28/10/2020

АВТОМАТИЧНО ПРЕЛЕЗНО УСТРОЙСТВО АПУ-К – ЕВОЛЮЦИЯ ИЛИ РЕВОЛЮЦИЯ

****Непубликуван и “суров” материал от Септември 2011***

Автоматичното прелезно устройства АПУ-К е създадено, като продължение на фирмената гама релейни АПУ с наименование АПУ-Мб. АПУ-К е ново поколение устройство, в което релейната логика е заменена напълно от индустриален микроконтролер.

Към момента АПУ-К притежава следните характеристики:

  • Модерна елемента база – стандартен индустриален микроконтролер.
  • Функционална съвместимост със съществуващите системи.
  • Унифициране – различните разновидности на АПУ са с общ хардуер, но различени приложни програми – софтуер.
  • Възможност за работа с лампи и светодиоди LED.
  • Връзка с ТДИ по кабелен или оптичен модем.

Предстои да бъдат добавени следните функции:

  • Безконтактен контрол и управление на бариерните механизми /БМ/.
  • Възможност за дистанционна диагностика и запис на събитията.
  • Възможност за „изравнявана на времето”.

Блоковата схема на новата система автоматично прелезно устройство АПУ-К има следния вид:

PSR.jpg Сърцето на системата е микроконтролер от серията TRISAFE на Phoenix contact със следните основни характеристики:

  • Интегрирано ниво на сигурност SIL 3.
  • Работно напрежение от 24V.
  • Широк работен температурен диапазон.
  • Галванично отделени и защитени интегрирани вход/изходи с възможност за разширение.
  • Достъпно визуално програмиране.

За реализиране на функциите по управление и контрол на външните устройства на прелеза – СПШ, ПСПШ, ППС, БМ, са произведени или в процес на разработка цяла гама микропроцесорни модули:

  • C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\efuse.jpg За да бъде осигурена адекватна защита по напрежение на БЕ и контролера бе създаден 24VDC безконтактен електронен предпазител /eFuse/. Възможност за няколко функционални алгоритъма на работа. Успешно заменя използваните до момента жични предпазители – бързодействие 50ms, претоварване 30% в рамките на 2sec;
  • C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\pws2.jpg Сензорът и БЕ на ДП-2 бяха обединен в нов точков сензор за колооси PWSensor със следните подобрения спрямо ДП-2:

C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\upus2.jpg

  • За работа със светодиоди LED и обвръзка с контролер модулът УПУС претърпя усъвършенстване до версия УПУС2;

C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\LED.jpg

  • Като алтернатива на лампата 12V/20/20W на шосейните сигнали бе създаден светодиоден LED модул, окомплектован със съответните LED драйвери;

C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\etdi.jpg

  • Създаден бе нов комуникационен модул CDM за модемна обвръзка на АПУ с ТДИ;

C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\bdm.jpg

  • Все още се работи по безконтактен модул за управление и контрол на 1 двоика бариерни механизми /БМ/, позволяващ обвръзка с микроконтролера(честотно управление), с вградена защита по ток и напрежение. Позволява голяма гъвкавост на работния алгоритъм ;
  • C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\csen.jpg За обвръзка и контрол на състоянието на сензора PWS се работи по модул Csensor, който да управлява и контролира два датчика;

C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\My Pictures\apu-k.jpg

АПУ-К е изпълнено в 19” статив, заемайки само част от него. Запазено е разположението на репартитора за обвръзка с външни съоръжения. Възможна е и по-компактна реализация в подходящ шкаф.

Очаква се през 2011г. АПУ-К да получи разрешение за провеждане на експлоатационни изпитания в НК-ЖИ.

Използването на контролер вместо релейна логика в АПУ открива нови възможности – същото да бъде приложено при релейните гарови централизации. Това би дало възможност за замяна на остарелите релейни групи запазвайки функционалността на системата. Също така би дало възможност за използване модерна компютърна визуализация и управление от Touch-screen LCD дисплей, вместо от съществуващите остарели пулт манипулатори.

Вграждането на индустриален контролер като управляващ елемент на АПУ – K спомага също за постигането на една пазарно ориентирана цена на изделието, като в същото време се улеснява и закупуването му като резервна част.

Ще разгледаме по – подробно чисто функционалните и технически характеристики на използвания клас модули за автоматизация(т.нар. индустриални контролери), които спомагат за реализиране на инженерната задача „АПУ”.

На първо място трябва да подчертаем модулната структура. Така при проектна промяна на прелеза, преустройството на АПУ ще бъде значително по – безболезнено, възползвайки се от възможностите за промяна на програмното осигуряване, както и за добавянето/изваждането на входно – изходни модули за управление и контрол на външните устройства, показано на фигура 1.

