Разработка приёмного полукомплекта телеуправления

Общее число импульсов в серии определяется по формуле:

Число длинных импульсов в кодовой серии определяется как сумма чисел элементов во всех сочетаниях, используемых при образовании кода с увеличением этой суммы в полукомплекте телеуправления на три импульса (служебные).

.

Число коротких импульсов в кодовой серии:

.

Число тактовых импульсов мультивибратора

,

где 3 - коэффициент перевода числа длинных импульсов в число тактовых импульсов мультивибратора

.

По найденному числу тактовых импульсов Nтакт, необходимому для образования кодовой серии, и длительности цикла передачи Тц = 4,2 сек определяется расчетное значение частоты мультивибратора:

, (4)

где k - коэффициент, учитывающий отношение периода колебаний мультивибратора передающего полукомплекта к периоду колебаний мультивибратора приемного полукомплекта. Для ТУ-КП k = 0,6.

так как при расчете мультивибратора, работающего совместно с триггером делителем частоты, расчетное значение его частоты удваивается и составляет 38 Гц.

Рассчитаем время передачи импульсов команды:

(5)

где С - пропускная способность линии связи С = 20 имп/сек.

сек

Так как число серий при передачи сигнала двукратное, то полученное значение умножается на 2 и составляет 4,8 сек. Допустимое время составляет 4-5 сек, значит, условие выполняется.

3. Определение наибольшей, возможной удаленности пункта приема сообщений

Определение наибольшей, возможной удаленности пункта приема сообщений при отсутствии устройств, для ретрансляции сигналов сводится к определению дальности действия передатчика телемеханического устройства по проводным линиям связи.

Эта дальность действия определяется наибольшим перекрываемым затуханием (bдоп), при котором уровень сигнала в месте приема превышает уровень помех (Рпом) на некоторую величину (Роп).

Дальность действия передатчика в километрах определяется:

, (6)

где: bдоп - наибольшее перекрываемое затухание линии, допустимое при данной мощности передатчика и данном уровне помех, Нп;

? - километрический коэффициент затухания, Нп/км;

n - приведенное число промежуточных пунктов на 1 км линии;

bn - затухание вносимое одним промежуточным пунктом, Нп/км.

Наибольшее перекрываемое затухание линии, допустимое при данной мощности передатчика (Рдп) и данном уровне помех (Рсп) определяется:

, (7)

где: Рдп - абсолютный уровень мощности передатчика, ограничиваемый допустимым влиянием на соседние каналы и зависящий от числа передатчиков, Нп (для телемеханических каналов ограничивают величиной Рдп = 0,6 Нп для воздушных линий и Рдп = 1,1 Нп для кабельных линий; в обоих случаях при одном передатчике);

Рпом - абсолютный уровень помехи, Нп;

Рсп - превышение абсолютного уровня полезного сигнала над абсолютным уровнем возможной помехи, Нп (зависит от вида модуляции: при частотной Рсп принимается более 2 Нп, при амплитудной Рсп - более 2,5 Нп);

bдоп = 1,1-(-9+2,6) = 7,5 Нп

, (8)

где: Nкп - число контролируемых пунктов;

L - среднее расстояние между тяговыми подстанциями (принимаем равным 50 км).

? = 34,4*10-3 дБ/км из (1)*0,115=0,003956 Нп/км

4. Структурная схема проектируемого устройства

Рис. 2. Структурная схема ТУ КП.

Приемное устройство ТУ КП (рис.2) состоит из приемника частотных сигналов ЧМПр, линейного блока ЛБ, блока селекции и синхронизации БСС, блока контроля и защиты БКЗ, распределителя Р, запоминающего устройства исполнительных цепей ЗУ, блоков выходных реле БВР и исполнения БИ.

