УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ Российский патент 2024 года по МПК G01R31/50 H02J13/00 

Предлагаемое изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП).

По нормам и правилам проектирования систем противопожарной защиты [1] устройство управления установками пожаротушения как элемент общей АСУ ТП должно обеспечивать автоматический контроль соединительных линий дистанционного пуска на обрыв и короткое замыкание. Надежность работы всей системы повышается, если дополнительно проконтролированы:

- целостность соединительных линий между источником питания и нагрузкой, которой служит входная цепь установки пожаротушения, как правило, представляющая собой катушку электромагнитного реле, пускателя или клапана;

- работоспособность дистанционных пусковых элементов, в качестве которых обычно выступают контакты реле управления нагрузкой;

- готовность устройства дистанционного управления в любой момент перейти из режима контроля в рабочий режим управления нагрузкой.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство дистанционного управления [2], состоящее из контроллера, датчика напряжения, подключенного параллельно контактам реле управления, которые замыкаются или размыкаются по сигналу, поступающему с контроллера. Сигнал о целостности соединительных линий между устройством дистанционного управления и нагрузкой формируется контроллером по результатам сравнения напряжения на концах нормально разомкнутого контакта реле управления, поступающего с датчика напряжения, с величиной напряжения, заложенной в памяти контроллера.

Целью изобретения является создание устройства дистанционного управления нагрузкой с непрерывным контролем как за своей собственной работоспособностью, так и за целостностью соединительных линий, подключающих его к источнику питания и нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дистанционного управления нагрузкой (далее устройство), состоящего из контроллера, подключенного первой линией групповой связи к другим устройствам АСУ ТП, первого реле управления, дополнительно введены второе и третье реле управления, первый, второй и третий датчики тока, первый, второй и третий ограничивающие ток резисторы.

На фиг. 1 представлена блок схема заявляемого устройства 1, контроллер К которого подключен первой линией групповой связи 2 к другим устройствам АСУ ТП, от которых он может получать питание, сигналы, устанавливающие штатный режим работы устройства 1 (режим «Управление нагрузкой» / режим «Контроль») и команды, управляющие нагрузкой Н («Включить нагрузку» / «Выключить нагрузку»), команду «Сброс», а также сообщать другим устройствам АСУ ТП о возникновении аварийной ситуации (об обрыве или коротком замыкании нагрузки Н, об обрывах или замыканиях первой 3, второй 4, третьей 5 и четвертой 6 соединительных линий, а также о неисправности самого устройства 1).

Контроллер К заявляемого устройства 1 по команде других устройств АСУ ТП или по заложенной в него программе:

- по первой 7 линии связи подает сигнал «Включить» или «Выключить» первое Р1 реле управления, между первым 8 и вторым 9 выводами контакта 10 которого последовательно подключены первый R1 ограничивающий ток резистор и первый ДТ1 датчик тока;

- по второй 11 линии связи подает сигнал «Включить» или «Выключить» второе Р2 реле управления, между первым 12 и вторым 13 выводами контакта 14 которого последовательно подключены второй R2 ограничивающий ток резистор и второй ДТ2 датчик тока;

- по третьей 15 линии связи подает сигнал «Включить» или «Выключить» третье РЗ реле управления, первый вывод 16 контакта 17 которого подключен ко второму 9 выводу контакта 10 первого P1 реле управления, а его второй вывод 18 подключен к первому выводу 19 третьего ДТ3 датчика тока, второй вывод 20 которого подключен к первому выводу 12 контакта 14 второго Р2 реле управления. Между первым 16 и вторым 18 выводами контакта 17 третьего Р3 реле управления включен третий R3 ограничивающий ток резистор.

Выходы 21, 22 и 23 соответственно первого ДТ1, второго ДТ2 и третьего ДТ3 датчиков тока второй линией групповой связи 24 подключены к контроллеру К.

Нагрузка Н первой 3 и второй 4 соединительными линиями подключена соответственно ко второму выводу 9 контакта 10 первого Р1 реле управления и к первому 12 выводу контакта 14 второго Р2 реле управления; источник питания ИП третьей 5 и четвертой 6 соединительными линиями подключен соответственно к первому 8 выводу контакта 10 первого Р1 реле управления и ко второму 13 выводу контакта 14 второго Р2 реле управления.

