Средства мониторинга и контроля функционирования автоматизированной сортировочной горки

Размещено на http://www.allbest.ru/

СРЕДСТВА МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ

мониторинг автоматизация сортировочный горка

Для получения положительных результатов от широкомасштабного внедрения средств ЖАТ нового поколения необходимы новые технологии обслуживания, позволяющие максимально дифференцировать процесс эксплуатации и подготовки обслуживающего персонала. В таких технологиях должно предусматриваться минимальное вмешательство человека в работу технических средств, для чего используются системы удаленного мониторинга различных уровней, фиксирующие предотказные состояния. Таким образом, появляется возможность поэтапно перейти от планово-предупредительного метода выполнения профилактических работ к обслуживанию устройств по их фактическому состоянию.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) на железнодорожном транспорте должны решать задачи технологического обеспечения сферы обслуживания и ремонта устройств ЖАТ, в том числе микропроцессорных. Речь идет об автоматизации не только технологических процессов транспортного обслуживания, но и о безусловном оснащении АСУ ТП нового поколения такими функциями, как анализ состояния, предотказная диагностика и удаленный мониторинг устройств ЖАТ.

Сложные многовариантные технологии работы сортировочных горок, высокий уровень насыщенности устройствами централизации и механизации, средствами управления и контроля требуют применения высокоразвитых и наглядных средств мониторинга технологического процесса, анализа состояния устройств СЦБ в реальном времени для обеспечения своевременного принятия мер при выявлении предотказных состояний.

Для этого на сортировочных горках сети внедряется разработанный в Ростовском филиале ВНИИАС комплекс систем автоматизации горок на базе промышленных компьютеров, состоящий из горочной автоматической централизации с контролем маневров и накопления в сортировочном парке- ГАЦ МН, системы автоматического регулирования скорости скатывания и управления прицельным торможением отцепов-АРС-УУПТ, комплекса измерительного контроля и диагностирования станционных устройств СЦБ горочной зоны - КДК СУ ГАЦ, комплексной системы автоматизированного управления компрессорной станцией КСАУКС, информационно-аналитической системы поддержки принятия решений для оперативного и эксплуатационного персонала сортировочной горки -СППР. Использование в комплексе современных промышленных компьютеров (ПК) с мощными информационно-вычислительными возможностями, средств сбора, обработки и преобразования информации, распределенного обмена данными, быстродействующих специализированных серверов и сетевого оборудования в локальной вычислительной сети (ЛВС) позволило обеспечить диагностирование, контроль и удаленный мониторинг функционирования систем автоматизации и параметров устройств СЦБ в масштабе реального времени.

Функциональная структура построения средств технической диагностики и мониторинга состояния горочных устройств ЖАТ. Объектами мониторинга и контроля являются горочные горочные напольные и постовые устройства ЖАТ. Источник диагностической информации - измерительный комплекс КДК. Комплекс выпускается в соответствии с ТУ- 32-ЦШ-3947-2005. Он контролирует параметры, анализирует состояние напольных и постовых устройств СЦБ, накапливает диагностическую информацию и статистически ее обрабатывает, осуществляет различные виды оповещения оперативного и обслуживающего персонала при фиксации предотказных состояний. Для углубленного анализа состояния с применением элементов интеллектуальной оценки возможности возникновения отказов КДК получает дополнительную технологическую и контрольную информацию от систем ГАЦ МН и АРС-УУПТ по каналам ЛВС горочного комплекса.

Вся диагностическая и технологическая информация поступает на горочный сервер баз данных БД. При мониторинге функционирования напольных устройств, имеющих в своем составе контроллеры, ПК КДК преобразует получаемые из ЛВС запросы в посылки данных, выдаваемых в последовательные каналы связи, подключенные к контроллерам. Ответы от контроллеров отправляют клиенту ЛВС, запросившему интересующую информацию. Технологическая и диагностическая информация, поступающая от контроллеров, передается сервером распределенного обмена данными в ЛВС для подключенных клиентов. Этот сервер представляет собой программный модуль, функционирующий в промышленном компьютере каждой системы автоматизации.