С приёмника ЧМПр тактовая серия поступает в ЛБ, затем на блок синхронизации и селекции, далее в распределитель. Одновременно тактовая серия поступает на блок контроля и защиты. Распределитель переключается в соответствии с тактовой серией. При холостых сериях осуществляется только контроль синхронизации и автоматическая синхронизация распределителей при сбоях. При передаче командной серии избирающие импульсы поступают с распределителя в запоминающее устройство. Считывание информации осуществляется импульсами, получаемыми из блока исполнения в конце цикла из двух кодовых серий, после проверки правильности принятых кодовых комбинаций. Импульсы запоминающего устройства выдаются непосредственно на выходные реле телеуправления.

Блок контроля и защит БКЗ контролирует правильность приема серии и предотвращает воспроизведение ложных команд при неправильном выборе КП (появление лишнего или недостающего избирающего импульса на соответствующих позициях серии), выборе двух или более групп или объектов, при появлении сверхдлинного импульса в избирающих позициях серии и длинной паузы, при рассинхронизации, а также при несовпадении обеих кодовых комбинаций. При несовпадении обеих кодовых комбинаций срабатывает какая-либо из защит - выбора другого КП, двух групп или объектов.

5. Работа приемного полукомплекта телеуправления ТУ-КП

Работа устройства ТУ КП (см. рис. 6) при приёме первой командной серии заключается в записи содержания приказа на ячейках памяти (реле) промежуточного запоминающего устройства. Первый импульс командной серии НП всегда длинный. На нем с выхода Г6 триггера ЛТ поступает нулевой потенциал на вход 17 реле времени 13, которое срабатывает. С выхода ГЗ отрицательный потенциал поступает на шину ШЗ первой части дешифратора, на 1-м и 1ґ-м выходах которого возникает отрицательный потенциал. С 1ґ-го выхода он поступает на вход триггера приема управления ТПУ, который готовится к переключению. На паузе, следующей за импульсом НП, с реле 13(ГЗ) на шину ШЗ и далее через схему 1ґ-го выхода на триггер ТПУ подастся нулевой потенциал, переключающий его в состояние 1.

Выбор КП осуществляется двумя длинными импульсами из шести, на которых с реле времени 13(ГЗ) на схемы 2-7-го выходов диодного дешифратора ДШ поступает отрицательный потенциал. Па панели П с помощью перемычек два выхода ДШ под-ключены к триггерам КП1 и КП2 в соответствии с кодовой комбинацией, соответ-ствующей номеру данного КП. Например, на КП7 перемычки подключены между 3, 5-м выходами дешифратора и входами триггеров КП1 и КП2. Остальные четыре входа ДШ подключаются перемычками к формирующим схемам Ф8, выходы которых 1, 2, 15, 16 подключены к входу 10 триггера ТПУ. Если длинный импульс приходится на схему ДШ, к выходу которой подключена схема формирователя импульсов Ф, то про-изойдет заряд ее конденсатора на импульсе и разряд на последующей паузе на триггер ТПУ, который сбросится в состояние 0. Прием командной серии на данном КП после этого происходить не будет.

При передачи командной серии на данный КП на позициях распределителя с 1-й по 7-ю возбуждаются триггеры ТПУ, КП1 и КП2.С их выходов 9(Г5, Г3, Г2) на диодную схему ДС1 также поступают отрицательные потенциалы, с выходов триггеров запрета ТЗП1 и ТЗП2 10(Г1, Г4) на диоды схемы ДС1 также поступают отрицательные потенциалы. При невозбужденном реле исполнения РИ с его обмотки поступает отрицательный потенциал на диод схемы ДС1, с выхода Г5 линейного триггера на диодную схему ДС1 отрицательный потенциал подается на импульсе. Таким образом, на импульсе на диоды схемы ДС1 нулевой потенциал не поступает, а значит и на вход инвертора 14(Г1). На другой вход этого инвертора с реле времени 13(ГЗ) по отрицательный потенциал на длинном импульсе, что приводит к открытию инвертора 14(Г1) и закрытию инвертора 14(Г6), с выхода Г6 которого на шину запрета второй части дешифратора поступает отрицательный потенциал (разрешение на запись длин-ного импульса кодовой серии). К этой шине подключены все выходы с 8-го по 30-й дешифратора. Импульс на выходе дешифратора появляется только на соответствующем длинном импульсе серии.

