這4 種標(biāo)準(zhǔn)電氣接口。電氣連接程控交換電路用于實現(xiàn)輸入端口信號與不同的電氣標(biāo)準(zhǔn)接口兼容工作。電氣連接程控交換電路主要由CPU 電路、通訊電路、程控交換陣列電路等組成，其組成功能見圖2。

圖2 電氣連接程控交換電路框圖

電氣連接程控交換電路接收上位機的控制指令，當(dāng)接收到選擇某種標(biāo)準(zhǔn)接口連接時，CPU 輸出對應(yīng)的控制代碼，由通訊電路傳送到程控交換陣列電路。在程控交換陣列電路中，由譯碼電路對CPU 控制代碼進(jìn)行譯碼，將控制代碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)電路的驅(qū)動指令，驅(qū)動指令由驅(qū)動電路功率放大后驅(qū)動陣列執(zhí)行電路工作，將輸入端口與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)接口之間的信號鏈路進(jìn)行電氣連接，構(gòu)建出一條臨時的標(biāo)準(zhǔn)接口專用信號傳輸通道。以“Pyle National”接口為例，構(gòu)建的通道連接情況如表1所示。

在程控交換電路中，程控交換陣列電路是其核心部件，由繼電器矩陣、驅(qū)動器電路、譯碼器等組成。功能原理如圖3 所示。

表1 Pyle National 接口連接狀態(tài)表

續(xù)表1：

圖3 程控交換陣列原理框圖

CPU 通過Add_bus 和Data_bus 發(fā)送地址指令和數(shù)據(jù)信息到程控交換陣列電路。地址指令通過譯碼器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制地址碼，數(shù)據(jù)信息通過緩沖電路輸送到數(shù)據(jù)處理電路。地址碼有效地驅(qū)動電路，將數(shù)據(jù)進(jìn)行驅(qū)動放大以用于驅(qū)動對應(yīng)的電磁繼電器線圈工作；當(dāng)繼電器工作時，常開觸點閉合，將輸入端口與輸出端口對應(yīng)的線路連通，構(gòu)成臨時信號傳輸通道。

3 結(jié)論

船岸連接系統(tǒng)電氣連接程控交換電路構(gòu)建了4 種電氣插頭的切換通路，經(jīng)調(diào)試驗證，該程控交換電路可以實現(xiàn)4 種連接方式的切換，滿足了系統(tǒng)對于標(biāo)準(zhǔn)電氣接口的兼容性。