Представлена унифицированная локомотивная микропроцессорная система отображения, регистрации и диагностики для электровозов переменного и постоянного тока. Описаны основные аппаратные средства системы и различные варианты их исполнения. Рассказывается о составе оперативно отображаемой информации, режимах просмотра зарегистрированных данных, информационно-справочном обеспечении работы машиниста, звуковом сопровождении аварийных ситуаций и других решениях, направленных на повышение эргономичности системы и надёжности управления.
В настоящее время всё более актуальной становится проблема капитально-восстановительного ремонта с продлением срока службы локомотивов на ремонтных заводах ОАО РЖД. Такой способ удовлетворения потребностей различных железнодорожных компаний в локомотивах довольно развит в мире. Ярким примером капитально-восстановительного ремонта локомотивов может быть опыт ФРГ, где большинство локомотивов серий BR132 (ТЭ109) и BR142 (ТЭ129), построенных в СССР в 1970-1980 годы и не удовлетворяющих современным техническим требованиям, прошли глубокую модернизацию и продолжают эксплуатироваться до сих пор.
Одним из немаловажных направлений модернизации является внедрение различных систем диагностики и мониторинга технического состояния и параметров эксплуатации локомотивов. За последние годы специалистами ФГУП ПКП «ИРИС» была разработана такая система для электровозов ВЛ10 и ВЛ80с, проходящих модернизацию с продлением срока службы.
Основными функциями разработанной системы диагностики технического состояния и параметров эксплуатации электровоза являются следующие:
сбор информации от различных датчиков и систем, в том числе от системы управления;
передача информации между секциями по каналу телесигнализации (ТС) системы управления;
отображение информации на блоке индикации (БИ3) в активной кабине машиниста;
регистрация информации в бесконтактном сменном накопителе (аппаратура энергонезависимого регистратора – ЭР).
Всю информацию, собираемую системой диагностики, можно поделить на две группы (рис. 1):
параметры эксплуатации;
параметры мониторинга технического состояния.
Часть информации, относящаяся к параметрам эксплуатации, отображается на главном кадре блока БИ3 (рис. 2).
Дополнительные кадры блока БИ3 содержат диагностическую и развернутую эксплуатационную информацию. При возникновении аварийной ситуации предусмотрен режим переключения на соответствующий кадр для более полного отображения необходимой информации. Состояние релейно-контактной аппаратуры можно контролировать на специальном кадре, позволяющем оперативно определять синхронность работы секций электровоза (рис. 3). При отсутствии синхронности в работе секций по специальному алгоритму выводится сообщение на главный кадр блока индикации.
Решена проблема отображения токов якорей и напряжений двигателей электровоза. Теперь на главный кадр выводятся максимальный ток и напряжение, и специальным флажком в виде тени стрелки показывается разброс тока и напряжения между двигателями (рис. 2). В идеальном случае флажок отсутствует, а в случае значительного дисбаланса можно легко определить наличие такового, не переключаясь на кадр «Токи и напряжения ТД». Для получения более полной информации и определения, в какой из четырёх секций и на каких двигателях есть недопустимый дисбаланс, используется дополнительный кадр «Токи и напряжения ТД» (рис. 4).
Вся собираемая системой информация в непрерывном режиме накапливается в бесконтактном энергонезависимом регистраторе ЭР, который представляет собой устройство хранения и обработки информации и может быть использован для обмена данными между оборудованием, имеющим контроллеры управления, и вычислительными устройствами.
В состав ЭР входят бесконтактный энергонезависимый накопитель и устройство коммутации (рис. 5). В корпусе накопителя, выполненного в виде съёмной кассеты, размещены микроконтроллер, предназначенный для обеспечения чтения, записи, стирания информации и функционирования последовательного канала связи, флэш-память для долговременного хранения информации и беспроводной оптический интерфейс. Устройство коммутации устанавливает связь с накопителем через беспроводной оптический интерфейс и с контролируемым устройством (вычислительной системой) через последовательный интерфейс. Такая структура регистратора устраняет проблему совместимости со стандартными последовательными интерфейсами, а за счёт применения бесконтактного способа передачи данных от накопителя приводит к упрощению конструкции и значительному повышению надёжности функционирования устройства в целом.
Регистратор ЭР позволяет реализовать операции накопления и протоколирования информации с последующим её считыванием и обработкой. Для данного проекта была разработана аппаратура регистрации с ёмкостью флэш-памяти съёмной кассеты до 512 Мбайт. Такая ёмкость обусловлена необходимостью вести в непрерывном режиме в течение времени до семи суток регистрацию всех событий, происходящих на электровозе, с фиксацией времени каждого события. В условиях депо имеется стационарное оборудование с устройством коммутации, позволяющее переписывать накопленную информацию со съёмной кассеты ЭН1 в персональный компьютер с целью последующей расшифровки и приведения к удобной для обработки и анализа форме. Скорость считывания с накопителя достигает 4 Мбит/с.
В программном обеспечении аппаратуры ЭР предусмотрено несколько режимов расшифровки информации:
режим прокрутки по времени;
режим отображения в виде графика;
режим поиска заданного пользователем состояния некоторых параметров.
Все эти режимы могут быть использованы как службой эксплуатации для анализа действий машиниста, так и службой ремонта для поиска неисправностей. Причём для службы ремонта благодаря возможностям разработанной системы решается проблема поиска так называемых кратковременно возникающих отказов.
С февраля по апрель 2004 года на испытательном кольце ВНИИЖТ успешно прошёл испытания электровоз ВЛ80с-1066 (рис. 6), модернизированный на Новосибирском электровозоремонтном заводе в 2003 году.