Прием серии команды, например, «Отключить 15-й объект в 4-й группе». На 8-м длинном импульсе кодовой серии на 8-м выходе ДШ возникает низкий потенциал, разрешающий протекание тока по цепи: +Ек -- шина 17 -- обмотка реле От -- диод -- резистор -- шина 16 -- контакт реле питания РП --(-Еб). Реле От срабатывает, становится на самоблокировку через свой замкнувшийся контакт. Отрицательный потенциал этой и других целей самоподпитки поступает с выхода Г6 усилителя сброса УСб, выполненного на инверторе Г6 модуля РВк15. На вход 15 УСб подается нулевой потенциал с выхода Г7 триггера ТПУ, поэтому УСб закрыт. Следующий длинный импульс серии под 24-м номером приводит к возбуждению реле «15об», которое становится на самоподпитку через блок защиты «Защ. 4». Ток самоблокировки протекает через резистор «Защ. 4» от входа 26 к выходу 7 и далее на Г6 УСб. Последний длинный импульс серии, соответствующий группе приводит к появлению отрицательного потенциала на 29-м выходе диодного дешифратора ДШ. Реле «4гр» срабатывает и становится на самоблокировку через блок «Защ. 4». Ток самоблокировки протекает от входа 22 к выходу 7 и далее на Г6 УСб. На 30-й позиции распределителя с 30-го выхода СчР на триггеры задержки ТЗД и повтор-ного приема ТПП поступают отрицательные потенциалы, обеспечивающие их подготовку к переключению. На триггер ТПП с выхода Г5 триггера ТПУ также поступает потенциал -- Ек, поэтому с его счетного входа снимается нулевой потенциал, разре-шая заряд конденсатора. При переключении счетчика СчР в 31-ю позицию триггеры ТПП и ТЗД переключаются в состояние 1. С выхода Г7 триггера ТЗД на вход инвертора 14(Г5) подается нулевой потенциал, запирающий инвертор. Импульсы с триггера ЛТ через схему инвертора 14(Г5) на счетчик СчР перестают проходить, и счетчик останавливается до сброса триггера ТЗД в состояние 0. Сброс триггера ТЗД осуществляет реле времени 14(Г4), которое срабатывает только на сверхдлинном импульсе, на выходе 14 появляется нулевой потенциал, приводящий к разряду конденсатора триггера ТЗД и его сбросу. С выхода Г7 триггера ТЗД при сбросе по шине 2 на инвертор 14(Г5) посту-пает отрицательный потенциал, разрешающий импульсам с триггера ЛТ проходить на счетчик СчР. При этом инвертор 14(Г5) открывается и образуется 32-й импульс, отсутствующий в кодовой серии, который переключает распределитель в 32-ю позицию. С 32-го выхода СчР на триггеры КП1, КП2 и ТПУ подается отрицательный потенциал, разрешающий заряд их конденсаторов. Отрицательный потенциал появляется на его выходе ГЗ после срабатывания реле времени РВк13 и переключения распределителя в 32-ю позицию. На паузе после фазирующего импульса на шине ШЗ появляется нулевой потенциал, поступающий на заряженные конденсаторы триггеров КП1, КП2, ТПУ Разряд конденсаторов приводит к сбросу триггеров и подготовке их к приему второй серии команды. При этом с клеммы 15 усилителя УСб снимается потенциал +Ек.

Чтобы УСб не открылся и не сбросил набранные реле От, 15об, 4гр, триггер ТПП, переключившийся на 31-й позиции распределителя, подает на клемму 14 усилителя УСб с выхода Г8 потенциал +Eк. УСб остается в закрытом состоянии, сохраняя самоблоки-ровку набранных реле. Нулевой потенциал с Г8 ТПП подается также на диодную схему ДС2 и через нее на инвертор 15(Г1), который останется закрытым и реле исполнения команды не сработает после первой командной серии.

