Телеконтроль и телеуправление в энергосистемах - Система телемеханики GEADAT81GT Телеконтроль и телеуправление в энергосистемах

Страница 36 из 46

Фирма АЕГ ТЕЛЕФУНКЕН (AEG TELEFUNKEN) ФРГ разработала и продолжает развивать программно-аппаратный комплекс широкого назначения GEADAT 80, предназначенный для обработки информации и управления в различных областях промышленности.

GEADAT 80 подразделяются на три подсистемы:

GEADAT 81 GT — система телемеханики;

GEADAT 82DZ — система сбора информации;

GEADAT 85LI — система управления промышленными объектами. Характерными особенностями всех систем GEADAT 80 являются: широкая область применения;

использование стандартных магистральных шин для локальных элементов системы;

модульная структура системы;

использование в качестве центральных управляющих элементов систем мини-ЭВМ AEG 80 и микроЭВМ AEG ALU 80;

широкое применение программируемых периферийных аппаратов, расширяющих функции системы;

развитая система самоконтроля;

адаптация к различным объектам управления и контроля.

Система телемеханики GEADAT 81 GT предназначена для использования в энергетике, на железнодорожном транспорте, предприятиях газо-, нефте- и водоснабжения, в аэропортах, на промышленных предприятиях и т. п. Функции и информационная емкость системы зависят от модификации: GEADAT 81-1 GT — модификация большой емкости с аппаратными и программными модулями; GEADAT 81-4U — то же средней емкости; GEADAT 81-8U — жестко-схемная структура малой емкости.

Интеллектуальность системы определяется программным обеспечением периферийных станций (ПСТ), управляемых микропроцессором AEG ALU 80; ПСТ выполнены в виде свободно программируемых устройств.

Система GEADAT 81 GT состоит из центральных станций, устанавливаемых в пунктах управления, и периферийных станций. Система допускает различные конфигурации: пункт—пункт, многоточечную радиальную и магистральную структуры один — N. Число обслуживаемых КП - до 128.

Информационная емкость системы очень высока. Она может быть охарактеризована следующими данными: в направлении от периферийных станций к центральной станции — 520 192 бит; в направлении от ЦСТ к ПСТ - 130048 команд ТУ, 65 024 команды на изменение уставок.

Методы передачи и кодирования информации

При передаче информации со всех ПСТ по многоточечной радиальной структуре один — N или многоточечной магистральной структуре предусмотрены следующие методы передачи:

циклическая передача полноформатных сообщений от ПСТ по запросам ЦСТ со спорадической передачей приказов ТУ в обратном направлении;

циклическая ускоренная передача изменившихся сообщений от ПСТ по запросам ЦСТ со спорадической передачей приказов ТУ и отдельных запросов.

Кроме того, для структуры пункт—пункт возможен режим спорадической передачи сообщений в обоих направлениях.

Информация передается в виде кодовых телеграмм (кодограмм).

Таблица 5.6. Короткая кодограмма системы GEADAT 81GT

Таблица 5.7. Длинная кодограмма системы GEADAT 81GT

Имеется два формата кодограмм: короткий формат (КТ) и длинный формат (LT). Кодограммы КТ предназначены для запуска, запроса * квитирования информации. Кодограммы LT осуществляют передачу телеинформации в направлении как от ПСТ к ЦСТ, так и от ЦСТ к ПСТ. Все кодограммы начинаются сигналом синхронизации SYN, содержащим 4 бита (табл. 5.6 и 5.7). Следующий бит определяет вид кодограммы: 1 — кодограмма КТ, 0 — кодограмма LT; семь последующих бит задают адрес станции SA. Короткая кодограмма оканчивается битом четности Р и битом окончания кодограммы SZ. В длинной кодограмме после адреса станции SA передаются четыре бита функционального адреса (FA), определяющего вид информации — команды ТУ, сообщения ТС, ТИ, общий запрос и т. п. Далее следует .четыре бита адреса групп (GA). Передаваемая телеинформация занимает в кодограмме LT четыре байта D1—D4. В конце кодограммы передается защитное слово ST, содержащее 14 бит и один бит окончания кодограммы SZ. В обоих видах кодограмм имеются еще бит начала и бит конца передачи. Таким образом, кодограмма КТ содержит 16 бит, а кодограмма LT — 69 бит. При скорости передачи, равной, например, 600 Бод, время передачи короткой кодограммы 27 мс, а длинной — 115 мс.

Способы защиты от помех при передаче

Короткая кодограмма защищена битом четкости, обеспечивающим кодовое расстояние d = 2.
Защитное слово ST из 14 бит в длинной кодограмме обеспечивает d=6, что гарантирует весьма высокую помехозащищенность против случайных одиночных помех.
Защита от пачек помех и устойчивых групповых помех достигается фиксацией бит начала и конца передачи и контролем интервала времени передачи кодограммы.
Команды ТУ дополнительно защищаются от действия помех следующим образом: в первых двух информационных байтах (DI, D2) используется код 4 х СЦ, в двух последующих байтах (D3, D4) этот код инвертируется. На КП производится анализ принятой кодограммы и в случае отсутствия ошибок дается разрешение на исполнение команды ТУ.

