RU158214U1 - Релейный блок защиты, управления и удалённого сбора данных - Google Patents

Abstract

1. Релейный блок защиты, управления и удаленного сбора данных, содержащий логическую схему, выполненную с помощью блока реле, при этом блок реле выполнен с возможностью управления сигналами от и для внешнего устройства релейной защиты и автоматики и внешнего устройства измерения для выполнения функций защиты и управления нагрузкой в соответствии с алгоритмом работы, отличающийся тем, что блок реле размещен на печатной плате и соединен с расположенным на ней блоком подключения внешних устройств, содержащим группу вводов-выводов для подключения питания компонентов релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных, группу вводов-выводов для подключения внешнего устройства релейной защиты и автоматики, группу вводов-выводов для подключения внешнего устройства измерения, группу вводов-выводов для подключения нагрузки, причем соединения между компонентами релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных выполнены с помощью печатных проводников.2. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для управления релейным блоком защиты, управления и удаленного сбора данных с кнопочного поста.3. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для управления релейным блоком защиты, управления и удаленного сбора данных из системы верхнего уровня.4. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для схемы питания вторичных цепей.5. Релейный блок по п. 1, отличающийся �

Description

1

РЕЛЕЙНЫЙ БЛОК ЗАЩИТЫ, УПРАВЛЕНИЯ И УДАЛЕННОГО СБОРА ДАННЫХ

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам, которые могут использоваться для удаленного сбора данных, местного и удаленного управления, мониторинга, оперативного учета и распределения электрической энергии, защиты линий, например, при перегрузках и коротких замыканиях в системах промышленной автоматизации. В частности релейный блок защиты, управления и удаленного сбора данных (далее «релейный блок управления») обеспечивает автоматическое и/или ручное, местное и/или дистанционное управление различными нагрузками: линиями освещения (в системах управления освещением), средствами обогрева (в системах управления обогревом), электрическими приборами, установками (электрическими) и оборудованием, например, насосами, электродвигателями, вентиляторами, задвижками и т.д.

Уровень техники

Известно многофункциональное реле защиты и управления электродвигателем TeSys Т от компании Schneider Electric, обеспечивающее защиту, измерение параметров и управление 1 и 3-х фазными электродвигателями.

Известен силовой модуль MStart и блоку управления MControl, входящие в центр управления двигателями MNS iS от компании ABB.

Известен щит управления уличным освещением с узлом учета «Световой поток» 220 В 32 А от компании «Электросервис».

Известна система управления электрической печью от компании «Звезда-Электроника» на базе многоканального ПИД-регулятора ТРМ148 с интерфейсом передачи данных RS-485.

2

Известны шкафы управления насосами закачки реагента в скважину на базе программируемого логического контроллера ПЛК100 от компании «УралАвтоматика».

Недостатком упомянутых устройств является то, что их логика работы основана на применении микропроцессоров. Использование микропроцессоров усложняет систему в целом, а также отсутствует возможность оперативного ремонта и обслуживания. Кроме того, необходимость в написании управляющих программ требует присутствия высококвалифицированного персонала, обладающего специальными навыками. Помимо этого микропроцессоры подвержены внешним факторам, например, электрическим наводкам, что может привести к выходу из строя устройства или системы.

Известны модульные блоки управления БМ5030 и БМД5030, содержащие логические схемы, выполненные с помощью блока реле. Блок реле выполнен с возможностью управления сигналами от и для внешнего устройства релейной защиты и автоматики и внешнего устройства измерения для выполнения функций защиты и управления нагрузкой в соответствии с алгоритмом работы. Недостатками данных устройств являются то, что связь между компонентами блока образована за счет кабелей и проводов. В результате чего увеличенные размеры блока не позволяют его использовать в условиях ограниченного пространства, например, в ячейках (корзинах) низковольтных комплектных устройств (НКУ). Кроме того, при сборке таких устройств монтажники могут допускать ошибки, что может повлечь за собой выход из строя устройства/системы или не обеспечить его/ее правильную работу. Например, помимо неправильного соединения устройств, возможной ошибкой может быть плохое крепление провода в разъеме. В процессе монтажа и наладки устройства он может покинуть место своего крепления, в результате чего провод будет искрить и нагреваться, либо неправильно замкнется.

