Содержание.

Введение 3

1. Описание автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления городской электросетью. 4

2. Описание работы системы 5

3. Подбор элементов и расчет надежности 10

4. Оценка надёжности 21

Список литературы 27

Введение.

В последнее время, в связи с ростом цен на энергоносители, актуальной становится их экономия. Первым этапом процесса экономии энергии является проведение комплексного энергетического обследования объекта (энергоаудит) и разработка на его основе экономически целесообразных мероприятий по экономии энергии. Данные мероприятия разрабатываются для каждого отдельного типа потребителя энергии: отопление, технология, освещение, вентиляция и т.п. Производится анализ состояния систем энергопотребления.

Система освещения является весомым потребителем электроэнергии, особенно в промышленных помещениях (до 80%). Поэтому применение разрабатываемой системы приобретает большое значение.

Наиболее важным фактором является то, что освещение должно позволять работниками выполнять свою работу безопасно, эффективно и в условиях комфорта, без стрессов и утомления. Хорошее освещение создает приятную окружающую среду и помогает создать правильную атмосферу. Освещение должно быть энергетически эффективным и потреблять минимум электроэнергии для поддержания необходимого уровня освещенности.

1. Описание автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления городской электросетью.

Разрабатываемая система предназначается для контроля и управления городской электросетью.

Система контроля и управления городской электросетью выполняет следующие функции: (далее СДКУ)

• Приём электрической энергии и распределение её по различным объектам (жилым домам, предприятиям и т.п.) с помощью распределительных пунктов;

• получение и обработка сигналов;

• сбор и обработка, сохранение поступающей информации, поступившей и в единой базе данных;

• формирование отчетов и выдачу их на экран монитора.

Введение системы привело к улучшению следующих технико-экономических показателей:

• уменьшение потребления электроэнергии;

• повышению качества работы персонала за счет увеличения освещенности промышленного помещения.

Назначение:

Система предназначена для сбора и учета данных об освещенности промышленного помещения. Данная система занимается:

• сбором, запоминанием данных, их формированием в единую базу данных;

• производит сравнение состояния освещенности помещения по сравнения с предыдущими данными, с последующей обработкой и выдачей результата об изменении освещенности помещения;

• выдачу на экран монитора информации, архивирование и выдачу данных об освещенности помещения за последний год.

2. Описание работы системы

Состав системы:

Предлагаемая система содержит: Модем USR Courier V90 RUS ext, контроллер SIMATIC S5-100U, одноплатная микро-ЭВМ, специализированный канальный адаптер (СКА).

Компьютер верхнего уровня с технологическим оборудованием, включающим модемы и телефонный кросс на 16 пар, установлен в помещении технического персонала АСУ, а при построении АРМ диспетчера использован обычный офисный компьютер. Обмен между этими компьютерами осуществляется по локальной вычислительной сети Ethernet. Таким образом, в состав СДКУ был сформирован средний уровень – приёмо-передающая станция («ППС old»), осуществляющая информационно-технологическую связь. На двух РП(распределительные пункты) были демонстрированы устройства ТМ-322,вместо которых установлены контроллеры, разработанные на базе устройств МicroPC. На среднем уровне в качестве новой «ППС new» применён промышленный компьютер повышенной надёжности Advantech на базе отказоустойчивого шасси IPC-610 и процессорной платы PCA-6153 (Pentium MMX, 166 МГц). Дополнительно в этом компьютере размещена плата мультиплексора С168 на 8 последовательных портов RS-232С, к которым подключены универсальные модемы Courier US Robotics. Количество COM-портов, а соответственно, и модернизируемых РП может быть увеличено до 32 с помощью установки ещё трёх плат С168. Компьютер фирмы Advantech с помощью платы сетевого адаптера также подключён к локальной сети Ethernet. Таким образом, на среднем уровне СДКУ одновременно находятся в работе две приёмо-передающие станции «ППС old» и «ППС new», входящие в состав АРМ инженера АСУ. В результате такого решения была создана аппаратно-программная база для дальнейшей модернизации всей системы без нарушения технологического процесса. Переключение РП со старой системы на новую осуществляется простой перекоммутацией телефонной пары с «ППС old» на модем Courier, после чего производится программирование РП на приёмо-передающей станции «ППС new». Программирование задач контроля и управления для новой части СДКУ выполняется на базе инструментальной системы Trace Mode 4.25. Связь с контроллерами МicroPC осуществляется по протоколу M-Link, встроенному в Trace Mode.