Первый R1, второй R2, третий R3 ограничивающие ток резисторы, имеющие сопротивление много больше сопротивления нагрузки Н, выбираются таким образом, чтобы в любом режиме работы устройства 1 протекающий через них ток с одной стороны был меньше тока удержания во включенном состоянии нагрузки Н, с другой - достаточным для срабатывания соответствующих последовательно подключенных к ним первого ДТ1, второго ДТ2 и третьего ДТЗ датчиков тока, которые в сработавшем состоянии формируют на своих соответствующих выходах 21, 22 и 23 сигналы, воспринимаемые контроллером К как логические «1», а в не сработавшем состоянии - как логические «О». В качестве первого ДТ1, второго ДТ2 и третьего ДТ3 датчиков тока могут быть применены оптроны, обеспечивающие гальваническую развязку между высоковольтными и низковольтными цепями устройства 1 и включенные по одной из схем, описанных в [3].

Рассмотрим работу заявляемого устройства 1.

В режиме «Управление нагрузкой» контакт 17 третьего реле управления РЗ должен постоянно находиться в разомкнутом состоянии. При этом, сопротивление нагрузки Н шунтирует последовательно подключенные третий R3 ограничивающий ток резистор и третий ДТ3 датчик тока, на выходе 23 которого формируется сигнал логического «О». По команде «Включить нагрузку», поступающей от других устройств АСУ ТП по первой линии группой связи 2, контроллер К по первой 7 и второй 11 линиям связи подает сигналы «Включить» первому Р1 и второму Р2 реле управления для замыкания соответствующих им контактов 10 и 14, подключающих тем самым нагрузку Н к напряжению источника питания ИП и шунтирующих соответственно первый R1 и второй R2 ограничивающие ток резисторы, первый ДТ1 и второй ДТ2 датчики тока, на выходах 21 и 22 которых формируются сигналы логического «0». По команде «Выключить нагрузку», поступающей от других устройств АСУ ТП по первой линии групповой связи 2, контроллер K по первой 7 и/или второй 11 линиям связи подает сигналы первому Р1 и/или второму Р2 реле управления для размыкания соответствующих им контактов 10 и/или 14, отключающих тем самым нагрузку Н от напряжения источника питания ИП и снимающих шунтирование первого R1 и/или второго R2 ограничивающих ток резисторов, первого ДТ1 и/или второго ДТ2 датчиков тока, на выходах 21 и/или 22 которых формируются сигналы логической «1».

В режиме «Контроль» контроллер К по первой 7, второй 11 и третьей 15 линиям связи автоматически подает определенные комбинации сигналов «Включить» и/или «Выключить» первому Р1, второму Р2 и третьему Р3 реле управления для замыкания и/или размыкания соответствующих им контактов 10, 14 и 17, не подключая при этом нагрузку Н к напряжению источника питания ИП. На фиг. 2 представлена таблица 1, в которую сведены все допустимые комбинации таких сигналов и соответствующие им логические уровни на выходах 21, 22 и 23 соответственно первого ДТ1, второго ДТ2 и третьего ДТЗ датчиков тока, которые по второй линии групповой связи 24 поступают в контроллер К для сравнения с соответствующими контрольными логическими уровнями, заложенными в его памяти. По результатам такого сравнения контроллер К по первой линии групповой связи 2 передает сигнал другим устройствам АСУ ТП о наличии или отсутствии аварийной ситуации. Для правильной работы устройства 1 в режиме «Контроль» внутреннее сопротивление третьего ДТ3 датчика тока должно быть много меньше сопротивления нагрузки Н, чтобы при замкнутом контакте 17 третьего Р3 реле управления, шунтирующем третий R3 ограничивающий ток резистор, на выходе 23 третьего ДТЗ датчика тока сформировался сигнал логической «1».

Несовпадение логических уровней на выходах 21, 22 и 23 первого ДТ1, второго ДТ2 и третьего ДТЗ датчиков тока с контрольными логическими уровнями, заложенными в памяти контроллера К, будет свидетельствовать о возникновении аварийной ситуации, которая может быть вызвана, например, следующими причинами:

- обрыв первой 3 и/или второй 4 соединительных линий;

- обрыв третьей 5 и/или четвертой 6 соединительных линий;

- короткое замыкание в нагрузке Н;

- аварийное замыкание первой 3 со второй 4 или с третьей 5, или с четвертой 6 соединительными линиями;

- аварийное замыкание второй 4 с третьей 5 или четвертой 6 соединительными линиями;

- неисправность первого Р1 и/или второго Р2 и/или третьего РЗ реле управления, контакты 10, 14 и 17 которых постоянно находятся в замкнутом или разомкнутом состоянии, независимо от сигналов, поступающих от контроллера К по первой 7, второй 11 и третьей 15 линиям связи.

