ИНДУСТРИАЛНО АВТОМАТИЧНО ПРЕЛЕЗНО УСТРОЙСТВО ВЕРСИЯ 2 /ИАПУ2/

ИАПУ2 е предназначен за изграждане на нови АПУ в индустриални клонове. Базиран е на безопасен програмируем логически контролер PLCnext. Включва дистанционно управление и обвръзка с гара по оптика. Функционалността на апаратурата е съобразена с изискванията на ТС ЖИ-002-2005.

 

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ

Прелез е мястото на пресичане на едно ниво на ЖП линия с път за автомобили. Автоматични прелезни устройства АПУ (Фигура 1) са предназначени за сигнализиране и охрана на пътните превозни средства (ППС) при предстоящо преминаване на железопътно возило през прелеза и подаване на информация към машиниста за задействаното АПУ.

Фигура 1

За използване в индустриален клон е разработен специфичен вариант на АПУ – Индустриално АПУ версия 2 ИАПУ2, базирано на безопасен индустриален контролер PLCnext.

Функционалността на ИАПУ2 е съобразена с изискванията на ТС ЖИ-002-2005. Апаратурата работи по алгоритъм с точкови датчици или броячи на оси. Позволява обвръзка с релейна гарова централизация и табло за далечна информация ТДИ, включително по оптична линия. Добавена е възможност за управление на маневрени сигнали МС (Фигура 2).

Фигура 2

МС известяват машиниста за състоянието на прелеза, като при отворен прелез светят забранително с една синя светлина. При затваряне на прелеза МС свети разрешително с една бяла светлина. При повреда на ИАПУ всички сигнали угасват.

Апаратура ИАПУ2 е предназначена за изграждане на нови АПУ в индустриални клонове или привеждане на съществуващо АПУ в съответствие с изискванията на „Наредба № 17 за регулиране движението по пътищата със светлинни сигнали“.

ТЕХНИЧЕСКИ ПАРАМЕТРИ

  • Входно напрежение – 220 +20% -30% V АС (154÷264 V АС).
  • Честота на мигане на червените светлини на СПШ – 60 ± 5 (120 ± 10) мигания / min.
  • Честота на мигане на жълтите светлини на ПСПШ – 60 ± 5 мигания / min.
  • Честота на мигане на бялата светлина на СПШ – 30 ± 5 мигания /min.
  • Честота на мигане на бялата светлина на ППС – 60 ± 5 мигания / min.
  • Изолационно съпротивление между електрически вериги, несвързани помежду си, както и между всички тоководещи части и корпус при нормални климатични условия – 55 MΩ.
  • Изолационно съпротивление между електрически вериги, несвързани помежду си, както и между всички тоководещи части и корпус при относителна влажност на въздуха 80% и температура 25оС – 2,5 MΩ.
  • Електрическа якост на изолацията между тоководещите части и корпус – 1000V/50Hz, съгласно БДС EN60439:2002.
  • Работен температурен диапазон: – 25 оС ÷ + 60оС.
  • Ниво на безопасност на логическия контролер – SIL3 (Приложение 3).

 

СЪСТАВНИ ЧАСТИ

ИАПУ2 е съставена от взаимно свързани съставни части (Фигура 3):

  • Безопасен логически контролер с Profinet разширение за ТДИ.
  • Електронен интерфейс към сигналите.
  • Хибриден интерфейс към БМ, ТДИ, пътни датчици и обвръзка.
  • Пулт на ТДИ по Profinet (оптика).
  • Токозахранване.
  • Репартитор.

Фигура 3

БЕЗОПАСЕН ЛОГИЧЕСКИ КОНТРОЛЕР

Индустриалните безопасни контролери от серията PLCnext на Phoenix Contact обединяват функционалност и гъвкавост. Модулът SPLC 1000 отговаря за безопасните операции (Фигура 4). Управляват безопасни входове и изходи по протокол PROFISafe.

A picture containing diagram, text, plan, parallel Description automatically generated

Фигура 4

Позволяват разширение на броя на вход/изходите посредством добавяне на допълнителни модули, свързани посредством локална шина или Profinet. Входно изходните параметри са подходящи за директен интерфейс с релейна апаратура и безконтактно функционално управление на МУКС2. Дава възможност за интегриране към конкретни външни устройства със съвместими интерфейси. Конфигурирането на контролера се осъществява с фирмения софтуер PLCnext Engineer. Контролерът притежава сертификат за ниво на безопасност SIL3 по стандарта IEC 61508 на хардуера и софтуера (Приложение 3).

Входния модул чете високо отговорно първокласна информация (състоянието на фронтови контакти на първокласни релета), посредством тактови импулси. Противофазните тактови импулси UТ1 и UT2 (Фигура 5) се генерират от входния модул и се контролират хардуерно. Използва се препоръчаната от производителя схема.

