Функциональная схема шкафа КП-Б (ТП) приведена на рис. 23. Отличие от шкафа КП-М (ПС) заключается в составе мультиплексоров, подключаемых к контроллеру МК-Д, изменяется также схема подключения дискретных цепей и программа работы контроллера. В шкафу КП-Б (ТП) устанавливается 5 мультиплексоров ТС32 (на 32 сигнала ТС каждый) и 5 мультиплексоров ТУ16 (на 16 сигналов ТУ каждый) и 2 мультиплексора телеизмерений МТИ (по 8 сигналов ТИ каждый).
Выходы команд телеуправления ТУ1…ТУ80 (от мультиплексоров ТУ16), входы каналов телесигнализации ТС1…ТС160 (от мультиплексоров ТС32) и телеизмерений ТИ1…ТИ16 (от мультиплексоров ТИ) выведены на наборы соединительных зажимов Х1…Х11.
Рис. 23. Функциональная схема шкафа КП-Б (ТП)
Последовательные интерфейсы контроллера МК-Д канала телеизмерений RS-485 (И) и канала управления RS-485 (У) выведены, соответственно, на панели соединительных зажимов Х11 и Х12.
Период просмотра и регистрации сигналов ТС составляет 8 мс.
Цифровая информация о значениях сигналов ТИ через последовательный интерфейс RS-422 поступает в контроллер МК-Д. Интерфейс RS-422 параллельно выведен также на соединитель Х11 для обеспечения возможности подключения внешних блоков измерения. Период обновления информации о значениях сигналов ТИ по всем каналам телеизмерений шкафа КП-Б (ТП) составляет примерно 1 с.
Контроллер МК-Д
Контроллер запрограммирован на максимальное число принимаемых модулем сигналов: ТС – 256, ТУ – 128, ТИ – 112, фактическое число сигналов определяется схемой шкафов КП-М (ПС) и КП-Б (ТП). На лицевую панель контроллера МК-Д выведены светодиодные индикаторы, индицирующие:
работу приемника и передатчика SPI-интерфейса – SI и SO,
работу приемника и передатчика интерфейсов RS-232 и RS-485 канала управления – RX и TX,
работу приемника и передатчика интерфейса RS-422/RS-485 канала расширения системы – RSI и TSI,
команду ТУ в двоичном коде – КОД_ТУ (разряды 8, 4, 2 1),
команду ТУ – «включить» – ВКЛ,
команду ТУ - «отключить» – ОТКЛ.
Обработка сигналов ТС. Опрос состояния объектов пунктом управления (ПУ) и контролируемыми пунктами (КП) производится асинхронно. Поэтому на КП организуется накопление и хранение информации в памяти (буферах). МК ТУ/ТС опрашивает все модули ТС за 1 мс и сохраняет полученную информацию в своем буфере памяти. Если в течение восьми циклов опроса, т.е. за время, равное 8 мс, будет отмечено новое устойчивое значение одного или нескольких сигналов ТС, то новый отсчет ТС будет передан в буфер текущих значений ТС (38 байт) и в буфер очереди срезов ТС. Форматы буферов приведены на рис. 24.
Рис. 24. Формат буферов «Текущие ТС» и «Очереди срезов ТС»
регистра памяти МК ТУ/ТС
Очередь срезов ТС представляет собой 64 записи рассмотренного формата. Таким образом, буфер текущих значений ТС всегда содержит состояние входов ТС шкафа КП-Б (ТП) или КП-М (ПС) на данный момент времени, а буфер очереди срезов ТС представляет собой историю их изменений.
В связи с ограничениями на время опроса всех КП организованы два буфера, хранящие информацию о наличии данных, еще не переданных на ПУ. Это позволяет ПУ предварительно опрашивать КП на предмет наличия новой информации, а уже затем оптимально организовывать ее передачу. Буфер статуса (16 бит) хранит отметки о наличии непрочитанных срезов в очередях, а буфер квитирования (16 бит) – отметки о прочтении срезов пунктом управления.