Режимы опроса КП.

Передача информации с КП производится по опросу, посылаемому с ПУ, с обязательным подтверждением (квитированием) принятой длинной кодограммы посылкой короткой кодограммы передатчику. Различаются режим циклической передачи сообщений и режим ускоренного опроса.

Рис. 5.13. Циклическая передача сообщений в системе GEADAT 81GT: КТ - короткая кодограмма; LT- длинная кодограмма

Рис. 5.14. Циклический ускоренный опрос в системе GEADAT 81GT

Циклическая передача сообщений начинается посылкой со стороны ПУ кодограммы опроса (рис. 5.13). Все КП, получая эту кодограмму, запоминают ее и подготавливаются к передаче информации в циклическом режиме. После каждой группы информационных сообщений КП получает квитанцию от ПУ в виде короткой кодограммы (КТ) с адресом КП (SA). Затем передается информация по следующей группе и т. д. После передачи последней группы с данной КП посылается дополнительная короткая кодограмма, содержащая адрес КП (SA = 0 на рис. 5.13) .

Циклический ускоренный опрос сводится к обмену короткими кодограммами КТ, содержащими адрес опрашиваемого КП SA и соответствующий ответ SA этого КП. В случае наличия новой информации (по сравнению с ранее переданной) на опрашиваемом КП в ответ на запрос SAi передается длинная кодограмма LTi (на рис. 5.14 SA. = 2). Команда ТУ прерывает цикл опроса, и после получения квитанции соответствующего КП цикл опроса продолжается.

Передача информации по схеме пункт—пункт.

КП посылает информационные кодограммы спорадически или циклически с соблюдением команд заданного приоритета; ПУ квитирует каждую полученную кодограмму по обратному каналу. Сообщения более высокого приоритета посылаются вне очереди. Всего имеется восемь приоритетных уровней. Кодограммы, принятые с ошибкой, не квитируются и КП продолжает передавать информацию до получения квитирующей кодограммы. По прошествии определенного числа передач система восстанавливает цикл дальнейших передач. Приказы ТУ посылаются спонтанно между кодограммами с КП. Возможна посылка общих команд на все или на группу объектов ТУ.

Программное управление

Программное управление в устройстве КП осуществляется микропроцессорной платой AEG ALU 80, которая совместно с платами памяти выполняет функции управляющей микроЭВМ. Параллельный интерфейс с периферийными модулями осуществляется через 16-битную магистраль ввода—вывода (PEA-BUS), которая является стандартной для всех программно-управляющих устройств семейства AEG 80. В качестве устройств памяти используются микросхемы ОЗУ (RAM) и ППЗУ (EPROM), число которых определяется числом плат памяти, подключаемых к общей шине памяти S-BUS. Для микропроцессора AID 80 разработана программа реального времени RBS 80, занимающая в главной памяти до 64 Кбайт.

Центральная станция управляется встроенной мини-ЭВМ AEG 80—20, обеспечивающей расширенные возможности обработки телеинформации.

Центральный процессор управляет 16-битной магистралью PEA-BUS. Главная память AEG 80—20 составляет 256 Кбайт и набирается мо- дульно по 32 Кбайт. К магистрали PEA-BUS подключены периферийные модули ввода—вывода, обеспечивающие выполнение разнообразных функций ЦС.

В состав системы AEG 81GT входит широкий набор аппаратных модулей, обеспечивающих выполнение разнообразных телемеханических функций, сопряжение с различными датчиками и выходными устройствами отображения телеинформации и объектами телеуправления.

Основные аппаратные модули AEG 81GT

Модули кодирования и декодирования кодограмм управляются непосредственно от магистрали PEA-BUS. Модуль кодирования преобразует 16-битные параллельные сигналы на входе в последовательную кодограмму заданного вида и формата. Модуль декодирования преобразует принятую кодограмму в 16-битные слова, контролирует правильность приема кодограммы и передает ее для дальнейшей обработки на шины PEA-BUS приемника.

Модули приема—передачи сигналов включают различные модемы со скоростью передачи 50, 100, 200, 600, 1200 , 2400, 4800 и 960 Бод. Модемы присоединяются к модулям кодирования—декодирования по стандартному интерфейсу U24/U28. Модули приема—передачи обеспечивают также автоматическое переключение на исправный канал связи и подсоединение к государственной телефонной сети.

Модули ввода ТС, в том числе с фиксацией времени переключения с точностью 10 мс (для части сигналов с точностью 2 мс), с фиксацией кратковременно действующих сигналов и т. п. Предусмотрены различные скорости группирования входных цепей ТС с потенциально свободными контактами, с электрическим разделением цепей датчиков через оптроны и т. д. Модули входных реле ТС и электронные модули ввода объединяются в группы по 256 и через специальные программно-управляемые платы ввода передают информацию на шины PEA-BUS. Расстояние входных модулей по PEA-BUS не должно превосходить 300 м.

