Автоматизация систем электроснабжения (стр. 4 )

Иными словами, при одном и том же наборе входных сигналов мы получим один и тот же набор выходных сигналов, вне зависимости от времени, прошедшего между воздействиями данных сигналов. Переключательные устройства имеют свойство запоминать некоторые внутренние состояния и формировать выходные сигналы в зависимости не только от входных сигналов, но и от внутреннего состояния устройства.

Анализ комбинаторных устройств следует производить в следующем порядке:

- составление таблицы возможных состояний входных сигналов;

- вычисление с использованием законов и тождеств алгебры логики, состояний выходных сигналов;

- при необходимости, построение на основе полученных данных временной диаграммы входных и выходных сигналов.

При анализе переключательных схем необходимо определиться с начальным состоянием запоминающих элементов схемы (например, триггеров). Если не указано никаких сведений о первоначальном состоянии этих элементов, их состояние принимают равным логическому нулю. В дальнейшем производят анализ влияния изменений сигналов на выходах элементов на состояния других элементов. При этом необходимо учитывать, что сигналы на выходах логических элементов в каждый момент времени зависят только от состояния входных сигналов, а сигналы на выходах триггеров зависят и от состояния входных сигналов, и от состояния триггера к моменту воздействия на входы.

Результатом анализа переключательных схем является временная диаграмма, на которой отображаются изменения сигналов в характерных узлах схемы (или во всех узлах, если их немного).

На диаграмме для каждого исследуемого узла выделяется отдельная строка, слева от которой ставится обозначение элемента, с выхода которого поступает анализируемый сигнал. Если у элемента выходов несколько, также ставят обозначение выхода. В каждой строке по оси абсцисс откладывается время, по оси ординат значения логических сигналов («0» и «1»). Масштаб времени задается для всех строк одинаковым.

Перед началом анализа необходимо задать форму входных сигналов (согласно описанию сигналов, поступающих на входы, или описанию устройств, подключенных ко входам). Как правило, входные сигналы изображают на временной диаграмме первыми.

Начинать построение диаграммы сигналов в узлах схемы следует с сигналов на выходах тех элементов, выходы которых подключены к входным сигналам схемы. Сначала находим первое изменение одного из входных сигналов от начала отсчета, затем определяем, на основе анализа схемы, влияние данного изменения на состояние выходных сигналов элементов, к которым подключены входные сигналы. Результаты анализа отображаем на временной диаграмме. Затем последовательно определяем возможные изменения, вызванные изменением сигналов на выходах. Если изменений нет, переходим к следующему изменению входного сигнала. Анализ можно прекращать после того, как на временной диаграмме будет отображен полный цикл работы устройства или работа устройства во всех предусматриваемых для данного устройства режимах.

В качестве примера приведен анализ работы реверсивного двоичного счетчика, схема которого изображена на рисунке В1.

Входными сигналами для данной схемы являются импульсы, которые отсчитывает счетчик, и сигнал указания направления счета. Временная диаграмма этих сигналов приведена на первых двух строках на рисунке В2. Исходные состояния триггеров (состояния прямых выходов) DD1, DD5 и DD9 принимаем равными нулю.

Рис. В1. Схема реверсивного двоичного счетчика

Рис. В2. Временная диаграмма работы реверсивного двоичного счетчика

Входы первого триггера (DD1) соединены таким образом, что его вход «C» выполняет роль «Т»‑входа. Других воздействий на данный триггер нет. При этом по срезу каждого поступающего на «вход» импульса DD1 меняет свое состояние на противоположное. Это показано на третьей строке временной диаграммы.

Элементы DD2–DD4 выполняют функцию . При этом результат будет равен «1» только если . Таким образом, получаем , если .

Учитывая состояние триггера DD1 в каждый момент времени и изменения сигнала «направление», построим диаграмму сигнала на выходе DD4, на основе которого определяется состояние триггера DD5.

Если «направление» будет равно «0», на триггер DD5 будет поступать сигнал инверсного выхода DD1, то есть триггер DD5 будет переключаться по срезу импульса на инверсном выходе DD1. Если «направление» будет равно «1», на вход DD5 будет поступать инвертированный сигнал с инверсного выхода DD1, что совпадает с сигналом прямого выхода DD1.

При появлении среза импульса на входе «C» DD5 триггер будет менять свое состояние, только если на входы «J» и «K» будет поступать «1» с элемента DD4. Исходя из этих рассуждений можно построить временную диаграмму сигнала на прямом выходе DD5 (пятая строка рисунка В2).

