Аппаратура телемеханики сетевых районов

В ряде случаев при малых информационных потоках для управления и контроля над распределенными устройствами целесообразно применение систем с радиоканалами. Такие системы применяются в электрических сетях, коммунальном хозяйстве, в сетевых районах ж. д. узлов.

Системы с радиоканалами не требуют прокладки и обслуживания проводных линий связи, но необходимо проведение экспертизы на электромагнитную совместимость, и получить разрешение на использование радиочастот или радиочастотных каналов. Радиоканалы подвержены воздействию атмосферных, индустриальных и взаимных (от др. передатчиков) помех радиоприёму, снижающих надёжность управления; поэтому радиоканалы используют в тех случаях, когда проводная связь технически невозможна или экономически нецелесообразна.

Обычно для радиоканала телемеханики используется диапазон VHF (УКВ) 160 МГц или UHF (ВЧ) 450 МГц.

Современные системы телемеханики (аппаратно-программный комплекс телемеханики " Обзор", SICAM TM 1703 mic), при необходимости могут использовать как проводные линии (связи, электроснабжения 0, 4-10 кВ), так и беспроводные (радиоканалы, GSM, GPRS) так и компьютерные сети (WAN, LAN). Примерами систем использующих радиоканалы могут служить: система телемеханики «ОМЬ», аппаратура телемеханики сетевых районов «АТСР», терминальные узлы БАРС-МТ, аппаратура телеуправления «КОНТУР-М», подсистема управления распределенными подстанциями «Телемеханика РП», средства автоматизированного дистанционного контроля оборудования «Садко». Их типичная дальность связи по радиоканалам 5-35 км. Рассмотрим подробнее аппаратуру телемеханики сетевых районов «АТСР» [14].

Система АТСР ориентирована на использование для телемеханизации сетевых районов железных дорог. АТСР обеспечивает сбор, предварительную обработку на локальном уровне и передачу информации по радиоканалу на диспетчерский пункт, использует цифровые способы обработки информации, в том числе для каналов связи. Поставляется совместно с АРМ энергодиспетчера.

Число контролируемых пунктов (КП) одного круга телемеханики - до 255. На каждом контролируемом пункте в стандартной комплектации может контролироваться до 192 телесигналов и управляться до 64 объектов. Время опроса одного КП составляет 0, 2…0, 3 с.

В состав АТСР входит аппаратура: диспетчерского пункта (ДП), контролируемых пунктов (КП), каналов связи (КС). Структурная схема АТСР приведена на рис. 63. Аппаратура АТСР собирается из модулей:

блока питания БП;

центрального процессора ЦПУ-2;

контролируемого пункта ТУ (МКТУ);

контролируемого пункта ТС (МКТС).

Модуль ЦПУ-2 является базовым звеном системы. Существуют две модификации модуля, отличающиеся программами процессора, одна для установки в КП, другая для ДП.

Аппаратура каналов связи АТСР состоит из УКВ-радиостанций, обеспечивающих обмен информацией между ДП и КП. Радиостанции размещаются в стойке ДП и в стойках КП. На ДП устанавливается ненаправленная антенна, а на КП - направленные антенны.

В системе АТСР используется один канал радиодиапазона для передачи с диспетчерского пункта информационных пакетов с запросами об изменении состояния контролируемых объектов, поочерёдно для каждого контролируемого пункта или команд на производство переключений на произвольно выбранном контролируемом пункте и получения на той же радиочастоте ответов от контролируемых пунктов. Ширина частотного канала 25 кГц.

В системе использованы радиочастоты, в выделенном диапазоне для службы Электрификации и электроснабжения железных дорог Российской Федерации: 152, 300 МГц, 152, 450 МГц или 152, 725 МГц. Также существует возможность применения трёх дополнительных частот: 136, 00; 151, 725; 152, 45 МГц.

На диспетчерском пункте, вне помещения, в наиболее высоком дос­тупном месте необходимо устанавливается ненаправленная антенна. На каждом контролируемом пункте, вне помещения, в наиболее вы­соком доступном месте следует устанавливать направленные антенны

Если предусмотрена работа какого-либо КП в режиме ретрансляции, то на таком КП устанавливается ненаправленная антенна. При этом антенна КП, принимающего сигнал КП-ретранслятора, должна быть ориентирована на передающий КП-ретранслятор. Для настройки на нужную волну и осуществления направленного действия, вибраторы антенн должны быть вполне определённым образом расположены и ориентированы в пространстве

Комплект аппаратуры диспетчерского пункта состоит из стойки ДП и компьютера с соответствующим программным обеспечением, размещаемых на диспетчерском пункте. Аппаратура ДП автоматически проводит цикл опроса всех КП. Аппаратура КП по запросу ДП передаёт информацию о контролируемых объектах.

На мониторе компьютера ДП отображается мнемосхема диспетчерского круга. Команды посылаются диспетчером либо с клавиатуры, либо с помощью манипулятора " мышь".

Основным элементом стойки ДП является модуль ЦПУ-2. Кроме того, в стойке размещены блок питания БП и радиостанция со своим блоком питания. Питание стойки ДП осуществляется от сети 220 В, 50 ГЦ.