Перечисленными недостатками обладают релейные блоки собираемые в щитах, шкафах и т.п. Например, ящик управления Я5111, шкаф управления 3

асинхронными двигателями типа Я5000 (РУСМ 5000), шкаф уличного освещения серии И 710, щиты управления от компании «Мастер Сети» (http://www.masterseti.ru/index/shhity_upravlenija/0-95).

Необходимо отметить, что релейные блоки изготавливаются для каждой задачи индивидуально, что обуславливает сложность выбора наиболее близкого аналога, и, тем не менее, модульный блок управления БМ5030 принят в качестве такового.

Раскрытие полезной модели

При разработке релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных ставилась задача разработки максимально простого, высоконадежного, компактного устройства, предусматривающего несколько типов стандартных схем управления и/или с возможностью реализации, при необходимости, специфических схем по желанию заказчика. Кроме того, ставилась задача максимально упростить процедуру сбора релейного блока управления за счет замены части кабелей и проводов печатными проводниками. Такая замена позволила снизить вероятности появления ошибок в процессе сборки, монтажа и эксплуатации. Наличие дополнительных вводов-выводов обеспечивает гибкость применения устройств и уменьшает время пересборки схемы при внесении в нее дополнительных устройств, что позволило снизить нагрузку на наладчика. Кроме того, возможность исполнения нескольких одновременно логических (релейных) схем значительно снижает нагрузку на наладчиков при изменении схемы. При необходимости к релейному блоку может быть подключен микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных (далее «микропроцессорный модуль»). Модуль позволяет передавать различную диагностическую информацию о состоянии системы управления и передавать ее в систему верхнего уровня по реализованным протоколам, например, в автоматизированные системы управления технологическим процессами (АСУ ТП), ЭВМ, автоматизированные системы диспетчеризации и управления электроснабжением (АСДУЭ) и проч.

4

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, состоит в повышении пожаробезопасности и электробезопасности.

Технический результат достигается тем, что релейный блок защиты, управления и удаленного сбора данных (далее «релейный блок») содержит логическую схему, выполненную с помощью блока реле. Блок реле выполнен с возможностью управления сигналами от и для внешнего устройства релейной защиты и автоматики и внешнего устройства измерения для выполнения функций защиты и управления нагрузкой в соответствии с алгоритмом работы, размещен на печатной плате и соединен с расположенным на ней блоком подключения внешних устройств. Блок подключения внешних устройств содержит группу вводов-выводов для подключения питания компонентов релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных, группу вводов-выводов для подключения внешнего устройства релейной защиты и автоматики, группу вводов-выводов для подключения внешнего устройства измерения, группу вводов-выводов для подключения нагрузки. Соединения между компонентами релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных выполнены с помощью печатных проводников.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для управления релейным блоком защиты, управления и удаленного сбора данных с кнопочного поста.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для управления релейным блоком защиты, управления и удаленного сбора данных из системы верхнего уровня.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для схемы питания вторичных цепей.

