Анализ автоматизированной системы судопропуска

 

2.1.9 Электропитание цепей управления ИУС ТБС

 

Для обеспечения безотказной работы управляющего оборудования ИУС ТБС в помещении диспетчерской (нижняя голова, левый устой), установлен источник бесперебойного питания 220 В переменного напряжения, мощность которого составляет 10 kVA. Источник обеспечивает продолжительность работы управляющего оборудования системы ИУС ТБС в течение 10 мин в случае отключения внешнего электропитания.

К управляющему оборудованию относятся: вторичные блоки питания 24 В, контроллеры, сенсорные терминалы, модули Smart Slice.

Для бесперебойного электропитания управляющего оборудования сборки шкафов верхней головы левого устоя, по левой стороне шлюза проложен кабель электропитания 220 В.

Кабель бесперебойного электропитания управляющего оборудования сборки шкафов верхней головы правого устоя проложен в паттерне.

Коммутация кабеля осуществляется в шкафу коммутации сборки шкафов верхней головы левого устоя.

Кабель бесперебойного электропитания управляющего оборудования нижней головы правого устоя проложен по штатному «мокрому» кабельному каналу нижней головы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 3

 
3 Процесс судопропуска

 

Схема процесса судопропуска представлена в одноимённом графическом документе. Рассмотрим её подробно. Система предусматривает нахождение шлюза в следующих технологических состояниях, определяющих взаимодействие объекта управления (шлюза) и объекта обслуживания (судна):

- исходное состояние - технологическое состояние, в котором шлюз может находиться длительное время, направление шлюзования не определено (в камере уровень нижнего бьефа, нижние ворота закрыты, затворы галерей в положении приспуска);

- выбор НБ - технологическое состояние, в котором производится выбор направления шлюзования (в камере уровень нижнего бьефа);

- вход вверх - технологическое состояние, входа судна в камеру шлюза со стороны нижнего бьефа для дальнейшего шлюзования вверх (в камере уровень нижнего бьефа). В состоянии «вход вверх» происходит открытие нижних ворот, включение разрешающих огней на промежуточном и входном светофорах;

- шлюзование вверх - технологическое состояние, в котором производится перемещение судна из нижнего бьефа в верхний (камера наполняется). В состоянии «шлюзование вверх» происходит закрытие нижних ворот и затворов галерей, открытие системы наполнения;

- выход вверх - технологическое состояние, выхода судна из камеры шлюза в верхний бьеф (в камере уровень верхнего бьефа). В состоянии «выход вверх» происходит открытие верхних ворот, включение разрешающего огня на выходном светофоре;

- выбор ВБ - технологическое состояние, в котором производится выбор направления шлюзования (в камере уровень верхнего бьефа);

- вход вниз - технологическое состояние, входа судна в камеру шлюза со стороны верхнего бьефа для дальнейшего шлюзования вниз (в камере уровень верхнего бьефа). В состоянии «вход вниз» происходит открытие верхних ворот, включение разрешающих огней на промежуточном и входном светофорах;

- шлюзование вниз - технологическое состояние, в котором производится перемещение судна из верхнего бьефа в нижний (камера опорожняется). В состоянии «шлюзование вниз» происходит закрытие верхних ворот, открытие системы опорожнения;

- выход вниз - технологическое состояние, выхода судна из камеры шлюза в нижний бьеф (в камере уровень нижнего бьефа). В состоянии «выход вниз» происходит открытие нижних ворот, включение разрешающего огня на выходном светофоре;

- подготовка вверх - технологическое состояние, в котором производится подготовка камеры шлюза для приема судна со стороны нижнего бьефа для повторного шлюзования вверх (камера опорожняется). В состоянии «подготовка вверх» происходит закрытие верхних ворот, открытие системы опорожнения,

- подготовка вниз - технологическое состояние, в котором производится подготовка камеры шлюза для приема судна со стороны верхнего бьефа для повторного шлюзования вниз (камера наполняется). В состоянии «подготовка вниз» происходит закрытие нижних ворот и затворов галерей, открытие системь наполнения;

- холостое шлюзование - технологическое состояние, в которое производится прием в камеру призмы из верхнего бьефа для последующего сливе призмы в нижний бьеф. В состоянии «холостое шлюзование»- происходит закрытие нижних ворот и затворов галерей, открытие системы наполнения;

- сброс призмы - технологическое состояние, в котором производите* слив призмы в нижний бьеф. В состоянии «сброс призмы» происходит закрытие верхних ворот и открытие системы опорожнения;

-  состояние под напором - технологическое состояние, в котором шлюз может находиться до 2 часов, направление шлюзования не определено (в камере уровень верхнего бьефа, нижние ворота и затворы галерей закрыты).