Связь АРМ диспетчера с АРМ инженера АСУ производится по протоколу локальной сети Ethernet под управлением ОС Windows 95. При этом на АРМ диспетчера одновременно функционируют две задачи: программное обеспечение Trace Mode, поддерживающее сетевой обмен с компьютером «ППС new», и прежняя система программирования, обеспечивающая сетевой обмен с компьютером «ППС old». Переключение одной системы на другую осуществляется на компьютере АРМ диспетчера с помощью клавиатуры. После поэтапного подключения к новой СДКУ трёх РП, управляемых контроллерами МicroPC, была поставлена задача перевода под управления новой системы и тех РП, на которых установлены контроллеры SIMATIC S5-100U.

Решение этой задачи усложнялось необходимостью разработки специального программного драйвера для связи Trace Mode 4.25 с контроллерами SIMATIC S5-100U. Драйвер обеспечивает обмен по протоколу 3964R, стандартному для контроллеров фирмы Siemens. В нём реализованы функции приёма дискретных и аналоговых сигналов, а также передачи команд управления. Обмен с контроллерами SIMATIC ведётся параллельно по всем задействованным портам и независимо от обмена с контроллерами МicroPC. Для обеспечения настройки системы была разработана специальная программа конфигурирования драйвера, позволяющая настроить адреса последовательных портов, скорость связи, а также параметры обмена по протоколу 3964R. Таким образом, на данном этапе модернизации новая СДКУ обеспечивает информационно-технологическую связь с шестнадцатью РП, десять из которых выполнены на базе устройств ТМ-322 и находятся под управлением приемо-передающей станции «ППС old» и шесть (три на базе устройств МicroPC и три на базе контроллеров SIMATIC) – под управлением новой приёмо- передающей станции «ППС new». Система СДКУ среднем и верхнем уровнях автоматизации выполняет следующие функции:

• отображение мнемосхемы РП;

• визуализацию дискретных сигналов (сигнализация состояния масляных выключателей и оборудования релейной защиты и автоматики);

• визуализацию аналоговых сигналов (значение токов в фидерах и отходящих линиях и напряжений на шинах РП);

• оповещение диспетчера при изменении значений дискретных сигналов, при нарушении линии связи, а также при выходе значений аналоговых сигналов за установленные пределы;

• отображение текущих и ретроспективных данных об аналоговых сигналах в виде графиков;

• ведение архива отчётов о тревогах, вызванных изменениями значений дискретных сигналов или выходом параметров аналоговых сигналов за допустимые границы;

• ведение архива аналоговых сигналов;

• выдачу на РП сигналов управления (включение/отклонение МВ) по команде диспетчера с запросом поддержания исполнения.

Применение в составе модернизированной структуры СДКУ контроллеров МicroPCиSIMATICпозволяет обеспечить практически непрерывный контроль (время цикла опроса 1 с) как дискретных, так и аналоговых сигналов, что создаёт условия для объективного анализа аварийных ситуаций на РП по архивным значениям тока нагрузки в фидерах и отходящих линиях.

Структурная схема системы

Условные обозначения:

ETHERNET – локальная вычислительная сеть

ППС old - приёмо-передающая станция старая

ППС new - приёмо-передающая станция новая

АРМ инженера – рабочее место инженера

М - модем

ТМ – комплект устройств телемеханики (непрограммируемые)

СКА-специализированный канальный адаптер

ПЭВМ – промышленный компьютер

РП - распределительные пункты

3. Подбор элементов и расчет надежности

3.1. Модем USR Courier V90 RUS ext.

