Анализ автоматизированной системы судопропуска

Для управления электродвигателями затворов галерей и лебедки заградустройства используются привода серии F7 с традиционной схемой выходного каскада.

Обе серии приводов поддерживают векторный режим управления двигателем с обратной связью по скорости вращения и положению ротора, что позволяет значительно улучшить динамику работы системы, полностью исключить «ударные» режимы работы механизмов шлюза, и как следствие снизить их механический износ. При управлении частотными приводами электродвигатели способны выдерживать до 150% номинального момента при скорости вращения 0 об/мин, что позволяет организовать торможение и полный останов нагрузки электродвигателем, с последующим наложением тормозов.

Привода обеспечивают плавный разгон/торможение ворот, затворов и защиту электродвигателей от перегрузки и перегрева, собственную защиту от короткого замыкания в обмотках электродвигателя.

Кроме перечисленных защит привод способен диагностировать обрыв питающей фазы, потерю земли, обрыв выходной фазы, выход из строя компонентов самого привода, перенапряжение на клеммах двигателя и т.д.

Привода ворот установлены в шкафах таким образом, чтобы радиатор выступал наружу (находился вне шкафа), что предотвращает перегрев оборудования шкафа.

Высокая динамика торможения обеспечивается тормозными резисторами, на которых рассеивается избыточная энергия. Управление работой тормозных резисторов осуществляется тормозными модулями, подключенными к приводам. Тормозные резисторы установлены на задней стенке шкафов.

Для реализации векторного режима управления в частотные преобразователи устанавливаются платы обратной связи по скорости, а на валы электродвигателей -датчики скорости вращения вала - энкодеры, имеющие выходной импульсный сигнал, соответствующий стандарту RS422 (LineDrive).

Частотные преобразователи включены в сеть Device Net соответствующих сборок шкафов, при этом основные частотные преобразователи включены в сеть № 1, резервные - в сеть № 2. Для реализации подключения к сети Device Net в приводы встроены платы сетей, что обеспечивает возможность полного мониторинга всех рабочих параметров преобразователей, его диагностику и дистанционную настройку режимов работы.

Основные технические характеристики частотных преобразователей [7]:

- Диапазон регулирования по скорости - 1:1000;

- Точность поддержания скорости - +/- 0,02%;

- Шаг задания выходной частоты - 0,01 Hz;

- Максимальная выходная частота - 400 Hz;

- Номинальное питающее напряжение - 380 VAC;

- Пределы изменения питающего напряжения - +10%/-15%;

- Максимальный выходной ток - до 150% номинального;

- Рабочая температура - -10+45 °С;

- Влажность - до 95 %;

- Режимы управления векторный режим с обратной связью по положению ротора, векторный режим без обратной связи по положению ротора, вольт - частотный режим, вольт - частотный режим с обратной связью по положению ротора.

2.1.6 Датчики

 

а) Датчики ДПМГ 2-40. На механизмах галерей, двустворчатых ворот и ПОВ установлены датчики типа ДПМГ2-40, которые, по сути, являются мощными герконами. Датчики служат для решения следующих задач:

- Контроля створения ворот;

- Контроля закрытия ворот;

- Контроля предела закрытия ворот;

- Контроля предела открытия ворот;

- Контроля закрытого положения затворов галерей;

- Контроля пределов закрытия затворов галерей.

Основные технические характеристики датчика:

- Максимальный ток коммутации - 0,03 А (220 VAC);

- Степень защиты корпуса - IP67;

- Рабочий зазор, не более - 40 мм;

- Пределы рабочих температур - -40...+50 ПС.

б) Концевые выключатели D4A-2501N. Для контроля состояния тормозов приводов механизмов шлюза, ручных приводов и механических стопоров механизмов применены датчики D4A-2501N, производства компании OMRON. Датчики D4A-2501N представляют собой концевые выключатели с механическим приводом контактов.

Датчик имеет две независимые группы контактов, первая группа контактов подключается на входные модули основной сети Device Net № 3, вторая на входные модули резервной сети № 4. Концевые выключатели этого типа используются для сигнализации положений механизмов, расположенных в помещениях шлюза.