Алгоритм действий системы зависит от уровня бьефа в камере шлюза и направления шлюзования. Рассмотрим пример, когда в камере нижний уровень бьефа. Из этого состояния можно выполнить три действия:

- холостое шлюзование. Выбор этого действия приведёт к открытию подъёмно-опускного щита, для наполнения камеры шлюза, после достижения в камере уровня верхнего бьефа, подъёмно-опускные ворота закроются. Затем будет выполнено открытие затворов галереи, вследствие чего, уровень воды в камере шлюза начнёт снижаться, до тех пока не сравняется с уровнем нижнего бьефа.

- шлюзование вверх. Так как в камере уровень нижнего бьефа, двустворчатые ворота откроются без предварительного изменения уровня воды в камере. После окончания входа судна в камеру шлюза, двустворчатые ворота закроются, и начнётся шлюзование вверх. А именно откроется подъёмно-опускной щит для набора воды в камеру. При шлюзовании судна водоизмещением более 5000 тонн открытие системы наполнения происходит в 2 этапа. При подъёме на 0,6 метра движение щита прекратиться. При напоре на нижнюю голову более 2,5 метра движение щита в наполнение продолжается. После достижения в камере верхнего уровня бьефа, включаются двигатели механизма подъёмно-опускного щита на открытие. После выхода судна из камеры шлюза, подъёмно-опускной щит поднимется, и система будет находиться в ожидание. В камере будет уровень верхнего бьефа, система будет находиться в состояние под напором.

- шлюзование вниз. Так как в камере уровень нижнего бьефа, а судно ожидает шлюзование со стороны верхнего бьефа, необходима подготовка вниз. Открывается система наполнения, до тех пор, пока уровень воды в камере не достигнет верхнего бьефа. Затем будет: установка заградустройства, открытие подъёмно-опускного щита и вход судна в камеру шлюза. Следующие действия: закрытие щита, открытие затворов галереи для достижения в камере уровня нижнего бьефа и открытие двустворчатых ворот, для выполнения выхода судна из камеры шлюза. После закрытия двустворчатых ворот система будет находится в ожидание, в камере шлюза будет уровень нижнего бьефа.

 

 

3.1 Защиты и блокировки

 

В системе предусмотрены все блокировки и защиты в соответствии с правилами технической эксплуатации судоходных гидротехнических сооружений, а именно:

- блокировка самопроизвольного включения электродвигателей и коммутационных аппаратов без выработки управляющим контроллером сигнала на включение;

- блокировка возможности управления механизмами одновременно с центрального и местных пультов управления;

• блокировка возможности управления механизмами при несанкционированном доступе к элементам аппаратуры управления;
• блокировка маневрирования подъемно-опускными воротами при незакрытых воротах и затворах нижней головы;
• блокировка маневрирования подъемно-опускными воротами и затворами галерей при ослаблении тяговых цепей;
• блокировка маневрирования подъемно-опускными воротами при перегрузке тяговых цепей;
• блокировка маневрирования подъемно-опускными воротами при превышении предельно-допустимого перекоса щита;
• блокировка включения подъемно-опускных ворот на открытие при отсутствии равенства уровней воды в камере и в верхнем бьефе;
• блокировка включения подъемно-опускных ворот на открытие при достижении щитом предельного открытого положения;
• блокировка включения подъемно-опускных ворот на закрытие или наполнение при достижении щитом предельного положения наполнения;
• блокировка включения подъемно-опускных ворот на закрытие при нахождении судна в защитной зоне;
• блокировка маневрирования двустворчатыми воротами и затворами галерей при незакрытых воротах верхней головы;

- блокировка маневрирования двустворчатыми воротами при отсутствии равенства уровней воды в камере и в нижнем бьефе;

• блокировка маневрирования двустворчатыми воротами при перегрузе тяговой штанги;
• блокировку маневрирования двустворчатыми воротами при использовании ручного привода;
• блокировка включения двустворчатых ворот на открытие при достижении створками предельного открытого положения;
• блокировка включения двустворчатых ворот на закрытие при достижении створками предельного закрытого положения;
• блокировка включения двустворчатых ворот на закрытие при достижении створками максимального рассогласования в зоне створения;
• блокировка маневрирования затворами галерей при установке механизма на стопор;

