Диплом Маши / Устройство сбора данных УСД

Устройство сбора данных УСД-05

Интеллектуальное устройство сбора данных (УСД-05) предназначено для работы в составе системы SCADA "СИСТЕЛ" в качестве устройства нижнего уровня. Устройство обеспечивает сбор данных на объекте, управление коммутационным оборудованием, обмен данными с верхним уровнем системы SCADA по каналам телемеханики. В качестве базового протокола для обмена данными между устройствами КП и ПУ используется протокол HDLC.

УСД-05 выполняет следующие функции:

• ввод текущих измерений (ТИТ) с привязкой ко времени. Разрядность 12 бит;

• ввод телесигналов (ТС) с привязкой ко времени ;

• телеуправление (ТУ) двухпозиционными объектами с предварительной командой выбора объекта телеуправления;

• ввод интегральных телеизмерений (ТИИ).;

• коррекцию времени внутренних часов по сигналам с верхнего уровня;

• удаленную установку и контроль апертуры фильтрации ТИТ по каждой группе измерений;

• формирование и хранение архива глубиной до 100 событий для каждой группы ТС и ТИТ с метками времени;

• выдачу невостребованного архива на верхний уровень при восстановлении канала связи;

• диагностику работоспособности устройства и его автоматический рестарт с использованием сторожевого таймера.

Наличие микроЭВМ с энергонезависимой памятью ёмкостью 128 Кбайт позволяет обеспечивать реализацию функций учёта электроэнергии:

• вычисление и хранение значений потребленной электроэнергии за различные интервалы (30 мин, сутки, месяц, квартал) по каналам учета в энергонезависимой памяти;

• вычисление и хранение показаний счетных механизмов ПИП по каналам учета в энергонезависимой памяти;

• вычисление и хранение архива получасовых показаний счетных механизмов ПИП за последние 10 суток по каналам учета в энергонезависимой памяти;

• установка параметров и начальных показаний ПИП по каждому каналу учета электропотребления;

• формирование посылок для автоматического формирования файлов архива получасовых показаний счетных механизмов ПИП помесячно в директориях ЭВМ верхнего уровня;

Обмен данных с верхним уровнем осуществляется в режиме спорадической, циклической и по вызову передачи данных в соответствии с протоколом HDLC. В случае отсутствия связи с верхним уровнем обеспечивается автоматический переход устройства в режим циклической и спорадической передачи текущей информации, формирование архивов. При восстановлении канала связи обеспечивается восстановление предыдущего режима обмена.

Обмен данными между устройством КП и системой сбора данных верхнего уровня осуществляется по уплотненным ВЧ и проводным каналам связи, по четырёхпроводным или двухпроводным физическим линиям связи в симплексом, полудуплексном и дуплексном режимах. Скорость передачи данных может составлять 100, 200, 300, 600, 1200 (и более до 9600) бит/с, но в большинстве случаев определяется пропускной способностью канала связи. В состав устройства может включаться телемеханический модем. Его входные и выходные линейные цепи обеспечивают гальваническую развязку устройства и каналообразующей аппаратуры.

Состав и информационная емкость устройства

УСД-05 построено на основе микроЭВМ, реализованной в конструктиве micro PC на базе микропроцессора Intel 80188. Устройство включает процессорный модуль и до 7-ми модулей ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, объединяемых системной шиной ISA. В качестве основных модулей ввода-вывода используются:

• 96-ти канальный модуль ввода-вывода дискретных сигналов, который группами по 8 каналов можно программировать на ввод или вывод информации;

• 32-х канальный модуль ввода аналоговой информации, который представляет собой 12-ти разрядный АЦП.

В качестве интерфейсных модулей ввода-вывода используются:

• 32-х канальный модуль согласования аналоговых сигналов, который обеспечивает согласование уровней напряжения в каждом канале.

• 24-х канальный модуль (включает в себя 24 индивидуальных модуля) гальванической развязки внешних цепей ТС и ТИИ и соответствующих дискретных входов устройства. Внешние цепи типа "сухой контакт" питаются от индивидуального внутреннего источника +12В (полная развязка).

