CC BY
204Проблемы безопасности и надежности микропроцессорных комплексов
Техническая диагностика и прогнозирование
УДК 681.5.08+656.25
А. А. Иванов,
A. К. Легоньков
ООО «Компьютерные информационные технологии»
B. П. Молодцов, канд. техн. наук
Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах»,
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I
АВТОМАТ ДИАГНОСТИКИ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ СТРЕЛОЧНОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Введение
Автомат диагностики силовых параметров стрелочного электропривода (АДСП) применяется в аппаратно-программных комплексах системы диспетчерского контроля и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики АПК-ДК (СТДМ).
АДСП выполняет:
■ измерения среднеквадратичных (СКЗ) значений линейных напряжений трехфазной сети в цепях питания стрелок переменного тока;
■ измерения СКЗ значений фазных токов в цепях питания трехфазной электрической нагрузки;
■ вычисления, на основе полученных данных, активной мощности, потребляемой двигателем во время перевода стрелки.
С помощью прибора АДСП на основе измерения, обработки и учета активной мощности электрической нагрузки электроприводов с двигателем переменного тока решается задача контроля тягового усилия перевода стрелки [1-4].
Все возможные режимы работы как измерительных каналов, так и АДСП в целом задаются посредством подачи управляющих команд от ведущего контроллера (концентратора информации). В качестве физической связи АДСП с концентратором информации используется стандартный последовательный интерфейс RS-485.
110
Техническая диагностика и прогнозирование
1. Структурная схема АДСП
АДСП стрелочного электропривода (рис. 1) состоит из модулей измерения и цифровой обработки [5]. Модули соединяются интерфейсным разъемом.
Рис. 1. Структурная схема АДСП
111
Интерфейсный разъем
Проблемы безопасности и надежности микропроцессорных комплексов
Измерительный модуль содержит три канала измерения напряжений, два канала измерения токов и источник питания блока выносных датчиков. В составе каналов измерения напряжений находятся устройства нормализации и усиления, аналоговые цифровые преобразователи (АЦП) и оптоэлектронной гальванической развязки. В каналах измерения токов предусматриваются устройства выносных датчиков, считывающих значения токов в цепях электроприводов, АЦП и оптической изоляции.
Питание измерительного модуля осуществляется импульсным преобразователем с гальванической изоляцией от модуля цифровой обработки.
Модуль цифровой обработки состоит из блоков: процессора, коммутатора, преобразователя напряжения 24 В в 5 В, обеспечивающего гальваническую развязку АДСП от внешнего источника питания, блока коммуникационного интерфейса RS-485 с гальванически развязанным преобразователем напряжения 5 В в 5 В. Модуль цифровой обработки обеспечивает фильтрацию и вычисление результатов измерений, прием команд от концентратора информации и передачу данных через линию связи в концентратор.
Технические характеристики АДСП приведены в табл. 1.
Таблица 1
Технические характеристики АДСП
Характеристика Численные значения
Диапазон измерения СКЗ переменного напряжения, В От 10 до 420
Диапазон измерения СКЗ переменного тока, А От 0,2 до 8
Диапазон частот измерения напряжения и силы переменного тока, Гц От 10 до 100
Потребляемая мощность, ВА, не более 2,5
Входное сопротивление измерительных каналов по напряжению, МОм Не менее 1
Питание АДСП осуществляется постоянным напряжением, В, От 18 до 30
или переменным напряжением от 16 до 26, В, частотой 50±0,5 Гц
Габаритные размеры, мм, не более
блока измерения и обработки 51x124x230
блока выносных датчиков 100x50x35
Масса, кг, не более
блока измерения и обработки 1,7
блока выносных датчиков 0,2
2. Конструкция и состав изделия
Автомат АДСП выполнен в виде прямоугольного металлического корпуса с коммуникационным разъемом на задней панели, предназначенным для подключения к контролируемым цепям, блоку выносных датчиков тока, интерфейсных линиям и внешнему источнику питания. Часть контак-
112
Техническая диагностика и прогнозирование
тов коммутационного разъема используется для задания сетевого адреса АДСП и установки перемычек терминирующих резисторов.
Для измерения тока применяются бесконтактные датчики. Блок выносных датчиков тока (БВДТ) располагается на отдельной установочной панели, имеющей форму и габариты, позволяющие размещать ее на клеммных панелях релейных стативов или панелях для установки реле.
