1Описание и работа

1.1Описание и работа составных частей

1.1.1Состав уои

• блок компьютера (БК) – 2 шт.;

• блок дисководов (БД) – 1 шт.;

• блок интерфейса внутренней магистрали (БИВМ) – 2 щт.;

• плата входная дискретных датчиков (ПВДД) – 2 шт.;

• блок коммутации дискретных датчиков (БКДД) – 10 шт.;

• блок обработки дискретных датчиков (БОДД) – 2 шт.;

• блок силовых ключей (БСК) – 8 шт.;

• плата выходная силовых ключей (ПВСК) – 1 шт.;

• блок управления силовых ключей (БУСК) – 2 шт.;

• блок обработки аналоговых датчиков (БОАД) – 2 шт.;

• плата входная аналоговых датчиков (ПВАД) – 1 шт.;

• блок обработки частотных датчиков (БОЧД) – 2 шт.;

• плата входная частотных датчиков (ПВЧД) – 1 шт.;

• блок переключения резерва (БПР) – 1 шт.;

• блок каналов связи (БКС) – 1 шт.;

• плата коммутации и защиты питания (ПКП) – 1 шт.;

• блок питания (БП) – 2 шт.;

• блок питания (БП3) – 1 шт.;

• блок питания датчиков (БПД1) – 1 шт.;

• блок питания датчиков (БПД3) – 1 шт.;

• системное программное обеспечение.

Платы входные/выходные имеют на лицевой панели разъемы для подключения УОИ в схему тепловоза.

1.1.2Устройство и работа уои

УОИ представляет собой металлический шкаф (стойка) с дверцей. Внутри стойки в трех крейтах установлены блоки. Блоки могут перемещаться по направляющим и вставляются в разъемы типа 612С DIN 41612, укрепленные на задней части крейтов.

В схему тепловоза УОИ включается разъемами типа 2РМД, расположенными в нижней части стойки. Схема расположения разъемов приведена на Рисунок 1.

Рисунок 1 – Схема расположения разъемов УОИ

Стойка оборудована резисторами, вентиляторами для регулирования температурного режима. Измерение температуры производится термосопротивлением ТСМ 9620 с помощью измерителя температурного (ИТ), входящего в состав системы.

Внутри шкафа поддерживается температура от 0 до плюс 60 ^оС. Регулирование температуры осуществляется включением или выключением резисторов транзисторным ключом из состава БСК УОИ программой. Вентиляторы включаются вручную с помощью тумблера, находящегося в верхнем отделении УОИ.

• УОИ резервировано и состоит из двух одинаковых полукомплектов. Переключение полукомплектов – ручное, тумблером, расположенным в верхней части стойки. Оба полукомплекта принимают информацию; выдает информацию и управляет силовыми ключами один рабочий полукомплект.

На блоке БПР установлены светодиоды индикации неисправностей блоков питания.

При нормальной работе индикаторы светятся ровным светом. При неисправностях свет –

мерцающий.

Размещение блоков внутри УОИ приведено на Рисунок 2.

Рисунок 2 – Размещение блоков в УОИ

Структурная схема УОИ представлена на рисунке 3.

БК предназначен для реализации алгоритмов работы УОИ.

БУСК, БОДД, БОАД, БОЧД управляются сигналами внутренней магистрали, которые вырабатывает БИВМ.

Связь БК с БИВМ и внутренней магистралью осуществляется через каналы параллельного ввода/вывода компьютера PC680 БК.

БИВМ предназначен для гальванической развязки процессора от остального оборудования УОИ и выработки сигналов внутренней магистрали:

• двунаправленной шины данных BD0 … BD7;

• шины адреса BA0 … BA7;

• шины управления BWR, BRD.

Для каждого блока на внутренней магистрали зарезервирован свой оригинальный адрес, который распознается дешифратором, расположенном на этом блоке. Все обращения по внутренней магистрали обязательно сопровождаются адресом.

Команда записи сопровождается сигналом BWR, при этом информация с шины данных записывается в выбранный блок.

Команда чтения сопровождается сигналом BRD, информация с адресуемого блока выдается на шину данных.

