Разработка передающего полукомплекта ТУ (стр. 6 из 6)

Мультиплексор ТИ

Мультиплексор телеизмерений МТИ осуществляет телеизмерения и допусковый контроль до 8 аналоговых сигналов ТИ и передает данные по интерфейсу RS-485 управляющему контроллеру МК-Д. Амплитуда входных сигналов ТИ задается перемычками S1. S8. Скорость обмена по интерфейсу RS-485 - 9600 бит/с. Внешние подключения МТИ осуществляются с помощью разъемов XI. ХЗ печатной платы.

Сигналы от датчиков напряжения через разъем Х2 поступают в МТИ, где запоминаются и обрабатываются. Ввод программ алгоритмов обработки осуществляется через разъем ХЗ посредством ПЭВМ при наладке модуля. Обработку данных ТИ осуществляет специальный микропроцессор, имеющий в своем составе аналогово-цифровой преобразователь АЦП. Микропроцессор осуществляет также вычисление линейных напряжений по измеренным фазным напряжениям и производит допусковый контроль измеряемых параметров.

На лицевой панели блока имеется кнопка "RST" для перезапуска микропроцессора. Исправное состояние МТИ индицируется поочередным миганием с частотой около 0,5 Гц светодиодов "Rx" и "Тх", контролирующих обмен с блоком МК-Д.

Питание подается через разъем XIот блока питания ИГО.

Модем-УКП

Модем предназначен для организации связи по четырехпроводным некоммутируемым каналам тональной частоты и физическим линиям связи между контроллером МК-Д находящимся на КП, и ЭВМ на пункте управления. Модем обеспечивает работу в одном из двух форматов: по системе ЛИСНА или по протоколу Modbus (АСТМУ-А). Во всех форматах диапазон рабочих частот в канале связи от 300 до 3600 Гц. Используется частотная модуляция сигнала с двумя частотами Fh (нижняя частота) и Fb (верхняя частота). Модем осуществляет преобразование двоичных сигналов контроллера МК-Д в аналоговые сигналы линии связи и наоборот (рис. 19).

Рис. 19. Модем УКП

В режиме обмена данными по каналу связи по формату АСТМУ-А обеспечивается скорость передачи данных 1200 бит/с.

Для связи с контроллером МК-Д используется интерфейс RS-232 с параметрами блока данных для сигналов: ТС не более 64 байт, ТУ в формате ЛИСНА не более 40 байт, ТУ в формате АСТМУ-А не более 13 байт.

На лицевую панель модема-УКП выведены светодиодные индикаторы, индицирующие:

соответствие напряжения электропитания модуля норме - ПИТ;

нормальное функционирование программы модема - МИГ;

достаточность уровня входного сигнала в диапазоне частотного канала модема - УРОВ_СИГН;

прием модемом данных из канала связи - ПРМ-ЛИН;

передачу модемом данных в контроллер МК-Д - ПРД-RS;

прием модемом данных от контроллера МК-Д - ITPM-RS;

выдачу модемом в линию связи данных по первому и второму частотному каналу - ПРД-ЛИН_1 и ПРД-ЛИН_2.

Функциональная схема модема представлена на рис. 20. В состав платы модема-УКП входят: согласующие линейные цепи А1, модулятор-демодулятор (модем) А2, линейный выходной каскад A3, микропроцессорный контроллер (МПК) А4, переключатели задания режимов работы модуля А5, индикаторы состояний работы МПК А6, схема контроля напряжений электропитания А7, интерфейс RS-232 A8, интерфейс СЕРВИС А9, предварительный полосовой фильтр А10.

Согласующие линейные цепи А1 предназначены для согласования входного и выходного линейного сопротивления модема с сопротивлением канала связи в полосе частот от 300 до 3600 Гц. Пятипозиционный переключатель S1 подключает необходимое значение нормирующего входного сопротивления, а двухпозиционный переключатель S2 - нормирующее выходное сопротивление. Трансформаторы Т1 и Т2 осуществляют гальваническую развязку цепей модема от линии связи.

Модулятор-демодулятор А2 устроен следующим образом. Кроме модема, в состав модуля А2 входят: входной и выходной полосовые фильтры, детектор уровня входного аналогового сигнала, регулятор уровня аналогового выходного сигнала, выключатель сигнала, SPI-порт, цепи цифровых двоичных сигналов данных D (ТхМ и RxM) и управления С (RTC). Модулятор преобразует двоичные данных от контроллера А4 (сигнал ТсМ) в аналоговый частотно-модулированный сигнал. Демодулятор выполняет обратную функцию - преобразует аналоговый частотно-модулированный сигнал в двоичные данные (сигнал RxM) для контроллера А4. Цифровой сигнал RTCиспользуется для включения и выключения выходного аналогового сигнала.

Рис. 20. Функциональная схема модема УКП

Линейный выходной каскад A3 предназначен для согласования с каналом связи и представляет собой преобразователь напряжение - ток, нагрузкой которого является выходной согласующий трансформатор Т2 линейных цепей А1.