Фигура 5

При едноканално четене на фронтов контакт на първокласно реле с тактов сигнал UT1 се гарантира достоверността на информацията. Разпознава се късо съединение между вход и захранване положителен/отрицателен полюс или между вход и вериги работещи с тактов сигнал UT2.

Безопасните изходи разрешават светенето на разрешителните показания на СПШ и ППС, също така се ползват при необходимост за първокласна обвръзка с гара.

ЕЛЕКТРОНЕН ИНТЕРФЕЙС

Модули за управление и контрол на сигнали МУКС2, подредени в касета, обвързани с безопасния PLC и сигналите СПШ, ПСПШ, ППС и МС.

МУКС2 (Фигура 4) е микропроцесорен модул за управление и контрол на светлинни сигнали в АПУ, съобразен с изискванията на ТС ЖИ-002-2005. Конфигурира се за различни режимни на работа, като подържа лампи и сигнални модули CVE-LED/STARLED2 на La Semaforica srl. Предлага възможност за обвръзка с PLC или релейна логика.

Контролът на светене се осъществява посредством динамично отчитане на консумираната мощност и сравняване с предварително зададени параметри за съответния тип LED модул. Това позволява да се установи късо съединение в изхода, повреден LED модул или LED модул с намалена осветеност.

 

Фигура 6

За управление и контрол с минимални загуби на отдалечени сигнали (например ППС) се използва трансформаторна обвръзка и преобразуване от 24VDC на 220V AC.

Текущата версия на хардуера е надградена до 2.51, което включва:

  • Микроконтролер с високо бързодействие – 64 MHz.
  • Разширен обхват на входното напрежение до 60V DC за канал.
  • Два/четири независими канала за директно управление и контрол на двунишкови лампи или светодиодни модули.
  • Галванично отделени входове и изходи за управление и контрол.
  • Два релейни информационни изхода за състоянието на всеки канал.
  • Два програмируеми първокласни изхода.
  • Частична обратна съвместимост с по-старите версии.

Текущата версия на фирмения софтуер е надградена до 2.60, което включва:

  • Режим за директно управление на светенето от PLC.
  • Нова, интуитивна индикация на състоянията.

ИНДИКАЦИЯ

За индикацията на състоянията на модула се използват два светодиода монтирани на фронталния панел, които могат да бъдат със зелен, жълт или червен цвят. Индикацията работи в два режима посочени в документацията на модул МУКС2.

НАСТРОЙКА

Настройката на модула МУКС2 за съответния режим на работа се задава статично, посредством микропревключвателя (SW1). Режимите за конфигуриране са посочени в документацията на модул МУКС2.

ТОКОЗАХРАНВАНЕ

Токозахранването е предвидено да осигурява стабилна работа на PLC и електронни интерфейсни модули за управление на сигнали. Разработено е модулно токозахранване, позволяващо гъвкава конфигурация спрямо спецификата на конкретното АПУ.

Модулното токозахранване е изградено от следните модули:

  • Токоизправител – подбира се според консумацията на АПУ и типа на използваната акумулаторна батерия АБ. Използват се индустриални импулсни токоизправители с висок КПД, широк работен диапазон на входното напрежение и висока надеждност.
  • Акумулаторна батерия АБ – работи в буферен режим, като постоянно се зарежда от токоизправителя с препоръчаното от производителя напрежение в режим подзаряд (float). Подбира се в зависимост от типа на прелеза и наличието на допълнителни консуматори, като повторители или БМ.
  • Блок защита батерията – контролиращ напрежението върху АБ и изключващ товара при достигане на долна граница, с цел предпазване на АБ от дълбок разряд.
  • DC/DC конвертор за галванично разделяне на АБ от консуматорите. Основно приложение е захранване на PLC и респективно интерфейса към външните съоръжения с константно напрежение 24 V DC (независимо от напрежението на АБ), което гарантира стабилна работа на системата, като цяло.

Базовата конфигурация на модулното токозахранване (Приложение 3) включва: токоизправител 220 VАС / 24 VDC, акумулаторна батерия 24 V за резервиране на захранването.

Модулността и подбора на компоненти за токозахранване е с цел постигане на максимално КПД, което е възможно само в определена работна точка от характеристиката на отделните компоненти.

ПУЛТ НА ТДИ ПО PROFINET (ОПТИКА)

Пултът на ТДИ се намира при дежурния ръководител в гарата или в прелеопазачницата. Съдържа отдалечени входно/изходни модули и пулта – бутоните, светодиодните индикатори, електро-механичния брояч и зумерът. Логиката за светлинна индикация и звукова сигнализация е реализирана като конфигурация в логиката на безопасния контролер на АПУ. Посредством отдалечени изходни модули директно се управляват индикациите, зумера и релетата за обвръзка с гарата.