Все системы горочного комплекса имеют в своем составе программный модуль, контролирующий работоспособность информационного канала и доступ к серверу БД. Для исключения потери информации при отсутствии связи с сервером БД технологическая и диагностическая информация записывается на магнитный диск ПК, а при устранении неисправности автоматически восстанавливается на сервере БД.

КДК представляет собой многофункциональный многоканальный измерительный комплекс с централизованным управлением и пространственно распределенной функцией измерений. В процессе работы КДК выполняет следующие функции. Вначале он измеряет действующие значения напряжений частотой 50 и 25 Гц, напряжение и силу постоянного тока, частоту следования импульсов и интервалы времени, характеризующие состояние горочных постовых и напольных устройств СЦБ. Затем автоматически собирает привязанные к календарному времени результаты измерений и анализирует их с целью контроля состояния и диагностирования возможных неисправностей оборудования СЦБ. Эти результаты хранятся в специализированной базе данных, защищенной от потерь информации и несанкционированного доступа. В КДК осуществляется визуализация и протоколирование хранимой информации, представление изменений этих данных во времени для выявления динамики состояния контролируемых устройств и развития событий. Комплекс обменивается информацией с внешними системами технической диагностики и мониторинга, системами, входящими в состав комплексных АСУ ТП железнодорожного транспорта, а также предоставляет данные для идентификации транспортных происшествий и выявления их причин, настраивает параметры измерительных каналов и синхронизирует системное время с корпоративным временем ОАО «РЖД».

Все дискретные и аналоговые сигналы поступают в ПК КДК через средства гальванической изоляции, монтируемые в компоновочном шкафу. После аналого-цифрового пре- образования и масштабирования аналоговых сигналов анализируются уровни, порядок срабатывания устройств и их компонентов с целью выявления предотказных состояний, сбоев и отказов. Схема измерения сопротивления изоляции и поиска неисправности в цепях электропитания предназначена для автоматизации поиска источника с низкой изоляцией.

На сортировочной горке используется несколько установок, осуществляющих электропитание напольных и постовых устройств. Все установки изолированы друг от друга и относительно «земли». Это необходимо для исключения влияния блуждающих токов различных источников на работу напольных устройств и для исключения возможности поражения электрическим током при выполнении работ по обслуживанию этих устройств. Различают следующие основные виды источников электропитания на сортировочной горке: трехфазная промышленная сеть переменного тока 380/220 В, источник напряжения постоянного тока 200 В для питания стрелочных приводов с конденсаторной батареей, горочная аккумуляторная батарея напряжением 24 В, источник напряжения переменного тока 24 В для питания ламп пультов, батарея питания управляющей аппаратуры замедлителей напряжением 48 В.

При пробое изоляции и утечках тока, превышающих предельные значения, КДК оповещает об этом дежурного по горке и электромеханика. Для поиска источников с неисправной изоляцией в АРМ КДК реализуется задача поиска неисправности. Устройство распределенного управления АОАМ5000 производства фирмы Advantech, получая команды по интерфейсу ЯЗ-485 от ПК КДК, передает их установленным в одном конструктиве восьми-канальным коммутаторам АйАМ-5068. При этом поочередно формируется цепь измерения тока утечки между отдельными полюсами разных источников и проверяется ток утечки на «землю». В результате таких измерений КДК определяет источник с поврежденной изоляцией за несколько секунд и выводит результаты на АРМ дежурного электромеханика.