Младший бит в буфере статуса свидетельствует о наличии одного или нескольких новых срезов ТС в очереди. Для удаления прочитанного среза ТС из очереди необходимо записать единицу в младший бит буфера квитирования. Формат регистра статуса приведен на рис.25, а регистра квитирования на рис.26.
Рис. 25.Структура регистра «Статус»
Рис. 26. Структура регистра «Квитирование»
Обработка сигналов ТУ. После записи команды в буфере МК ТУ/ТС осуществляется проверка на возможность ее выполнения. Команда исполняется, если:
- завершено выполнение предыдущей команды;
- задан номер ТУ от 1 до 128 включительно;
- в байте кода команды ТУ установлен бит ВКЛ или ОТКЛ;
- в байте кода команды ТУ сброшены неиспользуемые биты.
Формат буфера регистра памяти команды ТУ приведен на рис.27.
Рис. 27. Формат буфера команды ТУ
В контроллере МК-Д по номеру ТУ формируется индивидуальный сигнал выбора одного из модулей (Выб_ТУ1… Выб_ТУ8) и четырехразрядный двоичный код номера команды ТУ в данном модуле.
Обработка сигналов ТИ. Формирование данных телеизмерения осуществляется в мультиплексорах ТИ (МТИ) и в блоках расширения телеизмерения. Информация от указанных блоков поступает по протоколу Modbus RTU, при этом контроллер МК-Д выполняет функции ведущего устройства (Master). Используется четырехпроводный интерфейс RS-422 в асинхронном режиме на скорости 9600 бит/с с форматами посылок: 1 стартовый бит, 8 бит данных, 1 стоповый бит. Время опроса всех устройств телеизмерения составляет не более 1 с. В МК ТУ/ТС организован буфер для хранения информации об установленной связи с модулями ТИ. При этом единичное значение бита состояния ТИ означает, что есть связь контроллера МК-Д с устройством ТИ по интерфейсу RS-422, а нулевое значение устанавливается в случае, если устройство ТИ не отвечает на запросы контроллера МК-Д.
Результаты текущих измерений, поступающие от устройств ТИ, помещаются в буфер «Данные ТИ», формат которого приведен на рис.28.
Рис. 28. Формат буфера «Данные_ТИ» регистра памяти МК ТУ/ТС
Мультиплексор ТУ8/ТС16
В шкафах системы АСТМУ-А могут применяться несколько типов мультиплексоров: ТУ16, ТС32, ТУ8/ТС16. Рассмотрим мультиплексор ТУ8/ТС16, применяемый в шкафах КП-М(ПС). Функциональная схема мультиплексора ТС16/ТУ8 приведена на рис. 29.
Рис. 29. Функциональная схема мультиплексора ТС16/ТУ8
Мультиплексор осуществляет декодирование команды ТУ, полученной от контроллера МК-Д. Выбор данного мультиплексора отображается индикатором «ТУ». Для каждого из приказов в выходной цепи имеется реле с двумя замыкающими контактами. По одному выводу каждого контакта присоединено к общей цепи ТУ. Таким образом, на набор зажимов X2 выводится 17 цепей для 8 приказов. Одновременно может быть выдан только один приказ. Оптронные пары D1-D8 обеспечивают гальваническую развязку выходных цепей от цепей шкафа КП-М (ПС). Мультиплексор также обрабатывает сигналы ТС, поступающие от объектов контроля через набор зажимов X2 на входы Вх1…Вх16. Обработка заключается в том, что при выборе данной группы сигналов ТС контроллер МК-Д выставляет кратковременный импульс выбора ТС (VT1), одновременно срабатывает индикатор «ТС». На время опроса на выходную шину D выставляются 16 сигналов ТС данного мультиплексора. Логические единицы поступают на те разряды выходной шины, к которым подключены цепи ТС, имеющие на входе Вх1…Вх16 потенциал 100 В. Такой потенциал может поступать от шинки ШТС через замкнутый контакт реле контролируемого объекта. В интервалах между опросами выходы схем D2_D3 находятся в состоянии высокого сопротивления, т.е. отключены от шин данных D контроллера МК-Д и контроллер в эти интервалы может подключить к этим шинам другой мультиплексор. Таким образом, шина данных используется для передачи информации от нескольких мультиплексоров.