Аналоговый корпоративный модем U.S. Robotics V.Everything является наилучшим выбором для пользователей, которым нужны безопасные, надежные, гибкие соединения по коммутируемым или двухпроводным арендованным стандартным телефонным каналам сети общего пользования (ТФОП), по выделенным каналам с двухпроводным окончанием или физическим парам кабелей связи. Он обеспечивает асинхронный или синхронный режим взаимодействия с источником/приёмником информации. В асинхронном режиме модем практически взаимодействует с любым компьютером, имеющим стандартный порт RS-232. В синхронном режиме модем может взаимодействовать с любым компьютером или оборудованием, имеющих синхронный порт RS-232. Этот внешний модем защитит ваш бизнес от случайного разрыва соединений, медленной доставки информации, от неприятностей из-за попытки нарушения информационной безопасности.

Производитель: U.S.Robotics

Модель: V.Everything 56K

Тип: dial-up модем

Исполнение: внешнее

Протоколы модуляции:

V.90, МСЭ V.34, V.32 terbo на 19,2 Кбит/с (21,6 Кбит/с между модемами V.Everything с ASL), МСЭ V.32 bis, HST

Интерфейс подключения: RS-232 (COM порт)

Прием данных: 56 Кбит/сек

Передача данных: 33.6 Кбит/сек

Протоколы взаимодействия с факсами:

МСЭ-Т V.17 на 14,4 Кбит/с МСЭ-Т V.29 на 9600 бит/с МСЭ-Т V.27 ter на 7200 бит/с EIA/TIA классы 1 и 2.0, группа III

Протоколы сжатия и коррекции ошибок:

Защита от ошибок - МСЭ-Т V.42, MNP 2-4 Сжатие данных - МСЭ-Т V.42 bis, MNP 5

Обновление микропрограмм: есть

Дополнительные возможности:

Асинхронный или синхронный режим взаимодействия с источником/приёмником информации

Питание:

осуществляется посредством универсального адаптера питания (100В - 240В)

Поддержка ОС:

Windows NT 4.0/5.0, Windows 98, Windows 95, Windows 3.x, Windows 2000, Windows ME, DOS, Macintosh, UNIX, Linux

Комплектация: телефонный шнур RJ-11 универсальный адаптер питания (100В - 240В) интерфейсный кабель RS-232 комплект документации (Руководство по вводу в действие, Карточка со справочной информацией, CD-ROM Corporate Connections)

Программное обеспечение в комплекте:

Коммуникационная программа RapidComm для передачи факсов и данных (для Windows NT 4.0/2000/98/95/3.x) Коммуникационная программа MacComCenter для передачи факсов/данных для Macintosh 7.1 или более поздних версий и другие программы

Габариты:

(Ш х Г х В): 15,9 х 25,75 х 3,3 см.

3.2. Технические характеристики контроллера S5-100U

Стандартная профильная шина

35-мм стандартная профильная шина служит для непосредственного крепления:

центральных модулей

блоков питания

модулей подключения

шинных модулей

Шины поставляются длиной от 483мм до 2м

Центральные модули

Необходимы при комплектации контроллера.

Состоят из:

управляющего блока

внутреннего блока питания, предназначенного также для периферийных модулей. Максимальный выходной ток 1 А.

Внутреннее ОЗУ для программ

Разъем для подключения программатора или устройства обслуживания

Разъем для блока питания (АС 115/230В, DC 24В)

Разъемные линии шины для подключения первого шинного модуля

Отсека буферной батареи для внутреннего ОЗУ для программ

Для моего случая выберем CPU 102 со следующими характеристиками:

Функции:

Двоичные операции, скобочные операции, запись в память, вычисления, специальные функции и т.д.

ОЗУ для программ 4 кб

Модуль памяти 4 кб

Время обработки для 1024 двоичных операций 7 мс

Таймеры 0.01-9990 сек 32

Меркеры 1024, из них 8 реманентных

счетчики 32, из них 8 реманентных

Адресуемые цифровые входы/выходы 448

Адресуемые аналоговые входы/выходы 16

Конструктивные возможности

До 4 рядов, макс. 32 периферийных модуля

Возможности сопряжения SINEC L1

программирование STEP 5