Шкаф КП-М (ПС) имеет несколько вариантов исполнения, различающихся количеством контролируемых объектов. Функциональная схема основного варианта шкафа КП-М (ПС) показана на рис. 19. Основные элементы шкафа: контроллер (А2), мультиплексоры (А4…А6), мультиплексор телеизмерения (А3), модем (А1), источник питания (А7), и наборы зажимов для подключения внешних цепей (X1…X4). В состав шкафа КП-М (ПС) входят калорифер (А9) и термостат (А10), которые служат для поддержания рабочей температуры воздуха внутри шкафа, обеспечивающей нормальное функционирование модулей.

Состав шкафа. Центральным функциональным устройством шкафа является контроллер. Контроллер МК-Д (А2) имеет шины дискретных данных и несколько последовательных интерфейсов.

Дискретные шины обеспечивают:

а) чтение сигналов ТС  (ТС1…ТС16);

б) передачу кода ТУ (Код_ТУ1…Код_ТУ4);

в) выбор мультиплексора для команды ТУ (Выб_ТУ1…Выб_ТУ3);

г) выбор мультиплексора для команды ТС (Выб_ТС1…Выб_ТС6).

Интерфейс RS-232 связывает контроллер МК-Д с модемом (А1) или внешним компьютером (разъем С2 на лицевой панели контроллера МК-Д), обеспечивая канал управления. Один интерфейс RS-485 обеспечивает связь контроллера с мультиплексором ТИ (А3) и внешними микропроцессорными устройствами систем измерения и диагностики (канал расширения). Второй интерфейс RS-485 служит для подключения внешнего контроллера канала управления. Оба интерфейса RS-485 выполнены четырехпроводными.

Связь контроллера МК-Д с устройством программирования обеспечивает интерфейс SPI.

Выходы команд телеуправления ТУ1…ТУ24, входы каналов телесигнализации ТС1…ТС48 и телеизмерений ТИ1…ТИ8 выведены на наборы зажимов Х1…Х4 для подключения внешних цепей к шкафу.

Регистрация сигналов ТС. Модуль контроллера МК-Д осуществляет последовательный просмотр всех сигналов ТС, поступающих на шкаф КП-М (ПС), а также производит анализ изменения состояния этих сигналов и их регистрацию. Период просмотра и регистрации сигналов ТС составляет 8 мс. Опрос телесигнализации с шины ТС осуществляется индивидуальными сигналами выбора ТС. Во время опроса к шине ТС подключается только один из мультиплексоров А4–А6, который выставляет свои сигналы на шину ТС. Эти данные поступают в регистр ввода телесигнализации контроллера и в дальнейшем запоминаются в его оперативной памяти.

Алгоритм формирования команд ТУ. Команды телеуправления поступают на вход RS-232 контроллера МК-Д через модем (А1). В контроллере принятая информация проверяется на достоверность в рамках информационного протокола MODBUS и, в случае отсутствия ошибок, помещается в приемный буфер команд модуля. В контроллере осуществляется также проверка состояния сигнала ТС1 (СБОЙ_ТУ), формируемого в модуле источника питания (А7) и несущего информацию о наличии или отсутствии тока в цепях объекта телеуправления.

Рис. 19. Функциональная схема шкафа КП-М (ПС)

При наличии тока в цепи управления (команда ТС1 = 1) выполнение команды ТУ невозможно. Ток в цепи управления проходит при нормальном функционировании системы во время исполнения приказа, а при отсутствии исполняемого приказа − в случае возникновения неисправности. Примером неисправности может служить сваривание контактов выходных исполнительных реле ТУ (см. схему подключения цепей ТУ на рис. 22) При отсутствии тока в цепи управления (команда ТС1 = 0) контроллер формирует управляющие сигналы на шинах: Код_ТУ1…Код_ТУ4 и Выб_ТУ1…Выб_ТУ3. Эти сигналы после дешифрации в выбранном мультиплексоре ТС/ТУ формируют одну из релейных команд выбора объекта телеуправления (ТУ1…ТУ24) и одну из релейных исполнительных команд телеуправления ВКЛ или ОТКЛ, которые подаются на выходные наборы зажимов (Х1…Х3).

Регистрация сигналов ТИ. Модуль мультиплексора ТИ (А3) осуществляет преобразование поступающих на него сигналов телеизмерений (ТИ1…ТИ8) в цифровую форму. Преобразование осуществляется программно-управляемым аналого-цифровым преобразователем (дискретность преобразования 8 разрядов). Цифровая информация о значениях сигналов ТИ через интерфейс RS-422 поступает в модуль контроллера МК-Д. Период обновления информации о значениях сигналов ТИ по всем каналам телеизмерений составляет примерно 1 с.