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. Возможна установка следующих пределов, В: ±5, …..±20 для постоянного тока, 14, 170 для переменного тока. Входное сопротивление по каналам ТИ 33 кОм, основная приведенная погрешность не более 0,5 %. Скорость обмена по интерфейсу RS-485 – 9600 бит/с. Внешние подключения МТИ осуществляются с помощью разъемов Х1...Х3 печатной платы.
Сигналы от датчиков напряжения через разъем Х2 поступают в МТИ, где запоминаются и обрабатываются. Ввод программ алгоритмов обработки осуществляется через разъем Х3 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 X1 от блока питания ИП2.
3.6. Измерительный преобразователь серии "АЕТ"
Измерительный преобразователь AET [13] может применяться в системе АСТМУ-А в качестве внешнего микропроцессорного устройства измерения параметров переменного тока и напряжения. Подключение к контроллеру МК-Д производится по интерфейсу RS-485.
Преобразователь позволяет получить в цифровой форме: три фазных и три междуфазных напряжения, напряжение нулевой последовательности, три фазовых тока, ток нулевой последовательности. Конфигурирование преобразователя производится по его служебному интерфейсу RS-232. Все серии прибора осуществляют измерение действующих значений токов, напряжений, и в зависимости от номера серии, могут измерять также мощность (активную, реактивную, полную) и частоту. Реактивная мощность может быть вычислена как для первой гармоники, так и результирующая по 13 гармоникам. Прибор выпускается на номинальные значения токов от 0,5 до 5 А и междуфазные напряжения 100 или 380 В. Основная приведенная погрешность измерения тока и напряжения 0,2%. При содержании гармоник до 13 включительно погрешность не превышает 0,5%.
Частота обновления данных в регистрах преобразователя не менее 5 Гц. Время от запроса до начала выдачи данных не более 25 мс. Скорость обмена по RS-485 от 1200 до 19200 Бод. Режим работы преобразователя настраивается с помощью ПЭВМ, подключаемой по служебному интерфейсу RS-232.
Подключение прибора к цепям измерения сети с изолированной нейтралью показано на рис. 30.
Рис. 30. Пример подключения преобразователя AET к цепям измерения
Преобразователи выдерживают кратковременные перегрузку входными сигналами: для напряжения - два номинальных значения в течение 2 ч, для тока - 20 номинальных значений длительностью 1 с.
Условия эксплуатация в диапазоне температур от -30 до +55 оС.
Измерительный тракт преобразователя состоит из трех каналов (по одному на каждую фазу) и содержит входные измерительные каскады с фильтрами низкой частоты ФНЧ (полоса пропускания 34 кГц), аналого-цифровой преобразователь АЦП и цифровую часть. Входные измерительные каскады преобразуют сигналы тока и напряжения в пропорциональные сигналы, используемые для дальнейшей обработки. При этом подаваемые на вход прибора измеряемые напряжения не имеют гальванической развязки от измерительного каскада, а для входных токов применена трансформаторная развязка.
В приборе применен 6-ти канальный АЦП. Частота дискретизации входного сигнала 3125 Гц, выходные сигналы содержат 16-ти разрядные двоичные коды. Действующие значения напряжений определяются как среднеквадратичные значения от мгновенных дискретных значений. Мощности также вычисляется в цифровой части преобразователя. Обновление регистров с действующими значениями производится с периодом 1/6 с. Код измеряемой величины, например для междуфазного напряжения U и фазного тока I вычисляется по выражениям вида:
U=K1*Uab/Uном, I=K1*Ia/Iном,
где K1 устанавливается в пределах от 2500 до 5000 при конфигурировании преобразователя,
Uab, Ia – значения междуфазного напряжения и фазного тока на входе преобразователя,
Uном , Iном,.- номинальные параметры примененного преобразователя.