Бутон далечно отваряне БДО е пломбируем бутон с фиксация, притежава контактна система с два контакта (нормално отворено NO и нормално затворен NC, които са свързани към два входа на PLC). Към бутон БДО е свързан електо-механичен брояч. При всяко натискане на бутон БДО брояча отброява. Състоянието на бутон БДО се следи за достоверност от контролера по два канала с антивалентна логика.

При състояние на АПУ „Затворен, без повреда“ или „Повреда“ командата за далечно отваряне се изпълнява, ако контролера е работоспособен. При друго състояние на АПУ командата за далечно отваряне се игнорира (не се изпълнява), до промяна на състоянието на АПУ.

ФУНКЦИОНИРАНЕ НА АПАРАТУРАТА

Централната логика на работа на апаратурата е конфигурирана в безопасен индустриален контролер PLCnext, съобразно изискванията на ТС ЖИ-002-2005. Спрямо състоянието на точковите пътни датчици (например КЕРВ), бутон далечно отваряне БДО на ТДИ и състоянието на външните съоръжения се определя логическото състояние на прелеза дадено в Таблица 1.

Информацията от пътните датчици се следи двуканално.

Таблица 1

Състояние Състояние на съоръженията
1. Защитно – при неработоспособност на контролера или повреда.
  • Всички изходи на контролера са в неактивно състояние.
  • Всички сигнали са неосветени.
  • БМ са във вертикално положение.
2. Отворен с БДО и работоспособен.
  • Всички сигнали са неосветени.
  • БМ са във вертикално положение.
3. Нормално състояние – Отворен и работоспособен.
  • Мига бяло на СПШ с 30 импулса в минута.
  • БМ са във вертикално положение.
  • ППС са неосветени.
4. Затворен и работоспособен.
  • Мигат алтернативно двете червени на СПШ с 60 или 120 импулса в минута. При наличност на ПСПШ те мигат с 60 мигания в минута.
  • ППС по съответния път от съответното направление мига с 60 импулса в минута.
  • БМ са в хоризонтално положение.
5. Преминал влак и работоспособен.
  • СПШ е неосветено.
  • ППС по съответния път от съответното направление е неосветено.
  • БМ са във вертикално положение.
  • Контролен таймер отброява време за освобождаване на АПУ.

Логиката на действие на устройството е реализирана софтуерно. Безопасният логически контролер е конфигуриран посредством FBD /функционални блок диаграми/. Контролера е защитен от нерегламентиран достъп до конфигурацията с парола.

Управлението и контрол при светене на СПШ, ПСПШ, ППС и МС се осъществява от модули МУКС2, разположени в касета на блок електронен БЕ. Всички модули МУКС2 са идентични и се различават само в положението на ключетата на микропревключвателя за конфигуриране, според предназначението си. Всеки един модул е предвиден за обвръзка към до четири фара.

За управление и контрол на LED сигналите в БЕ се предвиждат:

  • Един модула МУКС2 за двете червени на СПШЛ и двете червени на СПШД.
  • Един модула МУКС2 за белите на СПШЛ и СПШД, включително за съответния повторител, според заданието.
  • Един или МУКС2 за двете ППС.

Безопасния логически контролер управлява и контролира работата на модулите МУКС2. Модул МУКС2 следи параметрите на светене на всеки един от LED фаровете и при нарушени параметри подава към контролера информация за неизправност или повреда.

Командата за светене на бяла (мигаща) на СПШ, ППС и МС се потвърждава допълнително от безопасния контролер, чрез подаване на захранване към съответната силова веригата на модул МУКС2, управляващ белите. Реализира се логическа проверка на работоспособността на АПУ при разрешение за активиране на сигнално показание „бяла мигаща“ на СПШ или ППС.

Работата на модулите МУКС2 и управлението им от контролера е синхронно. Управляващото въздействие от контролера към модулите МУКС2 представлява директно. Миганията се генерират от безопасния контролер.

При промяна на състоянието на прелеза контролера въвежда междинно състояние на не осветено СПШ, преди промяна на показанието на СПШ. Това е направено за да не се допусне едновременно светене на бяла и червена светлина, което е нерегламентирано показание на СПШ.

За светене на бялата светлина на СПШ контролерът генерира честота 30±5 мигания/min и съотношение на импулс/пауза 1:1 ± 10%. Контролерът генерира честота 60±5 мигания/min и съотношение импулс/пауза 1:1 ± 10% за светене на червените светлини на СПШ и жълтите светлини на ПСПШ. При двупътно АПУ контролерът позволява генериране на честота 120±10 мигания/min и съотношение импулс/пауза 1:1 ± 10% за светене на червените светлини на СПШ.