Основные технические характеристики датчика:

- Количество замыкающих контактов - 2 шт.;

- Максимальный ток коммутации - 10 А (250 VAC);

- Степень защиты корпуса - IP67;

- Минимальное гарантированное число срабатываний, ограниченное электрическим износом - 750000 раз;

- Минимальное гарантированное число срабатываний, ограниченное механическим износом - 30000000 раз.

в) Абсолютные энкодеры ATM60-DAH13X13 производства компании SICK (Германия) служат для определения положения механизмов шлюза - ПОВ, затворов галерей, двустворчатых ворот, балки заградустройства, поплавков водомерной колонки.

Датчик, по сути, является многооборотным абсолютным энкодером со встроенным интерфейсом сети Device Net. Датчик выдает абсолютное значение угла поворота вала, к которому он подсоединен и значение скорости вращения вала.

Механическое соединение датчика с контролируемым объектом осуществляется посредством конструктивного исполнения узла стыковки в виде «полого вала» и цангового зажима, что значительно упрощает их монтаж на объекте.

Для повышения надежности работы ИУС ТБС на каждый вал, угол поворота которого необходимо контролировать, устанавливается по 2 таких датчика.

Датчик ATM 60 имеет встроенную функцию самодиагностики.

Основные технические характеристики датчика:

- Число оборотов полной шкалы измерения - 8192;

- Число значений угла на 1 оборот - 8192;

- Степень защиты корпуса - IP67;

- Максимальная скорость вращения - 3000 об/мин;

- Пределы рабочих температур - -20...+80 °С;

г) Инкрементальные энкодеры DRS66. Выходной сигнал датчика DRS66 производства компании SICK (Германия), используется при работе частотного преобразователя в качестве сигнала обратной связи по скорости вращения и положению ротора управляемого электродвигателя.

Датчики устанавливаются непосредственно на вал электродвигателя и подключаются к частотному преобразователю через измерительную плату контроля скорости.

Механически датчик имеет конструкцию «полый вал» с цанговым зажимом и устанавливается на вал двигателя при помощи переходной детали соответствующего диаметра.

Основные технические характеристики датчика:

- Тип выходного сигнала - RS422;

- Число импульсов на оборот - 1000;

- Степень защиты корпуса - IP65;

- Максимальная скорость вращения - 6000 об/мин;

- Пределы рабочих температур - -20...+85 °С;

- Диаметр проходного вала - 12 мм;

- Электрическое подключение - разъем.

д) Для контроля нагрузок на цепи ПОВ и штанги двустворчатых ворот применены датчики МК4. Одна из осей подвеса цепей ПОВ опирается на пружинный механизм, штанги двустворчатых ворот так же содержат узел с тарельчатыми пружинами. Контроль нагрузок на эти механизмы осуществляется путем измерения величины смещения подпружиненных узлов относительно неподвижных частей.

Датчик МК4 производства компании GEFRAN (Франция), предназначены для измерения линейных перемещений с высокой точностью. Принцип действия - магнитострикционный, бесконтактный. Выходным сигналом датчика является унифицированный токовый сигнал 4...20 мА, который подключается к входному токовому модулю Smart Slice.

Основные технические характеристики датчика:

- Тип выходного сигнала - 4...20 мА;

- Максимальный ход измерительного ползунка - 100 мм;

- Минимальное измеряемое перемещение - 0,025 мм;

- Максимальная скорость перемещения - 10 м/сек;

- Степень защиты корпуса - IP67;

- Пределы рабочих температур - -30...+75 °C;

- Электрическое подключение - разъем.

е) Оптические датчики безопасности

Датчики безопасности, производства компании OMRON служат для 
предотвращения столкновения ПОВ с судном в момент прохода судна над створом ворот. 

Датчик представляет собой фотопару - источник и приемник. Источник располагается на правом берегу шлюза, а приемник - на левом. На рисунке 8 представлен внешний вид фотодатчика.

 

 

Рисунок 8 - Датчик E3S-CT61.

 

Основные технические характеристики датчика:

-Максимальное расстояние срабатывания - 30 м;

-Степень защиты корпуса - IP67;

-Пределы рабочих температур - -25...+55 °С;

-Напряжение питания - 24 VDC;

-Выходной сигнал - дискретный, 24 VDC;

-Электрическое подключение - встроенный кабель.