Условные обозначения:
Канал ТС — канал телесигнализации;
БИ3 — блок индикации;
ЭР — энергонезависимый регистратор;
АП2 — блок обработки сигналов аналоговых датчиков и преобразования интерфейсов;
РКА — релейно-контактная аппаратура.
Структурная схема системы диагностики электровоза ВЛ80с, показанная на рис. 7, состоит из следующих устройств (в одной секции):
блоки индикации БИ3;
блок обработки сигналов аналоговых датчиков и преобразования интерфейсов АП2;
комплект аппаратуры ЭР (бортовой вариант);
комплект датчиков тока и напряжения.
Блок индикации БИ3 изготавливается в двух вариантах исполнения. В первом варианте применён цветной плоскопанельный электролюминесцентный дисплей фирмы Planar EL640.480-AA1 с диагональю 10,4 дюйма, одноплатный контроллер 6010 фирмы Octagon Systems на базе процессора Intel 386, видеоконтроллер 2430 той же фирмы, звуковой контроллер CMM-HP-EX фирмы Crystal и плата интерфейсов RS-485 и канала ТС (рис. 8а, рис. 9).
Во втором варианте применён полноцветный жидкокристаллический дисплей фирмы Siemens с диагональю 10,4 дюйма и более современный многофункциональный контроллер CPU686E фирмы Fastwel, выполненный на базе процессора GX1 300 МГц, со встроенными звуковым контроллером и видеоконтроллером (рис. 8б, рис. 10). Применение сверхъяркого жидкокристаллического дисплея позволит решить проблему снижения читаемости экрана при прямой солнечной засветке.
Канал RS-485 предназначен для дублирования канала ТС внутри секции. В штатном режиме активный блок БИ3 принимает информацию из своей секции по более быстрому RS-485, а из других – по межсекционному каналу ТС. При отказе RS-485 блок индикации автоматически переключается на канал ТС, соответствующий своей секции. Блок БИ3 конструктивно и аппаратно унифицирован по отношению к блоку БИ1 системы управления электровозов ЭП1 и ВЛ80м. Несколько сот таких блоков находятся в эксплуатации с 1997 года на ряде железных дорог от Кеми до Хабаровска.
Блок БИ3 при возникновении аварийных отключений и срабатывании защитных реле выдаёт речевые сообщения по заданному алгоритму. Возможность звукового сопровождения аварийных ситуаций позволяет помочь машинисту в сложной обстановке принять правильные управленческие решения. Помимо этого программное обеспечение предусматривает возможность просмотра руководств по эксплуатации аппаратуры, а также справочной информации о системах управления и диагностики в текстовом виде, исключая необходимость хранения документации в бумажной форме.
Блок АП2 выполнен в конструктиве системы управления СМЕТ («Система многих единиц телемеханики» – система организации передачи сигналов телеуправления и телемеханики между секциями электровозов) и почти на 90% состоит из унифицированных плат системы управления электровоза ЭП1, что позволило разработать и изготовить его в рекордно короткие сроки. Блок выполняет следующие функции:
приём информации о состоянии релейно-контактной аппаратуры от аппаратуры управления своей секции;
сбор информации от аналоговых датчиков тока и напряжения своей секции;
обеспечение стабилизированного электропитания аналоговых датчиков и аппаратуры ЭР;
передача информации, полученной от аналоговых датчиков, в канал ТС системы управления;
обмен информацией с аппаратурой ЭР в ведущей секции.
До последнего времени на электровозах с системой СМЕТ не была решена проблема информатизации процесса управления и регистрации данных в процессе движения для диагностики технического состояния электровоза и анализа действий машиниста.
Создание системы отображения и регистрации информации позволило не только решить перечисленные проблемы, но и сократить количество приборов на пульте машиниста, улучшить эргономические характеристики пульта и условия работы машиниста (рис. 11). ●
Авторы — сотрудники ФГУП ПКП «ИРИС»
Телефон: (863) 290-7980
Факс: (863) 290-7080
Экономика профилактики: использование Интернета вещей для планирования профилактического обслуживания оборудования
Машины, а точнее, сложные высокотехнологичные установки – станки или другое технологическое оборудование для любой промышленной отрасли представляют собой ценные активы, которые необходимо защищать от повреждений, неисправностей и отказов с помощью надлежащих мер по техническому обслуживанию. В этой статье будет рассмотрен один из примеров создания системы, автоматически контролирующей состояние и время работы машин с последующей отправкой уведомлений о графике профилактического технического обслуживания (ПТО). 23.04.2024 СТА №2/2024 427 0 0Блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы
В статье представлен блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы. Приведены решения на аппаратном и программном уровнях, обоснован выбор средств автоматизации. 23.04.2024 СТА №2/2024 333 0 0Построение цифрового двойника склада металлопроката с использованием искусственной нейронной сети
Изложены методика и результаты эксперимента по применению искусственной нейронной сети для отслеживания перемещений продукции металлопроката на территории цеха. Приведены преимущества такого способа организации цифрового двойника склада. 23.04.2024 СТА №2/2024 306 0 0Горячее резервирование с MasterSCADA 4D и ПЛК Regul R500 на примере АСУ ТП для авиатопливных комплексов
В статье представлено решение для автоматизированного контроля и управления технологическими объектами склада одного из технологических лидеров российской авиатопливной отрасли. Система построена на базе ПЛК REGUL500 с поддержкой горячего резервирования центральных процессоров и программной платформе MasterSCADA 4D с поддержкой резервирования серверов, работы рантайм на операционной системе Astra Linux и синхронизацией данных на программном уровне. Эти составляющие, а также опыт сертифицированного интегратора ООО «ЛИТЭК», позволили создать отказоустойчивую систему управления повышенной надёжности в полном соответствии с современными требованиями стратегии цифровой трансформации. 23.04.2024 СТА №2/2024 442 0 0