УСТРОЙСТВО КОМПЛЕКТНОЕ НИЗКОВОЛЬТНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ СО ВСТРОЕННЫМИ СИСТЕМАМИ КОНТРОЛЯ, УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для ввода и распределения электроэнергии потребителям собственных нужд, защиты и управления электроприводами исполнительных механизмов различного назначения от модулей станции ввода/вывода (далее – СВВ) и диагностики электроприводной арматуры.
Известно низковольтное комплектное распределительное устройство (далее – НКУ) с возможностью работы в составе автоматизированной системы управления технологическими процессами (далее – АСУ ТП) производства АО «Чебоксарский электроаппарат», позволяющее осуществлять автоматизированную диагностику, мониторинг и управление оборудованием из диспетчерского центра.
Известно интеллектуальное НКУ производства НПО «Газтехномаш», предназначенное для приема и распределения электрической энергии в сетях переменного и/или постоянного тока напряжением до 1000 В, дистанционного, автоматизированного и ручного управления, контроля, сигнализации и защиты оборудования от токов короткого замыкания и перегрузок, защиты персонала от поражения электрическим током, состоящее из функциональных выдвижных и стационарных блоков.
Прототипом заявляемого технического решения, близким по функциональному назначению и конструктивному исполнению, является НКУ типа MNS iS производства компании ABB на базе выдвижных модулей, предназначенное для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока, а также в качестве щитов станций управления электродвигателями. Интегрирование интеллекта в НКУ на уровне конструктива позволяет использовать широкий набор функций управления, защиты и мониторинга, связь с системой управления верхнего уровня осуществляется по полевой шине с использованием открытых промышленных протоколов Profibus, Modbus и сети Ethernet .
Недостатками описанных технических решений является отсутствие функции диагностирования электроприводной арматуры.
Целью настоящего технического решения является создание низковольтного комплектного устройства, которое будет иметь систему управления исполнительными механизмами, позволяющую осуществлять автоматизацию технологического процесса, контроль состояния оборудования автоматики и реализовывать функции диагностирования электроприводной арматуры.
Поставленная цель достигается за счет конструкции данного устройства.
Устройство комплектное низковольтное распределения и управления, со встроенными системами контроля, управления и диагностирования содержит 11 модулей, каждый типоразмера 1М по высоте (М = 150 мм), и 1/3, 1/2, 1 по ширине. На уровнях 1М, 2М размещен вводный блок 1, предназначенный для ввода питания и распределения электроэнергии внутри шкафа НКУ. Станция ввода-вывода (СВВ) 2 – крейт с дискретными модулями – управляет функциональными блоками 3 и 4.На уровнях 3М, 4М, 11М размещены блоки 3 типоразмера 1/3,на уровнях 5М, 7М, 8М, 9М, 10М размещены блоки 4 типоразмера 1/2.На уровне 6М устанавливается коммутатор 5 (фиг. 1).
СВВ 2 реализует функции управления и сбора сигналов с помощью дискретных модулей:
1. Два модуля подключения питания 6, обеспечивающие электропитание модулей, установленных в СВВ 2.
2. Два интерфейсных модуля 7, обеспечивающих:
связь СВВ 2 с процессором автоматизации, находящимся во внешней стойке управления АСУ;
синхронизацию таймеров текущего времени с внешней стойкой управления АСУ;
выполнение оперативного программного самоконтроля и диагностики;
осуществление загрузки прикладных параметров во внешнюю стойку управления АСУ;
представления информации о неисправностях интерфейсного модуля и каналов подключения к нему.
3. Дискретные модули управления 8 функциональными блоками, обеспечивающие:
ввод дискретных сигналов от датчиков состояния технологических процессов (датчики давления, температуры и пр.) с возможной диагностикой цепей подключения датчиков;
вывод дискретных сигналов от датчиков состояния технологических процессов с контролем значений выходных сигналов и защитой от короткого замыкания;
управление исполнительными механизмами по командам, получаемым по цифровой связи (выдача аппаратных команд управления и прием сигналов обратной связи);
диагностику технического состояния шкафа НКУ за счет использования одного из модулей управления 8.
Отсек СВВ 2 оснащен датчиком положения двери 9 для реализации функции безопасности – управляющему персоналу выдается сигнал о несанкционированном доступе к внутреннему оборудованию шкафа (фиг. 2).
