電氣連接程控陣列交換電路設計

王炳軒，于 洋，祁新杰

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

0 引言

在LNG 船舶與LNG 碼頭進行裝卸貨作業時，船岸連接系統可為船岸兩端提供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，需要設計一種電氣連接程控交換電路用于實現輸入端口信號與不同的電氣標準接口兼容工作。

1 程控交換電路工作原理

程控交換電路一般由接口電路、交換網絡、CPU 處理單元和指令鏈路組成[1]，如圖1 所示。當CPU 處理單元接收到控制指令后，通過網絡映射將不同用戶之間的交換網絡節點接通，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絡節點連通，在用戶A 與用戶D 之間構建一條臨時的物理通道，以便兩用戶進行信息的傳遞。

圖1 程控交換電路組成圖

當用戶之間信息傳遞完成后，CPU 單元接收到釋放指令，將交換網絡復位，切斷用戶A 與用戶D 之間的連接。由此，一次鏈路交換任務完成[2]。

程控交換網絡分為機械開關式和電子開關式。現代電子開關式一般通過大規模數字交換芯片來實現，交換芯片利用矩陣控制算法可以實現多路線路的交換[3]。機械開關式交換網絡一般由電磁繼電器組成，控制簡單，可在簡單的交換網絡中使用[4]。船岸連接系統的程控交換電路則采用機械開關式交換網絡。

2 電路設計

船岸連接系統電氣連接輸入端口有ESD 信號、熱線電話3 路，MLM 數據、檢測電源等多路輸入，輸出端有Pyle National、ITT-Cannon、Miyaki、SIGTTO 這4 種標準電氣接口。電氣連接程控交換電路用于實現輸入端口信號與不同的電氣標準接口兼容工作。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，當接收到選擇某種標準接口連接時，CPU 輸出對應的控制代碼，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 控制代碼進行譯碼，將控制代碼轉換成對應電路的驅動指令，驅動指令由驅動電路功率放大后驅動陣列執行電路工作，將輸入端口與對應標準接口之間的信號鏈路進行電氣連接，構建出一條臨時的標準接口專用信號傳輸通道。以“Pyle National”接口為例，構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 接口連接狀態表

續表1：

圖3 程控交換陣列原理框圖

CPU 通過Add_bus 和Data_bus 發送地址指令和數據信息到程控交換陣列電路。地址指令通過譯碼器轉換成對應的控制地址碼，數據信息通過緩沖電路輸送到數據處理電路。地址碼有效地驅動電路，將數據進行驅動放大以用于驅動對應的電磁繼電器線圈工作；當繼電器工作時，常開觸點閉合，將輸入端口與輸出端口對應的線路連通，構成臨時信號傳輸通道。

3 結論

船岸連接系統電氣連接程控交換電路構建了4 種電氣插頭的切換通路，經調試驗證，該程控交換電路可以實現4 種連接方式的切換，滿足了系統對于標準電氣接口的兼容性。