фигура 1

фигура 2

На фигура 2 е показан софтуерния модул за еквивалентност, при който двата входа (I0 и I1) задължително трябва едновременно да са в състояние „1”, за да излезе на изхода сигнал „1”. Модулът е подходящ за контрол състоянието на един броячен участък – свободно/заето.

Програмата на контролера е записана в специална „външна” памет, като промяната й става чрез защитен от парола достъп.
„Четенето” на състоянията на управляваните обекти и на броячите на оси се осъществява чрез безопасно детектиране на 2 фазово отместени импулсни сигнала (Т0 и Т1), на отделни входове, като късо съединение между тях се възприема от контролера като повреда (фигура 4).

фигура 3

фигура 4

След съставяне на програмния алгоритъм, е предвидена проверка за грешки, без преминаването на която програмата не може да се въведе за изпълнение в контролера.

Управлението на УПУС2 се реализира безконтактно чрез генериране на честотна поредица правоъгълни импулси от изхода на контролера към входа на платката. Честотата е различна за двете работни състояния – светене и студен контрол. Неналичието на импулсна поредица или такава с честота, различна от зададените се възприема като повреда.

фигура 5

На фигура 5 е показана функцията „генератор на правоъгулни импулси”, като е видно, че дължината на импулса и паузата се задават програмно.

фигура 6

На времедиаграмата на блока „импулсен генератор” (фигура 6) се вижда, че само при наличие на входа на постоянен разрешителен сигнал, изходът генерира зададената импулсна поредица.

фигура 7

На фигура 7(в лявата част) се вижда функционален логически блок „И” с 4 входа, което е аналогично на 4 последователно свързани фронтови контакта.

В дясната част е показан времезадържащ (закъснителен) блок, като закъснението се задава програмно. Както се вижда от времедиаграмата (фигура 8), необходим е дори краткотрен импулс на входа, за да сработи времезакъснението на изхода.

фигура 8

На фигура 9 (вдясно) се вижда друг важен логически елемент от логиката на контролера. Това е блок „ИЛИ”, който успешно може да се разглежда и като паралелна група от фронтови релейни контакти.

 

Както е видноот фигурата, броят на входовете на функцията „ИЛИ” се задава програмно.

фигура 9

 

Като пример за сходство между релейна логика и програмните функционални блокове в алгоритъма на контролера можем да сравним фигури 9 и 10.

Последователно свързаните фронтови контактни поредици Ф1 – Ф2 – БЗБ – Fbat, ЧН – НН и т.н., с паралелно свързване, съответстват на функционалните блокове „И”, които са логически свързани към блок „ИЛИ”.

фигура 10

Използва се и програмния блок за първоначално включване на алгоритъма. При инициализация на контролера, изходът на блока не е активен. Това става след изпълнение на зададените условия („1” на входове ACT и ESTOP) и въздействие върху входа RESET.

фигура 11

В случая на АПУ – К първоначалните условия са свободност на броячните участъци и манипулация за далечно отваряне – от статива или от ТДИ.

Времедиаграмата на блока за първоначално иницииране на алгоритъма е показана на фигура 12.

 

фигура 12

За автоматизиране, модернизация и надграждане на съществуващи и/или новостроящи се релейни осигурителни системи, по вече изложения начин, са подходящи за използване и по – висок клас контролери, които са с модулност на структуриране, визуализиране на управлявания процес, мониторинг на събитията и комуникационна гъвкавост ( множество комуникационни протоколи и модули за различни среди – оптика, медни жила, мобилна връзка) – фигури 13 и 15.

D:\PhoenixContactPSR\EN_topologie_PSR_6_popup.jpg

фигура 13

Технологията SafetyBridge е от ниво на безопасност SIL3, като входно – изходните модули SIL3 могат да се комбинират и с такива от по – ниско ниво.

Възможно е използването на широк набор от контролерни дъна, в зависимост от необходимите входно – изходни точки и протокола за пренос на данни (фигура 14).

D:\PhoenixContactPSR\if_safety_bridge_modules_big.jpg

 

фигура 14

D:\PhoenixContactPSR\Profinet_IO_Proxy_popup.jpg

фигура 15

D:\PhoenixContactPSR\hl10_aut_safety_bridge_3_en_big.jpg

фигура 16

Както е видно от фигура 16, безопасните входно – изходни модули са с т. нар. разпределена логика, като комуникацията между тях е на ниво SIL3.

Визуализирането, диагностиката и записа на събитията се реализират със стандартен контролер.

Като цяло, индустриалният контролер е устройство, което би могло да спомогне за преминаване към безконтактно управление и контрол, запазвайки изпитани и доказали се принципи и закономерности в осигурителната техника.

 

EN_performance_level_popup.jpg

фигура 1