БУСК предназначен для управления БСК. Блок принимает информацию с внутренней магистрали о состоянии ключей, хранит ее в регистрах и выдает в БСК. Информация, хранимая в регистрах БУСК, доступна для чтения. Это используется для контроля исправности оборудования. Блок содержит 48 однобитных регистров и может управлять 48 ключами. Выходы регистров БУСК управляют силовыми ключами БСК. Каждый БСК имеет 12 выходных ключей, которые через ПВСК подключаются к схеме тепловоза. Плата ПВСК содержит резистивно-диодные цепи защиты транзисторов БСК от перенапряжения и два разъема (Х9, Х10). Плата предназначена для передачи информации из БСК обоих полукомплектов. Переключение выходов БСК осуществляется коммутацией цепей минус 110В в ПКП.

БОДД предназначен для преобразования сигналов с активным уровнем напряжения 110 В в гальванически разделенные сигналы с уровнем ТТЛ и передачи информации об их состоянии в БК. БОДД имеет 8 входов. Для расширения количества дискретных входов до 160 используются модули БКДД, которые работают под управлением БОДД.

БОДД содержит микроконтроллер, который выполняет последовательный опрос каналов дискретных входов, фильтрацию и хранение полученной информации во внутренней памяти микроконтроллера, а также ее передачу в БК по внутренней магистрали УОИ.

БКДД предназначен для приема двухпозиционных сигналов по 32 каналам с ПВДД, их коммутации и выдачи на вход БОДД по сигналам, вырабатываемым микроконтроллером БОДД.

Две платы ПВДД предназначены для приема двухпозиционных сигналов по 160 каналам с активным уровнем напряжения +110 В с отклонением от минус 30 до плюс 20%. Платы содержат по два разъема (Х5 – Х8) и обеспечивают соединение с пятью БКДД из каждого полукомплекта.

БОАД предназначен для приема 61 аналогового сигнала с датчиков давления, преобразователей измерительных тока и напряжения, датчиков перемещения с параметрами от минус 5 В до плюс 5 В. и выдачи информации по запросу на внутреннюю магистраль. Блок имеет реперные источники положительного и отрицательного напряжения для диагностики исправности блока. Скорость преобразования аналого-цифрового преобразователя (АЦП) – 1,5 мкс, основная погрешность – не более ±1 %.

Выдача информации в БК осуществляется в два обращения. Сначала по шине данных из БК поступает адрес аналогового канала, сопровождаемый сигналом WR, в БОАД коммутируется сигнал выбранного канала на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и по окончанию преобразования информация переписывается на выходные регистры. По второму обращению, сопровождаемому сигналом RD, данная информация выставляется на шину данных внутренней магистрали.

ПВАД предназначена для сопряжения входных сигналов аналоговых датчиков с блоками БОАД обоих полукомплектов.

ПВАД обеспечивает подключение к УОИ 52 датчика.

Для подключения датчиков используются два разъема Х13 (от 4 до 20мА и от минус 5 до плюс 5мА), Х14 (от минус 5 до плюс 5мА) и разъем Х11 (от минус 50 до плюс 50 мА).

БОЧД предназначен для приема сигналов с амплитудой от 10 до 15В и частотой 0,01 ... 4000 Гц по 8 каналам, с основной погрешностью не выше 1% измерения периодов и выдачи информации на внутреннюю магистраль УОИ.

ПВЧД предназначена для сопряжения и фильтрации сигналов, принимаемых с частотных датчиков с БОЧД и выдачи питания на частотные и аналоговые датчики. Плата содержит разъемы Х4 и Х12 для приема сигналов из схемы локомотива (Х12) и питания датчиков (Х4). Плата предназначена для передачи информации в БОЧД обоих полукомплектов.

БПР предназначен для формирования сигналов переключения полукомплектов и контроля всех напряжений, вырабатываемых УОИ. Блок обеспечивает передачу информации о неисправностях питания в БКС по последовательному интерфейсу и индикацию неисправностей питания на лицевой панели блока.

БУВ используется для тепловозов ТЭП70У, 2ТЭ70.

БУВ предназначены для формирования сигналов управления тиристорами, а также для приема информации о режиме работы и угле управления тиристорами с внутренней магистрали от БК. УОИ содержит семь идентичных БУВ, шесть из которых управляют тиристорами шести управляемых выпрямителей УВМ (используются для тепловоза 2ТЭ70), один – тиристорами управляемого выпрямителя БВГ (используется для тепловоза ТЭП70У).