В состав модуля ЦПУ-2 входит 16-ти разрядный RISC-процессор цифровой обработки сигналов ADSP-2186M BST266 с программируемой памятью AT29C512, монитор питания и активности процессора ADM705, стабилизаторы питания, устройство долговременной памяти AT93C46, кодек AD73311LAR и цепи обмена данными с компьютером и модулями. Обмен данными производится по дуплексной последовательной шине по UART-совместимому протоколу со скоростью 9600 бод. Кодек обеспечивает преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму и цифровых сигналов в аналоговую форму.

Программное обеспечение системы АТСР.

Программирование работы микропроцессоров модулей ЦПУ-2 для ДП и КП осуществляется на заводе-изготовителе.

Программирование процессоров АТ89S8252 и запоминающего устройства АТ29С512 производится специальными программаторами.

Программа «АРМ телемеханика» предназначена для наладки и проверки модулей и используется на персональном компьютере ДП.

Программа «АРМ энергодиспетчера» загружается на персональный компьютер ДП, с её помощью возможно добавление/исключение элементов ТУ и ТС.

Аппаратура контролируемых пунктов (КП) состоит из стойки (шкафа) КП, осуществляющей прием и исполнение команд ТУ, а также обработку сигналов ТС о состоянии объектовых датчиков для передачи на ДП..

Рис. 63. Структурная схема АТСР

Шкаф КП обеспечивает выдачу двухпозиционных (включить-отключить) команд на управление объектами при приеме от ДП командного информационного пакета, содержащего уникальный адрес данного КП. Каждый шкаф КП обеспечивает работу с любой из двух схем подключения внешних реле: с общими реле " ВК" – " ОТ" на все объекты (однорелейная схема) или индивидуальными реле " ВК", " ОТ" на каждый объект (двухрелейная схема). Возможная схема подключения определяется программой, введенной в модуль ЦПУ данного шкафа.

Аппаратура КП непрерывно контролирует состояние подключенных датчиков телесигнализации ТС и исправность цепей телеуправления ТУ. При обнаружении отказов или изменения состояния ТС аппаратура КП автоматически инициирует вызов ДП. После получения от ДП подтверждения вызова передаётся информация о контролируемых объектах.

Каждому шкафу КП при комплексной наладке на заводе-изготовителе присваивается уникальный адрес и определяется, в соответствии с проектом, по какой из двух схем подключения внешних реле будет работать данный шкаф.

Главный элемент стойки КП - модуль ЦПУ-2 с записанной в него программой процессора для контролируемого пункта. В модуле ЦПУ-2 хранится также информация об уникальном адресе конкретной стойки.

В стойке могут располагаться восемь модулей телеуправления МКТУ и восемь модулей телесигнализации МКТС. Кроме того, в стойке размещены блок питания БП и радиостанция со своим блоком питания. Стойка подключается к питающей сети 220 В, 50 Гц.

Модуль ЦПУ-2 на контролируемом пункте обеспечивает связь с диспетчерским пунктом, осуществляет циклический опрос модулей МКТУ и МКТС и разрешает подачу питания на исполнительные реле модуля МКТУ в момент прихода команды управления. Связь ЦПУ-2 с другими модулями обеспечивается внутренней шиной для обмена данными. Опрос модулей производится по схеме запрос-ответ. Кадр запроса данных модуля МКТС содержит:

флаг (24h, 24h, 24h), адрес (А), код (47h), сумму (КС).

Ответ модуля МКТС содержит:

флаг (24h, 24h, 24h), адрес (А), код (67h), данные (D8, D8, D8), сумму (КС).

Модуль МКТУ предназначен для подачи напряжения на обмотки внешних промежуточных реле. В его состав входит процессор AT89S8252-PI24, монитор питания и активности процессора. Только на одно реле, подключённое к модулю, может быть подано напряжение. Модуль снабжён функцией непрерывной самодиагностики, и при обнаружении неисправности команда не исполняется. На лицевой панели модуля расположены клеммники-разъёмы, позволяющие подключить до 16-ти внешних реле.

Подключение внешних элементов к модулям МКТУ и МКТС.

Пример подключения исполнительных реле по схеме с индивидуаль­ными реле " ВК", " ОТ" на каждый объект приведен на рис. 64 а).

На рис. 64 б) показано подключение исполнительных реле по схеме с общими реле " ВК" и" ОТ" на все объекты.

Пример подключения контактов-датчиков ТС приведен на рис. 64 в).

Рис.64. Примеры схем подключения внешних цепей к АТСР

а) – двухрелейная схема для ТУ, б) – однорелейная схема для ТУ, в) – схема для ТС

Модуль МКТС предназначен для сбора информации от внешних «сухих» контактов-датчиков состояния контролируемых объектов. В состав модуля входит процессор AT89S8252-PI24 и монитор питания и активности процессора. Модуль снабжён функцией «антидребезга» входных сигналов. Задержка фиксации изменения состояния любого из сигналов - 1 сек. Каждый модуль МКТС обслуживает 24 сигнала ТС. Контакты-датчики ТС подключаются одними концами непосредственно к клеммникам, расположенным на лицевой панели модуля, другими концами - к клеммнику -24 В, установленному в нижней части стойки КП. На каждом входе установлен оптрон, обеспечивающий гальваническую развязку цепей контактов-датчиков и внутренних цепей.