5

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что оно дополнительно содержит группу вводов-выводов дискретных сигналов.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для внешнего устройства сигнализации.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что он дополнительно содержит блок индикации.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что блок реле содержит два электромеханических реле, выполненные с возможностью выполнения логических функций и операций.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что блок реле дополнительно содержит реле задержки времени, выполненное с возможностью выполнения логических функций и операций.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что печатная плата размещена в корпусе, оснащенным устройством для крепления.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что корпус выполнен унифицированным и из негорючего пластика, а устройство для крепления выполнено с возможностью крепления на стандартную DIN-рейку.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что он дополнительно содержит микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных, размещенный на печатной плате, соединенный с блоком реле и с блоком подключения внешних устройств и выполненный с возможностью самодиагностики, сбора, преобразования и передачи данных, поступающих от блока реле, внешнего устройства релейной защиты и автоматики и внешнего устройства измерения, в систему верхнего уровня посредством дополнительно содержащейся в блоке подключения внешних устройств группы ввода-вывода цифровых сигналов, причем 6

соединения между компонентами микропроцессорного модуля сбора, обработки, преобразования и передачи данных выполнены с помощью печатных проводников.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для питания компонентов микропроцессорного модуля сбора, обработки, преобразования и передачи данных.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных размещен на печатной плате релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных выполнен с возможностью передачи данных по интерфейсу RS-485 протоколу Modbus/RTU.

В дополнительном аспекте предлагаемое устройство характеризуется тем, что микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных выполнен с возможностью передачи данных по Ethernet.

Краткое описание чертежей

Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых изображено:

Фиг. 1 - структурная блок схема релейного блока с микропроцессорным модулем.

Фиг. 2 - печатная плата релейного блока с микропроцессорным модулем.

Фиг. 3 - печатная плата релейного блока управления с микропроцессорным модулем в корпусе.

Фиг. 4 - общая принципиальная схема системы управления нагрузкой в трехфазной сети с применением релейного блока с 7

микропроцессорным модулем.

Фиг. 5 - принципиальная схема одного из вариантов управления нагрузкой в трехфазной сети с применением релейного блока с микропроцессорным модулем. В качестве нагрузки используется электродвигатель с возможностью реверса направления вращения.

Фиг. 6 - принципиальная схема одного из вариантов управления нагрузкой задвижкой в трехфазной сети с применением релейного блока с микропроцессорным модулем. В качестве нагрузки используется задвижка.

Осуществление полезной модели

Полезная модель поясняется примером исполнения. Данный пример не является единственно возможным, а призван продемонстрировать возможность достижения заданного технического результата заявляемой совокупностью существенных признаков. Для лучшего понимания сущности полезной модели приведен пример релейного блока управления с микропроцессорным модулем, чтобы продемонстрировать возможность передачи данных о работе релейной схемы.

На фиг. 1 представлена структурная блок-схема релейного блока с микропроцессорным модулем.

Релейный блок управления имеет несколько функциональных блоков: блок 1 подключения внешних устройств, блок 2 реле, блок 3 управления алгоритмами работы (типом релейной схемы), блок 4 индикации, блок 5 сбора, обработки, преобразования и передачи данных (устанавливают при необходимости).

Блок 2 реле соединен с блоком 1 подключения внешних устройств, блоком 3 управления алгоритмами работы (управления типом релейной схемы), блоком 4 индикации, блоком 5 сбора, обработки, преобразования и передачи данных (при его наличии). Блок 5 сбора, обработки, преобразования и передачи 8

данных соединен с блоком 4 индикации и блоком 1 подключения внешних устройств.

Блоки взаимодействуют между собой следующим образом. Аналоговые и/или дискретные сигналы от устройств релейной защиты, автоматики, устройств измерения, по меньшей мере одной нагрузки и средства управления системой через блок 1 подключения внешних устройств поступают в блок 2 реле. Блок 2 реле обрабатывает полученные сигналы в соответствии с установленной с помощью блока 3 управления логической схемой. Сформированные управляющие аналоговые и/или дискретные сигналы через блок 1 подключения внешних устройств поступают на соответствующие внешние устройства. В случае срабатывания реле блока 2 реле подает дискретный сигнал 24 В в блок 5 сбора, обработки, преобразования и передачи данных. Кроме того, блок 5 сбора, обработки, преобразования и передачи данных через блок 1 подключения внешних устройств может получать аналоговые сигналы от устройств измерения. Полученные аналоговые и/или дискретные сигналы в блоке 5 сбора, обработки, преобразования и передачи данных регистрируются в журнале событий и преобразуются в цифровую форму, затем через блок 1 подключения внешних устройств сигналы в цифровой форме (цифровые сигналы) передаются в систему верхнего уровня АСУ ТП. Информацию о своем состоянии блок 2 реле и блок 5 сбора, обработки, преобразования и передачи данных передают в блок 4 индикации в виде сигналов. Кроме того блок 2 реле выполнен с возможностью передавать сигналы состояния на внешние устройства сигнализации.