БКС предназначен для сопряжения уровней сигналов шести последовательных интерфейсов стандарта RS232, расположенных на БК, с уровнями сигналов других стандартов.. Все цепи последовательных интерфейсов гальванически развязаны от БК.

ПКП предназначена для подключения к УОИ бортового напряжения питания тепловоза 110 В через разъем Х1 от вольтодобавочного устройства (ВДУ), коммутации шин минус 110 В БСК (разъем Х), защиты блоков питания от перенапряжения, приема напряжения синхронизации для БУВ возбуждения тягового генератора и выдачи управляющих сигналов тиристорам УВВ через разъем Х23.

Блоки питания УОИ предназначены для формирования напряжений, необходимых для функционирования устройства. Питание всех блоков осуществляется от бортовой сети тепловоза с уровнем напряжения 110 В постоянного тока с отклонением напряжения от плюс 20 до минус 30% с сохранением работоспособности и выходных параметров УОИ на тепловозе при кратковременных (от 2 до 3 секунд) просадках напряжения питания до 40% от номинального. Для реализации данного требования все блоки питания УОИ подключены к ВДУ, конструктивно расположенного вне УОИ. Каналы питания гальванически развязаны от входного напряжения и от корпуса с напряжением изоляции не менее 1500В. Пульсации выходного напряжения от пика до пика – не более 1 %.

Блоки питания построены на встраиваемых источниках питания типа «Континент».

БП предназначен для питания БК, БД, БКС, БПР, БИВМ, БУСК, БОДД, БОАД, БОЧД и БУВ.

Источники напряжения БП представлены в таблице 1.

Таблица 1

Выходное напряжение	Ток нагрузки	Потребители
+ 5 В ± 2,5 %	6 А	БК, БД, БКС, БПР, БИВМ
+ 15 В ± 2,5 %	2 А	БСК через БПР
+ 5 В ± 2,5 %	6 А	БИВМ, БУСК, БОДД, БОАД, БОЧД, БУВ, БКС, БПР, БКДД
± 15 В ± 2,5 %	1 А	БОАД, БПР, БУВ

БП3 предназначен для питания выходных каскадов БУВ.

Источники напряжения БП3 представлены в таблице 2.

Таблица 2

Выходное напряжение	Ток нагрузки	Потребители
15 В ± 2,5 %	1 А	БУВ
15 В ± 2,5 %	1 А	БУВ

БПД1 предназначен для питания датчиков LEM, давления, преобразователей измерительных тока и измерителя температуры.

Источники напряжения БПД1 представлены в таблице 3.

Таблица 3

Выходное напряжение	Ток нагрузки	Потребители
± 15 В ± 2,5 %	1 А	Датчики LEM
+ 15 В ± 2,5 %	1 А	Датчики ПН1, давления, ИТ
+ 15 В ± 2,5 %	1 А
± 15 В ± 2,5 %	1 А	Датчики LEM
+ 15 В ± 2,5 %	1 А	Датчики ПН1, давления, ИТ
+ 15 В ± 2,5 %	1 А

БПД3 предназначен для питания датчиков частоты вращения колесных пар и сигнализаторов уровня жидкости.

Источники напряжения БПД3 представлены в таблице 4.

Таблица 4

Выходное напряжение	Ток нагрузки	Потребители
± 24 В ± 2,5 %	0,6 А	Датчики ДПС-У, СУ113РТ.
± 24 В ± 2,5 %	0,6 А

Системное программное обеспечение выполняет следующие функции:

• начальный пуск УОИ и микропроцессорной системы управления (МСУ-ТЭ);

• выполнение прикладного программного обеспечения в течение определенных алгоритмами управления интервалов времени;

• тестирование аппаратных средств УОИ и МСУ-ТЭ;

• сбор и обработку аналоговых, дискретных и частотных входных сигналов, поступающих от систем тепловоза;

• выдачу сигналов управления в системы тепловоза в зависимости от режимов его работы;

• обмен информацией с дисплейным модулем;

• стыковку с контрольно-проверочной аппаратурой (КПА).