Конструктивное исполнение АДСП обеспечивает также распределенный вариант построения подсистемы измерения напряжений и токов, с размещением устройства в непосредственной близости от контролируемых объектов.
Общий вид прибора АДСП и блока выносных датчиков БВДТ показан на рис. 2. На передней панели прибора расположены индикаторы «Ошибка», «Работа», «Связь», обеспечивающие индикацию режимов работы АДСП (рис. 2).
Рис. 2. Общий вид прибора АДСП и выносных датчиков тока БВДТ
На задней панели АДСП располагается разъем РП10-42, который предназначен для подключения входных аналоговых сигналов, источника питания, шины заземления, сигналов коммуникационного интерфейса RS-485, установки сетевого адреса и перемычек терминирующих резисторов.
При включении питания или при получении команды «Сброс» АДСП проводит самодиагностирование составных частей и целостности данных в энергонезависимой конфигурационной памяти (EEROM). В табл. 2 приведены соответствия показаний индикаторов текущему состоянию АДСП. Измеренные значения передаются в ответ на команды концентратора информации.
113
Проблемы безопасности и надежности микропроцессорных комплексов
Таблица 2
Соответствия показаний индикаторов текущему состоянию АДСП
Состояние индикатора Состояние АДСП
«Работа» «Ошибка» «Связь»
Горит Погашен Погашен АДСП исправны, режим «Измерение», обмена с ведущим контроллером нет
Горит Погашен Кратковременно вспыхивает АДСП исправны, режим «Измерение», идет обмен с ведущим контроллером
Кратковременно вспыхивает Кратковременно вспыхивает Кратковременно вспыхивает Инициализация при включении питания или при приеме команды «Сброс»
Горит Горит Горит АДСП исправны
Погашен Мигает Безразлично АДСП неисправны, ошибка контрольной суммы EEROM
Горит Мигает Безразлично АДСП исправны, режим «Настройка»
Электропитание АДСП осуществляется от станционной батареи постоянным напряжением от 18 до 30 В либо переменным напряжением 24 В (полюс ПХД24П, ОХД24) от вторичной обмотки сетевого трансформатора с выходным напряжением от 16 до 26 В, частотой 50±0,5 Гц.
2. Схема подключения АДСП к стрелке
Прибор измерения и обработки АДСП устанавливается с лицевой стороны статива и занимает место одной клеммной панели [6]. При подключении к общим цепям питания стрелок, когда имеются два и более луча питания, АДСП устанавливается в цепи каждого луча.
В зависимости от поставленной задачи АДСП могут осуществляться измерения в общей шине питания стрелок или измеряться параметры каждой стрелки.
Для примера на рис. 3 приводится схема подключения АДСП к рабочим цепям стрелки переменного тока. После установки блока выносных датчиков тока существующие жилы кабеля питания рабочих цепей стрелок (фазы 1, 2) пропускаются через отверстия датчиков тока.
Коммуникационный разъем 2EHDR-05 блока датчиков тока предназначен для подключения сигнальных линий к блоку измерения и обработки АДСП.
Подключение АДСП к линии связи последовательного интерфейса RS-485 c концентратором производится кабелем с витой парой и общим экраном без отводов, как показано на рис. 3, что обеспечивает отсутствие помех и отражений в сегменте. При длине линии связи RS-485 более 10 м необходимо согласование волнового сопротивления на ее концах.
114
Техническая диагностика и прогнозирование
Между контактами 38 и 35 (RTH2 и D+), а также между контактами 27 и 36 (RTL2 и D-) устанавливаются перемычки, что обеспечивает подключение установленных внутри корпуса АДСП согласующих резисторов номиналом 120 Ом между сигнальными контактами сетевого интерфейса 35 и 36 (D+ и D-).
Сетевой адрес АДСП в сети передачи данных задается путем установки перемычек на ответной части коммуникационного разъема РП10-42Л XS1 (табл. 3), между контактами ADR0- ADR5 и контактом 39 (ADR-NL).
В разных магистралях на станциях приборы с одним номером имеют одинаковый адрес.
