Разработка системы телеуправления устройствами электроснабжения железных дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Специальность 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов»

Специализация «Электроснабжение железных дорог»

Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

Курсовой проект

по дисциплине «Теоретические основы автоматики и телемеханики»

Разработка системы телеуправления устройствами электроснабжения железных дорог

Обучающийся Д.С. Котов

Санкт-Петербург

2019

Рассматриваемая в данном курсовом проекте система телеуправления спроектирована полностью автономным комплексом, с заданными требованиями к достоверности сигналов. В основу разработки положены простые схемные приёмы. Основными элементами схем приняты микросхемы малой степени интеграции серии КР1533, хорошо зарекомендовавшие себя в практике.

Проект систем телеуправления нужно начинать с выбора протокола, который определяет построение диспетчерского и контролируемых пунктов. Основой разработанного протокола является нумерация приказов, которая опирается на распределение приказов по контролируемым пунктам. Принятое распределение приказов приведено в таблице 1. Протокол разделён на две части. Первой частью является номер контролируемого пункта, а второй - номер команды, в которую входит номер объекта управления и характер требуемой операции. В таблице 1 не приведены как контрольные разряды, так и разряд характера операции, речь о которых пойдёт ниже.

Максимальное количество контролируемых пунктов в данном примере равно ста (в другом варианте - тысяча), максимально возможное количество объектов на каждом контролируемом пункте равно ста, число операций - две (включить, отключить). В скобках во втором и третьем столбцах приведены объекты каждого узла электроснабжения с «горячим» (то есть с обслуживаемым) резервом, остальные номера - запасные.

Для обеспечения требуемой достоверности передачи и исполнения приказа приняты следующие меры.

1. Каждый «прямой» код протокола дублирован в «обратном» коде.

2. Как в «прямом» так и в «обратном» коде протокола введены контрольные разряды паритета: отдельно для номера контролируемого пункта и отдельно для команды.

3. Реализация контроля выполнена так, чтобы контролем охватывалась, по возможности, вся система.

4. Передача информации диспетчером разделена на две части: на передачу номера контролируемого пункта и на передачу команды.

5. Заданную команду диспетчер передаёт, убедившись, что на пульт «вернулись» заданные коды контролируемого пункта.

6. Сигнал на исполнение приказа диспетчер передаёт, убедившись, что на пульт «вернулись» заданные коды команды.

Таблица 1. Узлы электроснабжения диспетчерского пункта «Лигово»

Таблица 2. КП 2. ЭЧЭ-5 «Проспект Славы». Объекты ТУ

Алгоритм задания, передачи и приёма сигналов телеуправления до поступления команды на подключаемую к блокам клеммных соединителей контролируемого пункта (КП) схему управления объектом.

Согласно задания диспетчер с пульта управления, находящегося в диспетчерском пункте (ДП) на ст. Лигово, направления Санкт-Петербург-Оредеж, должен передать через систему телеуправления приказ:

«На контролируемом пункте с номером два отключить объект номер пятьдесят три».

Для повышения достоверности действий диспетчера, приказ передается в виде двух кодовых слов, закономерно связанных между собой. Передача диспетчером приказов разделена на три этапа:

- передача кода номера контролируемого пункта (КП);

- передача кода команды;

- исполнение команды.

Набрав на пульте прямое и обратное кодовые слова приказов, диспетчер, включением клавиши задания номера КП, отправляет коды этого номера на все КП. На заданном КП выполняется определение «своих» кодов и эти коды «возвращаются» на пульт диспетчера. Индикация «возврата» кодов номера КП выполнена свечением светодиодов в клавишах пульта диспетчера.

Заданный приказ можно представить как семиразрядным, так и девятнадцатиразрядным кодом. Семиразрядная запись прямого приказа этого задания: 0.02. 1.53.0, ей соответствует девятнадцатиразрядная запись : 0.0000.0010. 1.0101.0011.0 . Семиразрядная запись обратного приказа этого задания: 0.97. 1.46.1, ей соответствует девятнадцатиразрядная запись : 0.1001.0111. 1.0100.0110.1. В семиразрядной записи второй и третий разряды слева-направо - десятичные определяют номер КП, для прямого приказа это 02, для обратного 97 (дополняет номер КП до 99). Первый разряд - двоичный, дополняет число единиц в двоично-десятичном номере КП до нечётного. Пятый и шестой разряды - десятичные, определяют номер объекта, для прямого приказа это 53, для обратного 46. Седьмой разряд - двоичный , определяет характер операции: для прямого приказа 1-включить, 0-отключить, для обратного приказа 0-включить, 1- отключить. Четвертый разряд - двоичный, дополняет число единиц в двоично-десятичном коде объекта и операции до нечётного.

Проверив правильность «возврата» кодов номера КП, диспетчер, включением клавиши задания команды, посылает коды команд, которые автоматически поступают только на заданный КП.

Проверив правильность «возврата» кодов команд, диспетчер включает клавишу исполнения приказа. Правильность исполнения приказа диспетчер проверяет по показаниям щита сигнализации на диспетчерском пункте (ДП).

На рисунке 1 заштрихованными клавишами показан набор кодов задания на пульте диспетчера.

На рисунках 2 и 3 показан приём, соответственно, прямого и обратного кода КП согласно задания: «На контролируемом пункте с номером два отключить объект номер пятьдесят три».

Коды прямого и обратного приказов, заданные на диспетчерском пульте, по сигналу схемы управления переписываются в два сдвиговых регистра аппаратуры диспетчерского пункта (ДП) - один для записи прямого кодового слова, другой для записи обратного кодового слова.