Работа устройства ТУ КП при приеме второй командной серии заключается в проверке соответствия принятой первой командной серии переданному приказу и выполнении этого приказа.

На первых семи импульсах второй серии команды происходит возбуждение триггеров ТПУ, КП1 и КП2. На диоды схемы ДС1 подбираются на импульсах отрицатель-ные потенциалы. Если импульс длинный, то инвертор 14(Г1) открывается, а 14(Г6) закрывается и подает с выхода Г6 на шину запрета второй части дешифратора разрешение на запись. При полном соответствии обеих командных серии длинные импульсы второй командной серии будут приходиться на те позиции распределителя, к выходам которых подключены реле, находящиеся на самоблокировке. Таким образом, записанная на первой серии команда сохраняется при приеме второй серии.

На З0-й позиции распределителя готовятся к переключению триггеры ТЗД и ТПП. При переключении распределителя в 31-ю позицию триггер ТЗД возбуждается, а ТПП -- сбрасывается в состояние 0 через свой счетный вход (возбуждение триггера ТПП произошло на первой серии). При сбросе триггера ТПП с его выхода Г8 на диодную схему ДС2 подается отрицательный потенциал. С выхода Г7 триггера ТЗД после его сброса импульсом с реле времени РВк14 на диодную схему ДС2 подается отрицательный потенциал. После этого на все диоды схемы ДС2 подаются отрицательные потенциалы, инвертор 15(Г1) открывается, реле исполнения РИ возбуждается и становится на са-моблокировку, так как инвертор 13(Г1) открыт и нулевой потенциал с его выхода Г1 через замкнувшийся контакт реле РИ поступает на его обмотку. На вход инвертора 13(П) потенциал -- Ек поступает с выхода Г6 усилителя УСб.

Срабатывание реле РИ приводит к замыканию цепи выходного реле РВ. Реле Р13 возбуждается при приеме приказа «Отключить в 4-й группе 15-й объект». Полный объем передаваемой на КП информации ТУ составляет 160 различных приказов. Так как каждый номер объекта (1об-- 16об) используется в 5 группах, то общее количество и объектов равняется 80. На каждый объект может быть послано 2 приказа («Включить» или «Отключить»). Количество выходных реле на контролируемом пункте может быть максимально равно 160, т.е. срабатывание выходного реле соответствует выполнению определенного приказа.

Одновременно с возбуждением реле РИ высокий потенциал с инвертора 15(Г1) поступает на вход 17 реле времени 15(ГЗ). Происходит запуск реле. Выдержка времени реле за счет внешнего конденсатора составляет 4-6 с.. С выхода ГЗ на вход 25 УСб поступает в течение этого времени нулевой потенциал, удерживающий набранные реле (От, 1 Зоб, 4гр, РИ) в возбужденном состоянии, они в свою очередь удерживают в замкнутом состоянии цепь реле РВ. Сброс реле происходит после срабатывания реле времени 15, когда на выходе ГЗ появляется потенциал -- Ек. На входы 14 и 15усилителя УСб также подаются потенциалы -- Ек с триггеров ТПП и ТПУ. УСб открывается, на выходе 15(Г6) появляется нулевой потенциал, происходит сброс -- всех набранных реле. За время 4-6 с. происходит переключение любого объекта с медленно действующим приводом.

Работа устройства ТУ КП на холостой серии заключается в переключении распределителя тактовыми импульсами с триггера ЛТ, проверке синхронной работы распределителей на фазирующем импульсе, их синхронизации при сбое, удержании триггеров КП1, КП2, ТПУ и ТПП в состоянии 0.