Контролерът се обвързва към пътните датчици, БМ, сигналите и другите външни съоръжения през съответните интерфейси изведени на общ репартитор.

Състоянието на контролера се визуализира със светодиоди, разположени на лицевия панел на съответните входно/изходни модули. Светодиодът свети при логическо състояние 1 – активен изход (24V) или наличие на напрежение на входа. При логическо състояние 0 светодиодът не свети. Светодиодът мига при грешка.

При стартиране на системата се изпълнява режим на начална инициализация. През това време изходите не са активни – липсва индикация.

При наличие на обвръзка на прелеза с гара ТДИ-пулт се обвързва с релета УБС и УАПУ. Състоянието на реле УАПУ се чете двуканално и се транслира безопасно към контролера на прелеза по протокол Profisafe. Реле УБС се свързва към безопасния изход на контролера и се активира от резултата на логиката проверяващи условията за безопасност в АПУ.

Системата за обвръзка притежава безопасно поведение при отказ, което се изразява в гарантирано отпадане на изходите. Тези изходи се използват за управление на реле УБС. При повреда на контролера (несиметричен отказ – отпадане на изходите) и обезточване релета УБС.

Индикациите на ТДИ-пулта, звуковата сигнализация и манипулациите с бутоните са идентични със съществуващите ТДИ при релейни АПУ и не се изисква специално обучение на персонала.

Визуализират се състоянията на АПУ описани в Таблица 2:

Таблица 2

Състояние на прелеза Състояние на ТДИК-пулт
Отворен, изправен. Свети зелен светодиод ЗС. При преминаване в това състояние кратковременно (3 s) звъни зумер.
Затворен, без повреда. Свети червен светодиод ЧС. При преминаване в това състояние кратковременно (3 s) звъни зумер.
Отворен, неизправност. Мига зелен светодиод ЗС. При преминаване в това състояние продължително звъни зумер, който се изключва с помощния бутон ПБ.
Повреда. Мига червен светодиод ЧС. При преминаване в това състояние продължително звъни зумер, който се изключва с помощния бутон ПБ.
Отваряне с бутон БДО без повреда или неизправност. Свети бял светодиод БС.
Отваряне с бутон БДО при повреда или неизправност. Мига бял светодиод БС. При преминаване в това състояние пулсиращо звъни зумер, който се изключва с помощния бутон ПБ.
Отваряне с бутон БДО и не изпълнение от АПУ. Липсва индикация. При преминаване в това състояние пулсиращо звъни зумер, който се изключва с помощния бутон ПБ.
Прекъсване на комуникацията или неработоспособност на контролера. Не осветен панел. Всички безопасни изходи са неактивни.

Състояние 8 от Таблица 2 е специфично, ново състояние на ТДИ, произтичащо от особеностите на PLC технологията.

МОНТАЖ

За изграждане на индустриален АПУ с ИАПУ2 предварително се изготвя и утвърждава работен проект. Проектът се изготвя от правоспособен проектант. В него се съдържат актуалната схемата на съответната конфигурация на апаратурата ИАПУ2 и схемата за свързване към външните съоръжения.

Монтажът на апаратурата се извършва на подходящо място от правоспособен персонал. След механичния монтаж на ИАПУ2 се извършва свързване, според схемите в утвърдения проект. Токозахранващия блок се заземява и към него се присъединяват проводниците на захранващия фидер. Включва се входния предпазител и се проверява наличието на напрежение 220 V чрез индикацията на токоизправителя. Проверява се и при необходимост настройва изходно напрежение на токоизправителя да съответства на препоръчителното напрежение на подзаряд на АБ. Включва се предпазителят към АБ в работно положение и се подава захранване към АПУ.

Типови схеми на ИАПУ са дадени в Приложение 1 и 2.

Слез завършване на монтажа се поверява функционирането на индустриалния АПУ в различните режими чрез имитиране на въздействие от ЖП возило.

 

МАРКИРАНЕ

Апаратура ИАПУ2 има следните маркировки:

  • табелка с наименование на продукта, наименование и лого на производителя, номер и година на производство, номер на техническата спецификация, която табелка се поставя на лицевата страна на панела;
  • знак за заземяване, който се поставя в близост до заземителния болт, разположен на задната страна на панела.

 

ГАРАНЦИЯ

Фирмата производител предоставя стандартна гаранция от 24 месеца на предлаганото изделие.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 СХЕМА УПРАВЛЕНИЕ НА СИГНАЛИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 СХЕМА НА ТОКОЗАХРАНВАНЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 СЕРТИФИКАТ ЗА БЕЗОПАСНОСТ SIL3