При включении диспетчером клавиши задания КП из двух 19-ти разрядных кодовых слов на все контролируемые пункты передаются только 9-ти разрядные прямой и обратный коды заданного КП.

Как прямой и обратный коды заданного номера КП поступают в приемные регистры прямого и обратного кодов всех КП. Выходы триггеров этих регистров поразрядно поданы на схемы сравнения прямого и обратного кодов всех пунктов, в т.ч. и заданного.

С другой стороны к каждому из разрядов схем сравнения подключены сигналы кодовых наборов перемычек, устанавливаемых на каждом КП в соответствии с его кодовым номером. Также на каждом КП должна быть установлена (или не установлена) перемычка контроля нечетности единиц каждого из кодов данного пункта.

Прямой и обратный коды номера заданного КП поступят на все КП - но только на заданном КП, на выходах схем сравнения будут получены сигналы равенства кодов.

Эти сигналы запустят передачу принятых прямого и обратного кодов данного КП обратно на диспетчерский пункт (ДП) для извещения диспетчера о правильном «проходе» кодов.

Кроме того, выходные сигналы схем сравнения включают реле прямого кода (К 0.02) и обратного кода (К 0.97) данного КП.

Переключающие контакты реле К 0.02. и К 0.97. отключают цепи ввода кодовых слов от приёмных регистров прямого и обратного кодов номера КП и подключают ожидаемые от ДП вводы кодов команд - к приемным регистрам кодов команд.

На всех КП, кроме заданного, с задержкой после приема кодов номера КП, срабатывают реле запрета ввода - К запр. ввода. Размыкающие контакты этих реле прерывают линии ввода от ДП к приемным регистрам на всех КП, кроме заданного.

На заданном КП включение реле К запр. ввода запрещается срабатыванием реле К 0.02. и К 0.97. В результате при включении диспетчером передачи кодов команд, эти команды поступают только на заданный КП.

Схемы приема и реализации прямого и обратного кодов показаны на рисунках 4 и 5. После передачи диспетчером кодов команд эти коды поступают в приемные регистры прямой и обратной команд на заданном КП (рисунки 4,5).

Кроме регистра приема команды в каждой из схем приведены следующие узлы:

- Счетчик на 200 команд с триггером «характера операции» на входе и с включенным на выходе двухдекадным двоично-десятичным счетчиком объектов. Для прямого кода команды приведен суммирующий счетчик, для обратного кода команды - вычитающий.

- Схема перемычек, которыми устанавливается начальное состояние счетчика. Начальная установка должна быть такой, чтобы после первого счетного импульса, суммирующий счетчик встал в положение минимального кода команды, а вычитающий - в положение максимального. Для суммирования начальное число в счетчике - 99.1, а для вычитания 00.0.

- Схема сравнения числа в счетчике команд с кодом команды в приемном регистре команд.

- Сдвиговый регистр команд из 110-ти триггеров команд и одного буферного триггера.

- Регистр из 110-ти промежуточных реле команд.

- Регистр из 110-ти трехвходовых схем И, управляющих промежуточными реле.

До начала сканирования буферные триггеры устанавливаются в единицу, а остальные триггеры сдвиговых регистров команд в состояние: ноль. После приема кодов команд начинается поиск заданных команд. Генераторы в схемах 4, 5 с каждым импульсом изменяют содержимое счетчиков на единицу и перемещают единицу в сдвиговых регистрах на один разряд влево.

Поиск заканчивается после того, как в числа в счетчиках сравняются с заданными кодами команд. После этого сигналы схем сравнения поступят на третьи входы схем И. Одновременно должны сработать промежуточные реле прямого (1.53.0.) и обратного (1.46.1.) кодов заданной команды.

Выходные сигналы схем сравнения кодов команд выполняют «возврат» этих кодов на пульт диспетчера.

После этого диспетчер посылает сигнал исполнения приказа для срабатывания исполнительного реле К исп. (катушка этого реле в схемах не указана).

Согласно рисунку 6, включение реле: К 1.53.0., К 1.46.1. и К исп. приводит к подаче напряжения 24 В на выходные клеммы шкафа контролируемого пункта, через которые подается напряжение на схему управления заданным объектом для его включения.

Это напряжение присутствует на клеммах 7 секунд.

На схеме по рисунку 6 к этим клеммам подключен имитатор объекта номер пятьдесят три на контролируемом пункте номер два. В качестве имитатора применено двухпозиционное реле РПС32А. Данное реле переходит в положение «отключено» и остается в этом положении до прихода сигнала включения этого объекта. Для включенного и отключенного положения каждого объекта токи в цепях обратной связи (телесигнализации) должны быть различными, что обеспечивается раздельными цепями размыкающего и замыкающего контактов сигнализации положения телеуправляемого объекта^[1].

Разработанная система телеуправления выгодно отличается от существующих систем:

- простотой построения аппаратуры диспетчерского пункта;

- простотой построения аппаратов контролируемых пунктов;

- простотой технического обслуживания и диспетчерского управления;

- возможностью гибкой адаптации к изменению количества объектов телеуправления на контролируемых пунктах изменением количества идентичных плат в аппаратах КП;

- простыми средствами достижения достоверности сигналов телеуправления;

- сравнительно низкими капиталовложениями и эксплуатационными расходами.

Библиографический список

сигнал телеуправление клеммный соединитель

1. Автоматизация систем электроснабжения: методические указания к выполнению практических работ по теме «Разработка системы телеуправления электроснабжением железных дорог»/ сост. Н.С. Ерлыков, Ю.П. Васильев, П.Н. Ерлыков; ред. Н.С. Ерлыков - СПб.: ПГУПС, 2012. - 18 с.

Размещено на Allbest.ru