Сброс триггеров КП1, КП2 и ТПУ осуществляется на 32-й позиции распределителя, на импульсе триггеры готовятся, а на паузе сбрасываются в 0, если были в состоянии 1. Триггер ТПП сбрасывается в состояние 0 при переключении распределителя в 31-ю позицию. В 30-й позиции заряжается конденсатор формирующей схемы Ф16. На вход 3 этой схемы с триггера ТПУ (Г7) поступает потенциал -- Ек. В 31-й позиции счетчика СчР со схемы «30'-й вых. СчР» на Ф16 поступает нулевой потенциал, приводящий к разряду конденсатора на триггер ТПП и сбросу его в состояние 0.

Проверка синхронной работы распределителей передающего и приемного устройств ТУ на холостой серии осуществляется с помощью реле времени СДИ так же, как и на командной серии. Если 31-й импульс серии оказывается не сверхдлинным, триггер ТЗД останавливает счетчик СчР на 31-й позиции до прихода сверхдлинного импульса, на котором реле времени СДИ сбрасывает триггер ТЗД в 0, а счетчик распределителя переключается в 32

6.Временная диаграмма для случая сбоя во время приёма приказа

Временные диаграммы на практике строятся для проверки правильности построения функциональной схемы и её работоспособности. При курсовом проектировании временная диаграмма служит для самопроверки и в ходе её построения могут обнаружиться недостатки схемы, устраняемые последующей корректировкой. Временные диаграммы представляют собой графическую интерпретацию изменений во времени входных и выходных потенциалов элементов схемы при взаимной последовательности их работы.

Рис. 3. Временная диаграмма для случая сбоя во время приёма приказа.

Приведена временная диаграмма, поясняющая срабатывание триггера ТЗП при рассинхронизации ( случай 1 и случай 2 ) от формирующих схем Ф(Д2 и Д4).

Формирующая схема Ф (Д2) является динамической и срабатывает в момент смены на ее входе сигнала 1 на 0 ,т.е. для ее срабатывания необходимо, чтобы на обоих входах логической схемы И (Д1) вначале появились сигналы 1 . При нормальной работе, без сбоя, этого не происходит,так как при нормальной работе триггер задержки ТЗД(А7) возбуждается и на его прямом выходе Q появляется сигнал 1 в момент прихода сверхдлинного импульса, когда на входе Q -ЛТ(А1) уже появляется сигнал 0.

При сбое, когда приемный распределитель RG (А4) начинает опережать передающий распределитель (см. сбой- случай-1), триггер задержки ТЗД(А7) возбуждается раньше прихода сверхдлинного импульса и при первой же паузе сигнал 1 на входе Q-ЛТ(А1) после возбуждения ТЗД входные и выходные сигналы логической схемы И (Д1) будут иметь значение 1 , а затем при появлении очередного импульса на входе формирующей схемы Ф(Д2) появится сигнал 0, что приведет к срабатывания этой схемы и в конечном итоге к возбуждению триггера запрета ТЗП.

При сбое, когда приемный распределитель RG(A4) начинает отставать от передающего распределителя (см. сбой- случай-2) , триггер задержки ТЗД (А7) возбуждается после прихода сверхдлинного импульса (через один и более тактов) , и в этом случае триггер запрета ТЗП (Д7) возбуждается в результате срабатывания формирующей схемы Ф(Д4) от логической схемы И (Д3). В данном случае инверсный выход Q триггера задержки ТЗД подается на резисторный вход логической схемы, а выход А6-на ее диодный вход. Как и для любой логической схемы И, сигнал 1 на ее выходе может появиться только при совпадении сигналов 1 на ее входах, однако, благодаря резисторной связи с инверсным выходом Q ТЗД при скачкообразном изменении сигнала на этом выходе и значении сигнала 1 на входе А6 изменение выходного сигнала логической схемы будет происходить медленно, с малой крутизной. Таким образом, скачкообразное изменение сигнала на входе Q ТЗД с 1 на 0 при сигнале 1 на входе А6 не вызывает срабатывание динамической формирующей схемы Ф(Д4). Срабатывание этой схемы, и следовательно, возбуждение триггера запрета ТЗП возможно только при появлении сигнала 1. А это возможно, лишь когда реле времени реагирующее на появление сверхдлинного импульса, сработает раньше возбуждения триггера задержки ТЗД, которая совпадает с моментом переключения приемного распределителя RG(А4) из 30-й в 31-ю позицию.