Микропроцессор А4 предназначен для управления работой модема УКП и обеспечения взаимодействия между составляющими его устройствами. В частности, он обеспечивает преобразование форматов данных канала связи телемеханики ЛИСНА в формат АСТМУ-А и их дистанционное переключение и выполнение диагностической команды, приходящей по линии связи по 20-му каналу. Микропроцессор также согласовывает скорости обмена данными с модемом (не более 1200 бит/с) и интерфейсом А8 (9600 бит/с) в асинхронном режиме. Контроллер А4 проверяет наличие сигнала о достаточности уровня входного сигнала (сигнал DCD) в модеме А2 и отсутствие ошибок в структуре последовательных данных (сигнал RxM) от модема, осуществляет управление сигналом передатчика модема А2, анализирует состояния и работу схем модема-УКП и выводит соответствующую информацию на индикаторы.

Предварительный полосовой фильтр А10 осуществляет подавление сигналов низкочастотной (менее 250 Гц) и высокочастотной (более 10 кГц) помехи за пределами рабочей полосы частот.

Общие сведения об организации опроса контролируемых пунктов

На каждом КП может быть установлено несколько шкафов и не обязательно одного типа, возможна установка промышленного компьютера подстанции и шкафа (шкафов). Каждое такое устройство (стоика) в протоколе Modbusзадается отдельным адресом. Пункт управления организует опрос стоек всех КП.

В каждой стойке на КП имеются буферы с информацией о состоянии контролируемого стойкой оборудования (см. описание контроллера МК-Д). Стойка с промышленным компьютером имеет тип МПК и характеризуется расширенным набором буферов.

Для команд телеуправления и регистра "квитирование" введены названия "командные блоки", которые имеют отдельную нумерацию. Каждый блок команд также разбивается на нумерованную непрерывную последовательность отдельных фрагментов - каналов управления.

На операторской станции ПУ существуют динамические объекты, отображающие на экране монитора состояние реального оборудования и подсистем контролируемых пунктов. Для идентификации динамических объектов им назначаются управляющие имена. Динамические объекты могут принадлежать разным программам операторской станции и некоторые из них могут обмениваться сообщениями. Эти сообщения могут циркулировать как в пределах операторской станции, так и выходить на каналы связи с контролируемыми пунктами. В последнем случае используется протокол ModbusRTF, реализованный с помощью драйвера Modbusоператорской станции. Для канала связи обычно используется формат символа без бита паритета с одним стоп-битом.

Чтение данных из каждого буферы КП осуществляется путем посылки операторской станцией команды на чтение буфера. Используется функция 3 протокола Modbus. При успешном чтении данные рассылаются по динамическим объектам. В случае отсутствия квитанции или получения некорректных данных драйвер Modbusпытается повторить запрос. Количество попыток определяется при конфигурировании операторской станции. При исчерпании лимита попыток связи драйвер посылает динамическим объектам сообщение о разрыве связи и код ошибки.

Передача данных заключается в приеме драйвером Modbusзначений от динамических объектов программ операторской станции и записи этих значений в блоки команд контроллеров КП. Для каждого канала управления данные передаются отдельным запросом. Используется функция 16-го протокола Modbus, В зависимости от получения или отсутствия квитанции подчиненного КП драйвер формирует код для динамического объекта, выдавшего команду.

Для организации опроса буферы объединяются в группы, обычно в пределах одной стойки. Программное обеспечение позволяет указывать частоту опроса каждого буфера Freq. Диспетчер имеет возможность включать/отключать опрос каждой стойки диспетчерского круга.

В общем случае буферы построены как очереди. При каждом чтении из буфера выбирается самая старая информация. Буфер читается только в случае, если он ни разу не был успешно прочитан после старта программы Modbusили в нем присутствует информация. Данные о наличии информации в буферах указываются в соответствующих каналах регистра "Статус". При отсутствии непрочитанных данных в буфере в соответствующем ему канале регистра "Статус" будет записан логический ноль. После успешного чтения буфера операторская станция посылает логическую единица в канал регистра "Квитирование" и контроллер КП передвигает очередь этого канала.

Во время работы АСТМУ-А на мониторах ПУ отображается мнемосхема объектов тягового электроснабжения и общеподстанционная сигнализация. Диспетчер может отобразить любой объект ТУ/ТС и таблицы телеизмерений любого КП. Вид отображаемого объекта зависит от его состояния. Все поступившие в канал связи или из канала связи сообщения регистрируются на операторской станции.

Библиографический список

1. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Автоматизация систем электроснабжения”. Составители: канд. техн. наук А.Д. Родченко, В.Ф. Кудряшов; 1998.

2. Почаевец В.С. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог: Учебник для техникумов и колледжей ж. - д. транспорта. М.: Маршрут, 2003. - 380 с.

3. Автоматизация систем электроснабжения. Под ред. Н.Д. Сухопрудского. - М.: Транспорт, 1990. - 359 с.

4. Оборудование контролируемых пунктов системы телемеханики АСТМУ А: учеб. пособие / А.И. Бурьяноватый, М.А. Иванов, Д.В. Ишкин, А.В. Саморуков, С.Н. Полторак. - СПб.: ПГУПС, 2008. - б2с.