115
Проблемы безопасности и надежности микропроцессорных комплексов
Таблица 3
Варианты установки сетевых адресов АДСП
Сетевой адрес АДСП Наличие перемычек на монтажной стороне розетки РП10-42 Л Сетевой адрес АДСП Наличие перемычек на монтажной стороне розетки РП 10-42 Л
1 39-42 17 39-40-42
2 39-31 18 39-40-31
3 39-31-42 19 39-40-31-42
4 39-41 20 39-40-41
5 39-41-42 21 39-40-41-42
6 39-41, 31 22 39-40-41-31
7 39-41-31-42 23 39-40-41-31-42
8 39-30 24 39-40-30
9 39-30-42 25 39-40-30-42
10 39-30-31 26 39-40-30-31
11 39-30-31-42 27 39-40-30-31-42
12 39-30-41 28 39-40-30-41
13 39-30-41-42 29 39-40-30-41-42
14 39-30-41-31 30 39-40-30-41-31
15 39-30-41-42-31 31 39-40-30-41-31-42
16 39-40 32 39-29
Заключение
Измерительные каналы АДСП настроены «Изготовителем» и в дополнительной настройке не нуждаются.
Проектирование АДСП в составе АПК-ДК (СТДМ) включает:
■ анализ принципиальных схем устройств сигнализации, централизации и блокировки и определение необходимых точек контроля;
■ определение необходимого количества АДСП, а также мест их расположения на стативах;
■ разработку принципиальных и монтажных схем подключения АДСП к объектам контроля и к линии связи с концентратором АПК-ДК (СТДМ) с расстановкой сетевых адресов;
■ разработку принципиальных и монтажных схем организации питания АДСП;
■ составление спецификаций для заказа оборудования и материалов.
Автоматы АДСП широко внедряются в системы технического диагностирования и мониторинга на железных дорогах России [7-10].
116
Техническая диагностика и прогнозирование
Библиографический список
1. Чухонин В. М. Оценка погрешности метода измерения cos9 при переводе стрелки переменного тока / В. М. Чухонин, Б. Л. Горбунов, А. К. Легоньков, А. С. Падалко // Проблемы разработки, внедрения и эксплуатации микроэлектронных систем железнодорожной автоматики и телемеханики : сб. науч. тр. ; под. ред. Вл. В. Сапожникова. - СПб. : ПГУПС, 2005. - С. 43-46.
2. Чухонин В. М. Нормирование активной мощности двигателей переменного тока
при переводе стрелки / В. М. Чухонин, Б. Л. Горбунов, Е. В. Басалаев // Развитие элементной базы и совершенствование методов построения устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : сб. науч. тр. ; под. ред. Вл. В. Сапожникова. - СПб. : ФГБОУ ВПО
ПГУПС, 2014. - С. 23-25.
3. Автоматизированный контроль усилия перевода стрелки / В. М. Чухонин, Б. Л. Горбунов, Д. В. Ефанов, В. Г. Алексеев // Автоматика, связь, информатика - 2012. - № 7. -С. 2-4.
4. Ефанов Д. В. Функциональное диагностирование стрелочных электроприводов переменного тока / Д. В. Ефанов, Е. В. Басалаев, В. Г. Алексеев // Транспорт Урала. - 2012. -№ 4. - С. 26-29.
5. Автомат диагностики силовых параметров стрелочного электропривода АДСП : руководство по эксплуатации УКВФ. 421451.009. - Новосибирск, 2011. - 22 с.
6. ТМП-39499777-11. Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля. Система технического диагностирования и мониторинга АПК-ДК (СТДМ). - СПб. : АПК-ДК - ООО «КИТ», 2012.
7. Федорчук А. Е. Новые информационные технологии: автоматизация технического диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ (система АДК-СЦБ) : учебник для вузов ж.-д. транспорта / А. Е. Федорчук, А. А. Сепетый, В. Н. Иванченко. - Ростов н/Д : РГУПС, 2008. - 444 с.
8. Системы управления движением поездов на перегонах : учебник для вузов ж.-д. транспорта : в 3 ч. Ч. 1: Функциональные схемы систем / В. М. Лисенков, П. Ф. Бестемья-нов, В. Б. Леушин, Н. Е. Федоров, Л. Б. Смирнова ; под ред. В. М. Лисенкова. - М. : ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009. -160 с.
9. Молодцов В. П. Системы диспетчерского контроля и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. пособие / В. П. Молодцов, А. А. Иванов. -СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2010. - 140 с.
10. Ефанов Д. В. Основы построения и принципы функционирования систем технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. пособие / Д. В. Ефанов, А. А. Лыков. - СПб. : Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2012. - 59 с.
Email: [email protected]
117