Для ввода в КДК большого количества дискретных сигналов переменного или постоянного тока из цепей устройств, запитываемых от одного или различных источников, применяется матрица ввода, построенная на активных гальванически изолирующих элементах серии ОДМ. Чувствительность элементов ОДМ достаточна для подключения их в действующие цепи напряжением 24 В через сопротивления 20 кОм. При использовании элементов БВИ-24 с достаточно мощными выходными цепями для переключения линеек матрицы снизилось время опроса каждой линейки до 1-2 мс, что в свою очередь уменьшило период обновления сигналов. Для ввода сигналов постоянного и переменного тока в матрице используются четыре типа элементов ОДМ: ОДМ12А, ОДМ12Б, ОДМ8А и ОДМ8Б. На рис. 2 в качестве примера приведены функциональные схемы одного дискретного канала платы ОДМ 12А (рис. 2, а) и ОДМ 12Б (рис. 2, б).

Через аналого-цифровые преобразователи АЦП РС1-1713 в КДК вводятся сигналы устройств, запитываемых от различных изолированных друг от друга источников. Их необходимо гальванически изолировать от этих устройств. Для этого используются 16-канальные платы АИ16 и АИМ16. Плата АИМ16 обеспечивает передачу в АЦП КДК масштабируемого (усиленного) сигнала в 10 или 100 раз. Например, при измерении тока перевода стрелок уровень сигнала на шунте весьма мал, поэтому применяется масштабирование сигнала с целью выхода на рабочий диапазон входных значений АЦП.

Функциональная схема одного канала аналоговой гальванической изоляции элемента АИМ16. Гальваническая развязка аналогового сигнала осуществляется методом модуляции -демодуляции с емкостной передачей. На платах реализовано двухкаскадное питание каждого канала. Входной преобразователь функционирует при напряжении питания от 18 до 36 В постоянного тока и формирует напряжение 5 В для питания вторичных преобразователей.

Вторичные преобразователи предназначены для формирования питания входных и выходных цепей аналоговых сигналов. Входные сигналы имеют гальваническую изоляцию как с выходными цепями, так и между собой. Выходные аналоговые сигналы имеют общую «землю» и подключаются к АЦП РС1-1713 контроллера сбора информации КДК.

На объекте автоматизации применяют два вида средств мониторинга: технологические и диагностические. К технологическим относятся:

мультимедийные мониторы горочного табло коллективного пользования для отображения информации по всей сортировочной горке и обеспечения выдачи визуальных и голосовых оповещений о сбоях в работе устройств ЖАТ;

АРМ дежурного по горке для отображения информации о зоне расцепа и 1 -й тормозной позиции (ТП), а также управления роспуском;

АРМы горочных операторов для отображения информации о стрелочной зоне и накоплении в сортировочном парке соответствующих пучков.

К диагностическим средствам мониторинга относятся:

АРМ электромеханика горочного комплекса, обслуживающего весомеры, датчики прохода осей, аппаратуру контроля заполнения путей сортировочного парка;

АРМ электромеханика, обслуживающего централизованные стрелочные переводы, рельсовые цепи, радиотехнические датчики свободное™ и другое напольное оборудование;

АРМ электромеханика, обслуживающего горочные и парковые вагонные замедлители (устанавливается дополнительно);

АРМ начальника горки для обеспечения контроля за состоянием всех устройств СЦБ горки (устанавливается дополнительно).

АРМ дежурного электромеханика сортировочной горки (АРМ ШН СГ) обеспечивает мониторинг технического состояния горочных устройств, просмотр оповещений и результатов предотказной диагностики, автоматизацию поиска неисправностей и случаев сбоя в работе средств ЖАТ, статистическую обработку диагностической информации и подготовку отчетных форм по результатам регламентных работ при проверке напольного оборудования.

Внешний мониторинг осуществляется с помощью обмена информацией через сервер-шлюз ЛВС по каналам системы передачи данных (СПД) ОАО «РЖД», построенной на основе волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). При этом данные могут передаваться только по разрешенным к использованию и открытым в установленном порядке информационным портам. ВОЛС обеспечивают высокую скорость передачи данных на большие расстояния.