- блокировка включения затворов галерей на закрытие при ослаблении

тяговой цепи;

- блокировка включения затворов галерей на закрытие при достижении затвором предельного закрытого положения;

- блокировка включения затворов галерей на открытие при достижении затвором предельного открытого положения;

• блокировка включения разрешающих огней входных и выходных светофоров при отсутствии отрытого положения соответствующих ворот;
• блокировка включения разрешающего огня входного светофора верхней головы при отсутствии установленного в рабочее положение заграждающего устройства;
• блокировка включения разрешающих огней входного и выходного светофоров верхней головы при наличии установленного в рабочее положение заграждающего устройства.

- блокировка включения электроприводов при: перегрузке и перегреве двигателя, обрыве питающих/выходных фаз, пробое выходного фазного провода, пробое на землю, выхода из строя компонентов самого привода, перенапряжение на клеммах двигателя, падении сопротивления изоляции двигателя.

Для обеспечения безопасности технологического процесса наиболее опасные блокировки (кнопки «Стоп», предельные положения и т.д.) продублированы на релейном уровне.

 

3.2 Контроллер верхней головы левого устоя

 

Программируемый контроллер серии CS1D, производства компании OMRON (Япония), выполняет управление электродвигателями левыми основным и резервным подъёмно-опускного щита, тормозом главным левого механизма привода подъёмно-опускных ворот и системой поддержания микроклимата шкафов. Для управления и диагностирования вышеперечисленного оборудования используются следующие группы датчиков и приборов:

- конечные выключатели механизмов ПОВ, расположенных слева;

- датчики положения ПОВ (абсолютные энкодеры);

- датчики скорости вращения левых двигателей привода ворот;

- датчики температуры внутри шкафов;

- датчики открытия дверей электрошкафов и электрощитов;

- датчики уровня воды в камере шлюза;

- датчики нагрузки цепи ворот;

- дополнительные сигнальные контакты частотных преобразователей, автоматов защиты, магнитных пускателей, светофоров, используемые в системе блокировок.

Управление процессом шлюзования с использованием информационно- 
управляющей системой технологической безопасности судопропуска может 
производиться в следующих режимах:

- автоматическое с вводом информации о направлении, начала и окончания каждого шлюзования;

- цикловое с квитированием (подтверждением необходимости выполнения каждой операции нажатием кнопки «Пуск»);

- раздельное (индивидуальное) управление группами механизмов;

- местное - управление механизмами с местных пультов. Местное управление возможно как всем шлюзом, так и каждой головой.

В режиме циклового управления есть пять вариантов действий:

- шлюзование вверх из исходного положения шлюза в режиме циклового управления;

- шлюзование вниз из исходного положения шлюза в режиме циклового управления;

- повторное шлюзование вверх в режиме циклового управления;

- шлюзование вверх после окончания шлюзования вниз (встречное шлюзование вверх) в режиме циклового управления.

- повторное шлюзование вниз в режиме циклового управления.

Рассмотрим подробно, работу контроллера верхней головы левого устоя в автоматическом режиме управлении.

 

3.2.1 Автоматический режим управления процессом шлюзования

 

Программа контроллера предусматривает пять алгоритмов действий:

- шлюзование вверх из исходного положения шлюза в режиме автоматического управления.

- шлюзование вниз из исходного положения шлюза в режиме автоматического управления.

- повторное шлюзование вверх в режиме автоматического управления.

- шлюзование вверх после окончания шлюзования вниз (встречное шлюзование вверх) в режиме автоматического управления.

- повторное шлюзование вниз в режиме автоматического управления.

Рассмотрим действия контроллера в автоматическом режиме управления процессом судопропуска при повторном шлюзование вверх.

В этом процессе контроллер управляет электродвигателем левыми основным подъёмно-опускного щита и тормозом главным левого механизма привода подъёмно-опускного щита. Подаёт сигнал на частотные преобразователи G7, которые имеют векторный режим управления двигателями с обратной связью по скорости вращения и положению ротора, и включаются двигатели механизмов верхних ворот на наполнение [7]. Привода обеспечивают плавный разгон/торможение ворот. Момент окончания работы электродвигателей определяется сигналом датчиков положения ПОВ - ATM60-DAH13X13.