Модули вывода ТС обеспечивают сопряжение с диспетчерским щитом и управление сигнальными лампами. Для уменьшения числа связей со щитом применяются диодные матрицы. Предусмотрены релейные и электронные платы управления сигнальными лампами щита, причем последние содержат отдельный микропроцессор ALU 81.

Модули ввода ТИ. Аналоговые датчики ТИ (датчики тока или сопротивления) опрашиваются асинхронно (по отношению к тактам передачи кодограмм), значения параметров заносятся в промежуточную память, которая циклически опрашивается и в соответствии с заданным алгоритмом (нарушение заданных границ, скорость изменения и т. п.) формирует кодограмму передачи ТИ. Модули ввода ТИ включают платы АЦП, усилителей и коммутаторов для коммутации датчиков, платы разделения потенциалов, платы управления, подсоединяющие АЦП к шинам PEA-BUS.

Модули вывода ТИ включают различные ЦАП с широким диапазоном входных и выходных параметров. Платы ЦАП включают выходные усилители и управляются непосредственно от магистрали PEA-BUS.

Модули ввода—вывода ТУ. Методы передачи команд ТУ обеспечивают высокую надежность операции телеуправления. На ЦП для ввода ТУ используются специальные модули ввода команд, входящие в состав периферийных модулей ЭВМ AEG 80—20, управляемых непосредственно магистралью РКА-BUS. Модули вывода на ПС содержат реле предварительного управления и выходные реле, которые подают команду на исполнение после сравнения их состояния с состоянием реле предварительного выбора.

Кроме перечисленных модулей в состав системы GEADAT 81 GT входят многочисленные модули сервисного обслуживания, модули питания, измерительные приборы и т. д.

Программное обеспечение систем GEADAT 81GT

Для многоканальной телемеханической системы GEADAT 81 GT разработаны программные модули, которые обеспечивают удобство эксплуатации этой системы.

Программное обеспечение GEADAT 81 GT дает возможность оптимального приспособления к различным задачам и пригодно в широкой области применений.

В системе программ GEADAT 81GT имеются программные модули, которые в зависимости от поставленной задачи выполняют следующие основные функции: прием и обработку цифровых сообщений; прием и обработку численных величин; прием и обработку показаний счетчиков; прием, обработку и контроль аналоговых величин, выдачу команд; выдачу оптических и акустических предупредительных сигналов; выдачу измерительных величин на регистрирующие и показывающие приборы; выдачу протоколов повреждений", изменение данных в диалоговом режиме; самоконтроль системы.

При разработке системы обращено особое внимание на то, чтобы все части программ, за исключением списков данных, могли запоминаться в ППЗУ (EPROM). Данные заносятся в память ОЗУ (RAM). Тем самым достигается высокая надежность в работе.

Все программные модули работают под управлением операционной системы RBS 80 — операционной системы реального времени для центрального процессора ALU 80 с главной памятью до 64Кбайт.Она работает по принципу first in — first out (первый пришедший первым обрабатывается). Наряду с обработкой прерываний, обслуживанием заданий, обслуживанием времени и ведением календаря к операционной системе реального времени RBS для устройств GEADAT 81 GT принадлежит так называемая программа инициализации.

Программа инициализации работает один раз после каждого нового запуска (после включения напряжения питания), при этом делается проверка, какие платы и на каких местах включены. При последующих рабочих циклах ведется опрос на передачу информации только для вставленных плат.

К операционной системе реального времени RBS 80 принадлежит также программа обнаружения системных ошибок. Когда возникают такие ошибки, обслуживающему персоналу сообщается об этом выдачей на пишущее устройство протокола событий.

Минимальный объем программ, поставляемых фирмой, обеспечивает выполнение обычных телемеханических функций: передачу и прием ТИ, ТС, ТУ и т. п. Требуемый объем этих функций обеспечивается установкой необходимого количества запрограммированных плат. Если пользователь желает дальнейшего развития интеллектуальности ПО, например введения предварительной обработки информации (контроль границ ТИ, регистрация событий и повреждения и т. п.), он может заказать дополнительные запрограммированные платы, обеспечивающие эти функции. Никакого дополнительного программирования в этом случае от пользователя не требуется. Однако дальнейшее развитие интеллектуальности требует дополнительных плат памяти RAM и EPROM и их соответствующего программирования. Для этой цели фирмой разработан простой язык DODAT, не требующий специальных знаний программирования и легко осваиваемый пользователем.

Операционная система реального времени RBS 80 разработана для микропроцессора ALU 80.

Для устройства ЦС микропроцессор ALU 80 в качестве устройства обработки может оказаться недостаточным. Тогда устанавливается процессор AEG 80—20. В качестве операционной системы для процессора AEG 80—20 используется другая система реального времени (MARTOS К).

Объем обработки телеинформации в пункте управления определяется соответствующими программными модулями мини-ЭВМ AEG 80-20.

Технические характеристики системы GEADAT 81GT