Временная диаграмма сигнала на выходе DD8 подобна диаграмме элемента DD4 с учетом сигнала, поступающего на вход DD8 с элемента DD4 (данный сигнал запрещает подавать «1» на входы «J» и «K» DD9, если на аналогичные входы DD5 подан «0»). Диаграмма сигнала на выходе последнего триггера (DD9) получается исходя из рассуждений, выполненных для элемента DD5.

При анализе временной диаграммы можно заметить, что последовательность двоичных чисел, образованных сигналами с выходов DD1, DD5 и DD9, зависит от сигнала «направление». Если «направление» равно «0», последовательность прямая, если «1» – обратная. Таким образом, временная диаграмма отражает принцип действия данной схемы.

Сведения о системах телемеханики, применяемых

в системах электроснабжения железных дорог

Системы телемеханики предназначены для управления объектами электроснабжения железных дорог. Они могут быть также использованы для управления устройствами электроснабжения городского транспорта и промышленных предприятий.

Первые релейные системы телемеханики были созданы в 1949 г. и внедрялись в системе электроснабжения железных дорог до середины 1950-х годов. Первая электронная система телеуправления БНТУ-58 была создана в 1958 г. и внедрена на Московской железной дороге.

Дальнейшая телемеханизация устройств электроснабжения железных дорог происходила в 1959–1960 гг. путем внедрения систем БСТ-59 и БТР-60. Данные системы были построены на релейных схемах. В 1960–1961 гг. была разработана и внедрена система ЭСТ-62, для которой элементной базой стали полупроводниковые транзисторы, и, кроме того, она была построена по блочно-модульному принципу. Этим было обусловлено широкое применение данной системы, поскольку элементная база и принципы, заложенные в основу данной системы, давали очень высокие показатели надежности.

Затем с 1972 года долгое время в системах электроснабжения эксплуатировалась система «Лисна», которая с небольшими изменениями унаследовала элементную базу и принципы работы от системы ЭСТ-62, однако имела другой принцип монтажа элементов и более унифицированные модули.

Позже была разработана система МРК, которая была построена на базе микросборок, выполненных на базе двустороннего печатного монтажа, тонкопленочной технологии и стандартных микросхем. Микросборки были установлены в разъемные модули, имеющие более сложную функциональную структуру, чем в предшествующих схемах. МРК-85 не получила широкого распространения, и в 1995 году система МСТ-95 стала основной системой, применяемой для замены устаревших к тому времени систем ЭСТ-62 и «Лисна». МСТ-95 обладает совместимостью по протоколу обмена информацией с системой «Лисна». Это дало возможность поэтапно заменять устройства последней, выработавшие свой ресурс, устройствами системы МСТ-95 без перерыва эксплуатации действующей системы.

Система МСТ-95 обеспечивает как решение задач автоматизированного управления технологическим оборудованием, так и возможность выполнения дополнительных функций (технический учет расхода электроэнергии, диагностика оборудования, ретроспективный анализ аварийных ситуаций и др.), необходимых для реализации возможностей АРМ диспетчера и потребностей других служб. При этом основные задачи – передача команд телеуправления (ТУ), прием телесигналов (ТС) и телеметрической информации (ТИ) – решаются непосредственно самой системой, а дополнительные – путем применения совместимых с ней аппаратных и программных средств, не входящих в базовый комплект поставки. Все дополнительные данные система транслирует по вызову с АРМ диспетчера.

Система работает по выделенным проводным (воздушным и кабельным) линиям связи, при цепочном и древовидном размещении контролируемых пунктов (КП). Возможно применение системы и при радиальном размещении КП.

Дальность передачи телемеханической информации при цепочной структуре – до 180 км (с промежуточными усилителями). Если по каким-либо причинам диспетчерский пункт (ДП) удален от зоны расположения КП на сотни километров, то передача телемеханической информации между ДП и зоной КП осуществляется по выделенным каналам многоканальных систем связи. При этом в зоне КП обмен информацией происходит по физическим цепям.

Система МСТ-95 представляет собой телемеханический комплекс, в составе которого входят:

- подсистема МСТ-Ч, предназначенная для управления КП с большим объемом информации (например, тяговые подстанции);

- подсистема МСТ-В, предназначенная для управления КП со средним и малым объемом информации (например, станции);

- аппаратура каналов связи, действующая в тональном и, частично, в надтональном диапазоне частот;

- автоматизированное рабочее место диспетчера (АРМ ЭЧЦ);

- сервисная аппаратура.

Подсистемы могут работать как в общем комплексе, так и индивидуально, с АРМ и без него. Максимальный комплекс содержит одну подсистему МСТ-Ч и две подсистемы МСТ-В.