Таким образом, блок 1 подключения внешних устройств содержит:

- по меньшей мере одну группу вводов-выводов для подключения питания компонентов релейного блока управления и микропроцессорного модуля,

- по меньшей мере одну группу вводов-выводов для подключения по меньшей мере одной нагрузки,

9

- по меньшей мере одну группу вводов-выводов для подключения устройств защиты и/или устройств контроля напряжения и/или тока,

- по меньшей мере одну группу вводов-выводов для подключения средств управления системой,

- по меньшей мере одну группу вводов-выводов для схемы питания вторичных цепей,

- по меньшей мере одну группу выводов цифровых сигналов,

- по меньшей мере одну группу вводов-выводов для внешних устройств сигнализации.

Блок 1 может дополнительно содержать по меньшей мере одну группу вводов-выводов для дополнительных аналоговых и/или дискретных сигналов от внешних устройств. В качестве примера, но не ограничения, если потребуется обеспечить в системе управления тепловую защиту, то в нее вводят тепловое реле, которое подключается к упомянутой дополнительной группе. Кроме того, к ней также могут быть подключены дополнительные устройства защиты, измерения и управления в различных сочетаниях. Количество устройств определяется реализуемой логической (релейной) схемой.

Блок 2 реле выполняет коммутирующую функцию: получает, обрабатывает, перераспределяет поступающую информацию в виде сигналов от внешних устройств, передает информацию о состоянии работы системы управления в блок 5 сбора, обработки, преобразования и передачи данных и/или устройство сигнализации (световое или звуковое) и формирует управляющие сигналы для внешних устройств.

Блок 3 позволяет выбрать алгоритм работы, т.е. тип используемой логической (релейной) схемы. Реализован с помощью перемычки.

Блок 4 индикации выполнен с возможностью отображения: состояние работы собранной системы управления и произошедших на ней авариях.

10

Блок 5 сбора, обработки, преобразования и передачи данных реализован в виде микропроцессорного модуля, содержащего известный из уровня техники микроконтроллер. Микропроцессорный модуль представляет собой устройство, выполненное с возможностью получения, обработки, преобразования аналоговых и дискретных сигналов в цифровую форму и передачу преобразованных сигналов. Для получения сигналов о работе блока 2 реле выходы микропроцессорного модуля соединены с соответствующими выходами состояния по меньшей мере одного электромеханического реле. Помимо этого микропроцессорный модуль выполнен с возможностью самодиагностики, и в нем быть реализована функция «сторожевого таймера». Эта функция обеспечивает перезагрузку микропроцессорного модуля в случае его некорректной работы. Микропроцессорный модуль передает информацию о работе собранной системы и произошедших на ней авариях.

Таким образом, микропроцессорный модуль преобразует аналоговые и дискретные сигналы в цифровую форму и передает их в систему верхнего уровня АСУ ТП через соответствующую группу вывода цифровых сигналов блока подключения внешних устройств.

На фиг. 2 представлена печатная плата релейного блока с микропроцессорным модулем.