• 24-х канальный модуль телеуправления. Содержит 24 реле, каждое из которых замыкает своим контактом внешнюю цепь.

Информационная емкость типового устройства КП, смонтированного в напольном шкафу, составляет 64 ТИТ, 192 ТС и 24 ТУ. Кроме того, обеспечивается возможность организации 24 каналов учета (КУ) потребленной электроэнергии с вычислением параметров электропотребления для каждого КУ. Допускается компоновка устройства модулями ввода-вывода в произвольных сочетаниях. В результате обеспечивается информационную емкость устройства в соответствии с конкретными потребностями заказчиков.

Примеры возможных вариантов устройств с различной информационной емкостью приведены в таблице.

Обозначение	Кол-во ТИТ	Кол-во ТС	Кол-во ТИИ	Кол-во каналов ТУ/  объектов ТУ
УСД-05.1262.П	64	120	24	48(16)
УСД-05.1293. П	64	192	24	72(24)
УСД-05.1163. П	32	120	24	72(24)
УСД-05.0222. Ч	64	48	0	48(16)
УСД-05.0141. П	32	96	0	24(8)

Для управления исполнительными механизмами оперативных переключений (с помощью команд телеуправления) УСД-05 оснащается блоком промежуточных реле БПР-8 (в устройстве используется принцип предварительной выборки объектов управления и возможность дистанционного тестирования контактов реле БПР-8).

Программное обеспечение

Программное обеспечение устройства включает в себя ядро операционной системы реального времени, драйверы модулей ввода-вывода (программы ввода/вывода измерительной и управляющей информации), программы обработки информации (фильтрации, достоверизации), программы, обеспечивающие автоматизированный учёт и контроль электроэнергии, а также программы, реализующие обмен данными с верхним уровнем системы (ПУ). В состав программного обеспечения входят также программы диагностики и контроля работоспособности устройства, программа автоматического перезапуска, инициируемая сторожевым таймером ("watch dog" timer) с интервалом 50 мc, а также интерфейс с мобильным АРМом телемеханика. Программа автоматического перезапуска обеспечивает восстановление работоспособности устройства после сбоев, вызванных некорректной работой аппаратуры, программного обеспечения и пропаданием питания.

Передача данных

Передачу данных может осуществляться через последовательные порты процессорного модуля в асинхронном режиме с использованием HDLC протокола на канальном уровне в режиме спорадической, циклической передачи данных или по запросам с верхнего уровня и может производиться по двум независимым (основному и резервному) каналам связи. При пропадании обратного канала устройство переходит в режим циклической передачи текущей информации и начинает записывать события в буферную память. После восстановления обратного канала устройство возвращается к спорадической передаче данных.

Сопряжение с другими устройствами

Устройство КП УСД-05 может сопрягаться с локальными контроллерами, например микропроцессорными счетчиками Альфа (фирмы АББ), по последовательной магистрали RS-485. При этом обеспечивается прозрачный режим передачи информации (в частности, из памяти счетчиков) по каналам телемеханики на верхний уровень системы.

Конструктивное исполнение

Устройство УСД-05 относится к устройствам с централизованной структурой и, в зависимости от информационной емкости и требований заказчика, компонуется в металлических напольных или навесных шкафах с габаритными размерами 1500х600х320 мм или 808х600х320 мм (напольное исполнение шкафов) и 600х600х320 мм (навесное исполнение). Обслуживание напольных шкафов двустороннее, навесных - одностороннее.

Условия эксплуатации

Устройство предназначено для эксплуатации в условиях холодного и умеренного климата: Класс Б4 - закрытые помещения с обогревом и (или) охлаждением, рабочие температуры окружающего воздуха - 0С°...+50С°, относительная влажность - 5%...95%. Класс С1 - размещение под крышей, аппаратура защищена от воздействия прямых солнечных лучей, дождя и других осадков, ветровой нагрузки и т.п., рабочие температуры окружающего воздуха -25С...+55С°, относительная влажность - 5%...100%.