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 FН (нижняя частота) и FВ (верхняя частота). Модем осуществляет преобразование двоичных сигналов контроллера МК-Д в аналоговые сигналы линии связи и наоборот (рис. 31).
Рис. 31. Модем УКП
В режиме обмена данными по каналу связи по формату АСТМУ-А обеспечивается скорость передачи данных 1200 бит/с.
В режиме обмена по формату ЛИСНА обеспечивается возможность работы по любому из девятнадцати частотных каналов.
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.
При приеме с линейного входа уровня мощности сигнала в диапазоне от минус 28 до плюс 5,2 дБ и при соблюдении соотношения сигнал/помеха в рабочем диапазоне частот не менее 15,6 дБ коэффициент ошибок по битам не хуже 1·10-4.
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 – ПРМ-RS;
- выдачу модемом в линию связи данных по первому и второму частотному каналу – ПРД-ЛИН_1 и ПРД-ЛИН_2.
Работа модема-УКП. Функциональная схема модема представлена на рис. 32. В состав платы модема-УКП входят: согласующие линейные цепи A1, модулятор-демодулятор (модем) A2, линейный выходной каскад A3, микропроцессорный контроллер (МПК) A4, переключатели задания режимов работы модуля A5, индикаторы состояний работы МПК A6, схема контроля напряжений электропитания А7, интерфейс RS-232 A8, интерфейс СЕРВИС A9, предварительный полосовой фильтр A10.
Согласующие линейные цепи A1 предназначены для согласования входного и выходного линейного сопротивления модема с сопротивлением канала связи в полосе частот от 300 до 3600 Гц. Пятипозиционное переключатель S1 подключает необходимое значение нормирующего входного сопротивления, а двухпозиционный переключатель S2 – нормирующее выходное сопротивление. Трансформаторы T1 и T2 осуществляют гальваническую развязку цепей модема от линии связи.
Модулятор-демодулятор A2. 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 (TxM и RxM) и управления C (RTC). Модулятор преобразует двоичные данных от контроллера А4 (сигнал TxM) в аналоговый частотно-модулированный сигнал. Демодулятор выполняет обратную функцию – преобразует аналоговый частотно-модулированный сигнал в двоичные данные (сигнал RxM) для контроллера А4. Цифровой сигнал RTC используется для включения и выключения выходного аналогового сигнала.
Рис. 32. Функциональная схема модема УКП
Модулятор и демодулятор имеют по два канала RxM1, TxM1 и RxM2, TxM2, которые могут использоваться одновременно и независимо. Для модулятора и демодулятора могут быть выбраны раздельно любые частотные каналы, каждый из которых характеризуется своими частотами Fн. (логический ноль) и Fв (логическая единица). Модем вырабатывает цифровой сигнал DCD, который соответствует наличию на выходе демодулятора сигнала, несущего информацию. Данные по частотным каналам формата ЛИСНА приведены табл.3. Для формата АСТМУ предназначены каналы 20 (служебный) и 21 (передаваемые данные), соответствующие протоколу V.24. Распределение частот для этих каналов показано на рис. 33.
Рис. 33. Обмен между ПУ и КП по формату АСТМУ-А
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 A1.
Микропроцессор A4 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 A8 (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 A2, анализирует состояния и работу схем модема-УКП, и выводит соответствующую информацию на индикаторы.
Предварительный полосовой фильтр A10 осуществляет подавление сигналов низкочастотной (менее 250 Гц) и высокочастотной (более 10 кГц) помехи за пределами рабочей полосы частот.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 418.