Контроллер МК-Д. Структурная схема контроллера МК-Д приведена на рис. 20. В состав контроллера МК-Д входят два микропроцессора: связной МК, поддерживающий обмен с компьютером внешнего уровня, и МК ТУ/ТС, предназначенный для формирования сигналов ТУ, ТС и ТИ. Связь между этими микропроцессорами осуществляется по интерфейсу SPI. Для хранения и обработки данных имеется оперативная память, таймер обеспечивает данные временными метками. Переключатели позволяют устанавливать режима работы контроллера МК‑Д и его адрес для работы в системе телеуправления. Подробнее работа контроллера будет описана ниже.

Рис. 20. Структурная схема контроллера МК-Д

Таймер. Таймер установлен в контроллере для получения значений текущего времени и даты, которыми маркируются сообщения ТС и ТИ. Один раз в секунду данные из микросхемы таймера переписываются в буфер времени и даты МК ТУ/ТС. Значения в буфере хранятся в двоично-десятичной системе исчисления, формат данных представлен на рис. 21.

Рис. 21. Формат даты и времени

Электропитание модулей шкафа КП-М (ПС). Электропитание модулей осуществляется источниками напряжения постоянного тока плюс 5,8 В, плюс 12 В, минус 12 В, отсчитываемых от аналоговой земли, а также отдельными источниками 27 В (питание цепей ТУ) и 100 В (электропитание цепей ТС). Напряжения формируются в модуле источника питания ИП2 (А7).

Подключение цепей ТИ. На соединитель Х4 шкафа КП-М (ПС) выведены 8 телеизмерительных входов мультиплексора ТИ (А3), предназначенные для измерения сигналов ТИ (постоянного и переменного тока). При необходимости увеличения объемов телеизмерения могут подключаться внешние модули (например, АЕТ) через интерфейс для канала телеизмерений RS-485(И), выведенный на соединитель Х4.

Внешние подключения цепей ТС. Каждая внешняя сигнальная цепь ТС, подключаемая к шкафу, представляет собой пару проводов, один из которых подключается к одному из зажимов ШТС, а второй к соответствующему зажиму ТС1…ТС48. Значение напряжения питания цепей ТС составляет 100 В. Подключение источника питания ТС к наборам зажимов Х1 - Х3 осуществляется в импульсном режиме. Причем положительный полюс этого источника подключается к зажимам ТС1…ТС48 через импульсный ключ на транзисторе VT3, а отрицательный - к зажиму ШТС. Импульсный ток, протекающий по каждой замкнутой сигнальной цепи ТС, не превышает 10 мА. Прохождение тока считывается оптронной парой в этой цепи. Источник электропитания внешних цепей ТС гальванически изолирован от всех электрических цепей шкафа КП-М (ПС) на рабочее напряжение 500 В.

Подключение внешних цепей ТУ. Коммутационными элементами каждого объекта ТУ являются два замыкающих контакта реле, расположенные в модуле мультиплексора ТС/ТУ шкафа КП-М (ПС). Выводы контактов всех реле модулей мультиплексоров ТС/ТУ (А4…А6) подключены соответственно к зажимам ТУ1-1…ТУ24-1 и ТУ1-2…ТУ24-2 наборов соединителей Х1…Х3 (см. рис. 19). Причем один контакт из каждой пары в модулях мультиплексора ТС/ТУ является общим и подключен к отрицательному полюсу источника питания 27 В модуля ИП2 (рис.22). Командные цепи телеуправления ВКЛ и ОТКЛ представляют собой замыкающие контакты реле, которые расположены в модуле источника питания ИП2 шкафа. Эти цепи ТУ также выведены на наборы зажимов Х1…Х3. Питание внешних объектов ТУ осуществляется от источника напряжением 27 В постоянного тока. Цепь ШТУ выведена на зажимы соединителей Х1…Х3. Предусмотрено два способа подключения объектов телеуправления.

При однорелейной схеме (см. рис. 22 а) используются цепи: ТУ1-1…ТУ1-24, ШТУ, ВКЛ и ОТКЛ. При этом цепи ВКЛ и ОТКЛ запитаны от отрицательного полюса источника электропитания напряжением 27 В через токоизмерительный резистор R59, расположенный в модуле источника питания ИП2. Реле КВТ и КОТ являются общеподстанционными и обычно размещаются в шкафах общеподстанционного управления (ОПУ).

При двухрелейной схеме подключения объектов телеуправления (см. рис. 22 б) используются цепи выбора объектов телеуправления ТУ1-1…ТУ24-1 и ТУ1-2…ТУ24-2, командные цепи телеуправления ВКЛ и ОТКЛ. При этом цепи ВКЛ и ОТКЛ запитаны от положительного полюса источника электропитания напряжением 27 В модуля ИП2.

Рис. 22. Схемы подключения цепей ТУ

а – однорелейная, б – двухрелейная