С помощью сервер-шлюза информация выдается пользователям в систему передачи данных ОАО «РЖД». Эта информация защищена от несанкционированного доступа. Сервер-шлюз обеспечивает информационную безопасность, автоматическое резервирование своих функций и репликацию данных на случай отказа сервера БД.

ЛВС реализована с применением быстродействующего сетевого коммутатора, который осуществляет информационную увязку всех компонентов горочного комплекса и обладает широкими возможностями мониторинга средств распределенного обмена данными.

Статистический отчет по переводам горочных стрелок нечетной сортировочной горки станции Челябинск-Главный за двое суток. Отчет по каждой горочной стрелке содержит количество срабатываний, отсортированных по длительности перевода; количество возвратов стрелки, осуществленных вручную и автоматически; средние значения токов пуска, перевода и фрикции; длительность пуска, перевода и фрикции. При необходимости здесь же можно получить эпюру любого перевода стрелки и изменения значений напряжения на контрольных реле.

Средства мониторинга и контроля функционирования системы автоматизации сортировочной горки находятся на первом и втором уровнях структуры распределенной стационарной системы технической диагностики и мониторинга (СТДМ) устройств ЖАТ, построенной по иерархическому принципу.

СТДМ автоматизирует процессы контроля, диагностирования и мониторинга технического состояния устройств ЖАТ, в том числе и сортировочных горок. В СТДМ также включены функции автоматизации технического обслуживания устройств ЖАТ на горке (АРМ ТОиР), мониторинга работы сортировочной горки, действий оперативного персонала, отображения диагностической информации (АРМы электромехаников). На уровне сортировочных станций размещаются линейные пункты диагностирования КСАУ СС, которые автоматически контролируют состояние устройств, выявляют отказы и сбои, протоколируют режимы их работы, собирают информацию от управляющих систем горочного комплекса, краткосрочно хранят данные и передают результаты диагностики на второй уровень в АРМ ШЧД.

На уровне дистанции размещается центральный пост диагностирования и мониторинга, обеспечивающий сбор, длительное хранение и централизованную обработку информации, поступающей с линейных пунктов диагностирования. Средствами АРМ-ШЧД и АРМ-ТДМ осуществляется автоматический мониторинг функционирования устройств ЖАТ в режиме реального времени, отображение диагностической информации, оповещение персонала по результатам предотказной диагностики, выявление отказов и сбоев в работе устройств, протоколирование режимов их работы, хранение нормативной и ведение справочной информации. Оперативный персонал, управляющий диагностическим комплексом, на основе полученных данных и прогноза изменения технического состояния устройств ЖАТ обеспечивает планирование процесса технического обслуживания и ремонта устройств СЦБ, а также организацию поиска неисправностей.

Через шлюзы ЛВС СТДМ взаимодействует на уровне центрального поста технического диагностирования и мониторинга с системой управления хозяйством СЦБ (АСУ-Ш). При этом обеспечивается интеграция с действующими и создаваемыми системами контроля и управления процессом технической диагностики и мониторинга устройств ЖАТ, взаимодействие с БД АСУ-Ш.

Для выполнения работ по техническому сопровождению и сервисному обслуживанию устройств ЖАТ, а также их модернизации и развитию ведется мониторинг и контроль функционирования систем автоматизации сортировочных горок с помощью соответствующих АРМов, установленных на рабочих местах обслуживающего персонала и программистов-разработчиков.

Многоуровневый мониторинг и контроль состояния устройств ЖАТ автоматизированной сортировочной горки позволяет резко снизить трудоемкость поиска и локализации причин отказов, сократить потери времени на устранение неисправностей, предотвратить возникновение опасных ситуаций с помощью предотказ-ной диагностики и оперативного оповещения персонала, а также успешно решить многие другие задачи технического обслуживания оборудования хозяйства СЦБ в тотальной системе технической диагностики и мониторинга устройств ЖАТ

Размещено на Allbest.ru