На двери 10 отсека СВВ 2 для обеспечения нормального температурного режима размещена система охлаждения отсека, состоящая из четырех вентиляторов 11 и блока 12, распределяющего на них электропитание и выполняющего сбор данных об отказе вентиляторов 11. Дверь 10 крепится к корпусу шкафа на петли 13, замок 14 закрывается на ключ, что исключает несанкционированный доступ к СВВ 2, дверь 10 имеет смотровое окно 15, расположенное по центру, изготовленное из прозрачного материала (например, из поликарбоната) для визуального контроля состояния модулей, входящих в СВВ 2 (фиг. 3).
Для реализации функции диагностирования в функциональных блоках 3 типоразмера 1/3 шкафа НКУ размещаются измерительные модули встроенной системы электроприводной арматуры (далее – ТС ВСДЭА), состоящие из:
блока преобразователей напряжения 16 (БПН), предназначенного для согласования силы переменного тока питания электропривода с параметрами аналогово-цифрового преобразователя блока обработки и хранения 18;
блока преобразователей тока (БПТ) 17, предназначенного для согласования уровня напряжения переменного тока трех фаз питания электропривода с параметрами аналогово-цифрового преобразователя блока обработки и хранения 18;
блока обработки и хранения (БОХ) 18, предназначенного для преобразования аналоговых сигналов, поступающих от БПН и БПТ, в цифровой код; для обработки, записи и хранения результатов измерения на карте microSD (внутри БОХ); для формирования сигнала «Неисправность» типа «сухой контакт» при обнаружении обрыва цепи питания электропривода запорной арматуры; для обеспечения связи с внешним компьютером по локальной вычислительной сети или USB;
автоматического выключателя 19, обеспечивающего защиту цепей питания от скачков напряжения и токов короткого замыкания;
контактора 20, позволяющего дистанционно включать и выключать силовые электрические цепи (фиг. 4).
В функциональных блоках 4 типоразмера 1/2 шкафа НКУ размещаются ТС ВСДЭА, состоящие из:
блока преобразователей напряжения 16 (БПН), предназначенного для согласования силы переменного тока питания электропривода с параметрами аналогово-цифрового преобразователя блока обработки и хранения 18;
блока преобразователей тока (БПТ) 17, предназначенного для согласования уровня напряжения переменного тока трех фаз питания электропривода с параметрами аналогово-цифрового преобразователя блока обработки и хранения 18;
блока обработки и хранения (БОХ) 18, предназначенного для преобразования аналоговых сигналов, поступающих от БПН и БПТ, в цифровой код; для обработки, записи и хранения результатов измерения на карте microSD (внутри БОХ); для формирования сигнала «Неисправность» типа «сухой контакт» при обнаружении обрыва цепи питания электропривода запорной арматуры; для обеспечения связи с внешним компьютером по локальной вычислительной сети или USB;
автоматического выключателя 19 обеспечивающего защиту цепей питания от скачков напряжения и токов короткого замыкания;
бесконтактного пускателя 21, служащего для коммутации силовых цепей при многократной частоте срабатываний исполнительных механизмов (усиленный режим управления цепью) (фиг. 5).
Питание оборудования ТС ВСДЭА функциональных блоков 3 и 4 реализовано по технологии PoE (Power over Ethernet), позволяющей передавать устройству электрическую энергию вместе с данными через витую пару в сети Ethernet, что дает возможность исключить из состава шкафа дополнительные источники питания и упростить конструкцию шкафа.
Для объединения всех расположенных в функциональных блоках 3 и 4 ТС ВСДЭА в общую сеть передачи данных на уровне 6М устанавливается коммутатор ВСДЭА 5. Электропитание диагностического оборудования осуществляется по PoE от коммутатора ВСДЭА 5, электропитание коммутатора ВСДЭА 5 осуществляется от силовой шины шкафа. Коммутатор ВСДЭА 5 соединен патчкордами со всеми блоками 3 и 4. От коммутатора ВСДЭА 5 до кроссовой оптической коробки проложен оптический патчкорд.
Применение описанных технических решений позволило создать устройство, имеющее систему управления исполнительными механизмами, которая позволяет осуществлять автоматизацию технологического процесса, контроль состояния оборудования автоматики и реализовывать функции диагностирования электроприводной арматуры в одном конструктиве.