7. Распределитель

Распределитель выполнен на пятиразрядном двоичное счетчике -- триггеры 1 (ГЗ, Г4), 2 (Г6, Г5 и ГЗ, Г4) и 3 (ГЗ, Г4 и Г5, Г6) с диодным дешифратором двоичного кода.

Дешифратор имеет 32 выхода. Выходы 0-й--5-й служат для определения командной серии и выбора пункта. Они имеют общую шинку запрета ШЗ. Разрешающий (отрицательный) потенциал на нее поступает с выхода реле времени РВк 13 (ГЗ) при приеме длинного импульса. Таким образом, выходы дешифратора отпираются только в случаях приема длинных импульсов. На первом по счету («нулевом») длинном импульсе срабатывает триггер приема управления ТПУ 9 (Г7, Г5), разрешающий прием команды. Так как выбор КП осуществляется двумя длинными импульсами из шести, то для этой цели применено два триггера -- КП1 и КП2. На каждом пункте они подключены к определенным выходам разъединителей с помощью перемычек П. Так, если выбор КП осуществляется следующими за нулевым 1-м и 2-м импульсами (1-й КП), то триггеры КП1 и КП2 подключаются соответственно к 1-му и 2-му выходам де шифратора. Свободные выходы (в данном случае 3-й--6-й) перемычками подключаются к импульсно-потенциальным схемам Ф 8 (1, 2, 15, 16). Появление импульсов на выходах дешифратора, не относящихся к выбору данного КП, означает либо выбор другого КП, либо ложный выбор двух КП. В этом случае импульс с выхода соответствующей схемы Ф подается на сброс триггера ТПУ (на вход 10), так как он должен быть возбужден только на том пункте, на который посылалась команда ТУ.

К 6-му--22-му выходам дешифратора подключены наборные реле выбора-операции Вк и От, выбора объекта 1об--10об и выбора группы 1гр--5гр. Импульс на выходе дешифратора появляется только при соответствующем ему длинном импульсе серии. Реле, подключенное к этому выходу, становится на самоблокировку при отрицательном потенциале на выходе усилителя 15 (Г6). Усилитель 15 (Г6) управляет реле Вк и От непосредственно, а шинами само подхвата реле выбора объекта и группы -- через модуль Защ.4.

Модуль Защ. 4. содержит схемы защиты от одновременного возбуждения двух (или более) реле выбора объекта и двух (или более) реле выбора группы. Схема защиты содержит пороговое устройство, выполненное на двух транзисторах 77, Т2 (ТЗ, Т4). Уставка его задается делителем напря-жения R3, R4 (R5, R6). Срабатывание устройства происходит в случае, когда падение напряжения на резисторе R7 (R8), вызыванное током, поступающим из внешней цепи, превысит уставку. Коллекторы транзисторов Т2 и Т4 обоих пороговых устройств объединены (транзисторы включены по схеме ИЛИ) и подключены к входу усилителя на транзисторах Т5--Т7. При срабатывании хотя бы одного порогового устройства (т. е. открывается транзистор Т2 или Т4) на вход усилителя поступает отрицательный потенциал, приводящий к отпиранию транзисторов Т5--Т7 усилителя. На выходе усилителя появляется положительный (нулевой) потенциал, приводящий к срабатыванию триггеров запрета ТЗП1 и ТЗП2 по коллекторным цепям (Г1 и Г4).

Рис. 5. Принципиальная схема распределителя.

Рис. 6. Принципиальная схема устройства ТУ КП.

Рис. 7. Функциональная схема приемного комплекта ТУ.

Библиографический список

1. Методические указания: “Автоматизация системы электроснабжения. Функциональные схемы устройств автоматики и телемеханики системы электроснабжения”.

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

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

4. Курс лекций по дисциплине «Автоматизация систем электроснабжения».

Страницы: 1, 2