 

2.1.7 Система видеоконтроля и видеонаблюдения

 

С целью обеспечения оперативности, полноты визуального контроля обстановки, архивирования видеоизображения процесса судопропуска и контроля положения судов проектом предусмотрено использование комплексной цифровой системы видео наблюдения и контроля.

Система состоит из 6 видеокамер, расположенных на устоях шлюза. Углы обзора видеокамер охватывают зоны причальных стенок, шлюзовой камеры, зону ПОВ и зону двустворчатых ворот. Проектом предусмотрено использование видеокамер WV-CP480 производства компании Panasonic.

Основные технические характеристики видеокамер: 

- 1/3" ПЗС матрица цветного изображения с 2-мя скоростями обработки изображения;

- Автоматическое, в зависимости от условий внешней освещенности, или ручное переключение режима работы - цветное или черно-белое изображение;

- Разрешающая способность - 540 линий в цветном режиме, 570 линий в ч/б режиме;

- Минимальная освещенность - 0,5 лк в цветном режиме, 0.06 лк в чёрно-белом режиме при использовании объектива с относительным отверстием F1.2;

- Формирование сигнала тревоги при накрывании, закрашивании, перемещении, расфокусировании или изменении угла наклона камеры.

Видеокамеры устанавливаются в герметичный кожух с подогревом. Сигнал с видеокамер поступает на центральное оборудование системы, которое расположено в диспетчерской шлюза.

В состав центрального оборудования системы входят следующие модули:

- Модуль цифрового конвертера видеосигнала, обеспечивающего синхронное сжатие видеосигнала по передовому алгоритму Jpeg' 2000, максимально до 8 видеоканалов и 4 аудиоканалов и передающее данный поток информации на видео сервер промышленного исполнения;

- Модуль видео сервера, обеспечивающий обработку видеосигналов и передачу на все модули системы и посты наблюдения, а также архивирование видео данных. Базовая комплектация рассчитана на объём записи данных до 2 Тбайт;

- Модуль цифровых детекторов движения, обеспечивающий управляемый, в зависимости от состояния процесса судопропуска, контроль над нарушением запретных зон;

- Модуль связи, обеспечивающий прием/передачу данных для интеграции системы видеоконтроля с ИУС ТБС;

- Модуль управляющего компьютера. Программное обеспечение управляющего компьютера обеспечивает согласование работы всех модулей системы видеоконтроля в режимах контроля, архивирования и просмотра архивных данных.

Передача видеосигнала от видеокамер осуществляется через волоконно-оптический кабель, что обеспечивает высокую помехозащищённость данных.

На центральном посту вахтенного дежурного установлен 17" монитор на который выводится вся необходимая, в зависимости от режима работы, видеоинформация.

При необходимости текущий сигнал с любой видеокамеры или архивное изображение могут быть выданы в сеть диспетчерского управления движением флота на канале.

 

2.1.8 Электропитание силового оборудования

 

Для электропитания силового оборудования ИУС ТБС используется ввод переменного напряжения 380 В, расположенный в здании нижней головы левого устоя. Силовое напряжение выдается от двух независимых фидеров через устройство автоматического ввода резерва (АВР).

Для силового электропитания оборудования, расположенного в зданиях правого и левого устоев верхней головы шлюза, по левой стороне проложен силовой кабель, заведенный в помещение электрощитовой левого устоя верхней головы.

Силовое электропитание сборок шкафов правого и левого устоев верхней головы осуществляется от двух силовых кабелей. Первый кабель проложен внутри здания верхней головы левого устоя от силового щита до места установки сборки шкафов. Второй кабель проложен от силового щита верхней головы левого устоя в паттерне до места установки сборки шкафов верхней головы правого устоя.

Силовое электропитание сборок шкафов нижней головы правого устоя осуществляется от кабеля, который проложен по кабельному каналу в стенах камеры шлюза от силового щита нижней головы левого устоя до места установки сборок шкафов нижней головы правого устоя.

Сборки шкафов нижней головы левого устоя подключаются к силовому щиту, расположенному в одном с ними помещении, вновь проложенным силовым кабелем.