При возникновении любой аварийной ситуации целесообразно, чтобы контроллер К, независимо от режима работы устройства 1, прекратил переключения контактов 10, 14 и 17 первого Р1, второго Р2 и третьего РЗ реле управления до полного устранения неисправности. В таблице 2 на фиг. 3 для некоторых из выше описанных аварийных ситуаций приведены примеры комбинаций сигналов «Включить» / «Выключить», поступающих от контроллера К по первой 7, второй 11 и третьей 15 линиям связи соответственно первому Р1, второму Р2 и третьему Р3 реле управления, и соответствующие им логические уровни на выходах 21, 22 и 23 первого ДТ1, второго ДТ2 и третьего ДТ3 датчиков тока. Особую опасность представляют аварийные ситуации подобные, например, аварийному замыканию соединительных линий 4 и 5 способного вывести из строя второе Р2 реле управления. Для сохранения работоспособности первого Р1, второго Р2 и третьего РЗ реле управления в устройстве 1 необходимо предусмотреть их защиту от перегрузки и короткого замыкания, реализованную, например, с применением технических решений, описанных в [4]. При срабатывании такой защиты контакты 10, 14 и 17 первого Р1, второе Р2 и третье Р3 реле управления должны перейти в разомкнутое состояние независимо от сигналов, поступающих от контроллера К. Возвращение в штатный режим работы может происходить после устранения аварийной ситуации автоматически или по команде «Сброс», полученной от других устройств АСУ ТП.

С целью наиболее эффективного применения заявляемого устройства 1 первое Р1 и/или второе Р2 реле управления могут быть выполнены либо с нормально замкнутыми, либо с нормально разомкнутыми контактами 10 и/или 14. Так, например, при организации схемы дистанционного управления пускателем с самоподхватом [5] первое Р1 реле управления целесообразно выполнить с нормально разомкнутым контактом 10, включив его параллельно кнопке «Пуск», а второе Р2 реле управления - с нормально замкнутым контактом 14, включив его в цепь, последовательную с кнопкой «Стоп» (фиг. 4). Тогда в режиме «Управление нагрузкой» включение первого Р1 реле управления по команде «Включить нагрузку» будет эквивалентно нажатию кнопки «Пуск», а выключение второго Р2 реле управления по команде «Выключить нагрузку» будет эквивалентно нажатию кнопки «Стоп».

Источники информации

1. СП 5.13130.2009. Свод правил. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические: утвержден и введен в действие приказом МЧС России от 25.03.2009 №175: введен 01.05.2009 - Москва: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009. - 172 с.

2. Патент №2525043 Российская федерация, МПК F16K 31/12. Способ постоянного контроля целостности цепей управления кранами трубопроводов и схема для его осуществления.

3. Детектор сети переменного тока. - Текст: электронный // Электрические схемы ELWO.RU: сайт. - URL: https://elwo.iri/publ/skhem

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП). Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение непрерывного контроля как за своей собственной работоспособностью, так и за целостностью соединительных линий, подключающих устройство дистанционного управления к источнику питания и нагрузке. Устройство дистанционного управления нагрузкой состоит из контроллера, первого, второго и третьего реле управления, первого, второго и третьего датчика тока, первого, второго и третьего ограничивающих ток резисторов. Устройство дистанционного управления обладает следующими возможностями: в режиме «Управление нагрузкой» по командам внешних устройств подключает или отключает нагрузку от источника питания; в режиме «Контроль» автоматически тестирует соединительные линии на обрыв и короткое замыкание; контролирует собственную работоспособность; информирует внешние устройства о возникновении таких аварийных ситуации, как обрыв или короткое замыкание нагрузки, обрыв или замыкание соединительных линий, а также о собственной неисправности. 4 ил.

Устройство дистанционного управления нагрузкой, состоящее из контроллера, подключенного первой линией групповой связи к другим устройствам автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП), первого реле управления, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второе и третье реле управления, первый, второй и третий датчики тока, первый, второй и третий ограничивающие ток резисторы; контроллер подключен: первой линией связи к первому реле управления, между первым и вторым выводами контакта которого последовательно подключены первый ограничивающий ток резистор и первый датчик тока; второй линией связи ко второму реле управления, между первым и вторым выводами контакта которого последовательно подключены второй ограничивающий ток резистор и второй датчик тока; третьей линией связи к третьему реле управления, первый вывод контакта которого подключен ко второму выводу контакта первого реле управления, а его второй вывод подключен к первому выводу третьего датчика тока, второй вывод которого подключен к первому выводу контакта второго реле управления; между первым и вторым выводами контакта третьего реле управления включен третий ограничивающий ток резистор; выходы первого, второго и третьего датчиков тока второй линией групповой связи подключены к контроллеру; нагрузка первой и второй соединительными линиями подключена соответственно ко второму выводу контакта первого реле управления и к первому выводу контакта второго реле управления; источник питания третьей и четвертой соединительными линиями подключен соответственно к первому выводу контакта первого реле управления и ко второму выводу контакта второго реле управления.