Релейный блок 6 с микропроцессорным модулем 11 расположены на одной печатной плате 7, причем соединения между по меньшей мере двумя компонентами релейного блока 6 и микропроцессорного модуля 11, выполнены с помощью печатных проводников (не показаны). Блок 1 подключения внешних устройств реализован с помощью рядов винтовых клемм 8. Блок 2 реле содержит логическую схему, реализованную с помощью реле 9: по меньшей мере одного электромеханического реле и/или по меньшей мере одного реле задержки времени. Логическая схема, реализованная с помощью реле 9, содержит логические элементы И, ИЛИ, НЕ или их сочетание. Таким образом, реле 9, соединенные определенным образом с помощью проводников, 11

обеспечивают формирование управляющих сигналов. По меньшей мере одно реле имеет один вход управления катушкой и четыре группы контактов состояния, является помехозащищенным и выбрано с учетом возможных помех на линии. Блок 4 индикации выполнен в виде набора светодиодов 10 (светодиодных индикаторов).

По меньшей мере одно реле 9 соединено с блоком 1 подключения внешних устройств.

На фиг. 3 представлена печатная плата релейного блока управления с микропроцессорным модулем в корпусе.

Плата 7 размещается в унифицированном корпусе 12 из негорючего пластика. Сверху корпус 12 закрыт крышкой 13, выполненной из прозрачного негорючего пластика, а снизу расположено устройство 14 для крепления на стандартную DIN-рейку с монтажной защелкой.

На фиг. 4 представлена общая принципиальная схема системы управления нагрузкой в трехфазной сети с применением релейного блока с микропроцессорным модулем.

Принципиальная схема содержит источник 15 питания, ввод 16 питания, измерительные токовые трансформаторы 17, установленные на каждой фазе ввода 15, по меньшей мере один автоматический выключатель 18, по меньшей мере одно дополнительное средство защиты 19, по меньшей мере один контактор 20, по меньшей мере одну нагрузку 21, релейный блок 6 с микропроцессорным модулем 11 (далее «контроллер» 22), средство 23 управления нагрузкой, систему 24 верхнего уровня. По меньшей мере один автоматический выключатель 18, по меньшей мере одно дополнительное средство защиты 19, по меньшей мере один контактор 20 устанавливаются на вводе 16.

Контроллер 22 используют следующим образом.

Перед началом использования контроллера проводят предварительную подготовку. Для этого снимают крышку 13 корпуса, выставляется адрес от 1 до 12

64 в двоичной системе исчисления на DIP-переключателе (не отмечен) на фигурах, расположенный на печатной плате 7. Возвращают крышку 13. Далее контроллер 22 в корпусе устанавливают на DIN-рейку. При необходимости устанавливают соответствующий тип логической (релейной) схемы с помощью перемычек. Подключают питание контроллера (24 В). Далее собирают систему. К соответствующим вводам-выводам подключают по меньшей мере один измерительный токовый трансформатор 17, по меньшей мере один автоматический выключатель 18, по меньшей мере одно дополнительное средство 19 защиты, по меньшей мере один контактор 20, средство 23 управления нагрузкой, систему 24 верхнего уровня, источник питания для компонентов контроллера 22.

Контроллер 22 работает следующим образом.

Контроллер 22 получает информацию от измерительных токовых трансформаторов 17, автоматического выключателя 18, дополнительного средства 19 защиты о наличии (например, короткое замыкание, перегрузка, пропажа напряжения и т.п.), либо об отсутствии аварии на вводе 16. Со средства 23 управления нагрузкой подают управляющий сигнал 220 В на пуск нагрузки 21. Этот сигнал поступает в контроллер 22. При наличии аварии на вводе 16 сигнал блокируется. Если аварии отсутствуют - сигнал из контроллера 22 передается далее в контактор 20. При получении управляющего сигнала контактор 20 замыкается, что запускает нагрузку 21. При пуске нагрузки 21 запускается система самоподхвата (система организована логической схемой в релейном блоке). При появлении аварии на вводе 16 автоматический выключатель 18 и/или дополнительное средство 19 защиты передадут сигнал об этом событии в контроллер 22, и система самоподхвата сформирует управляющий сигнал на размыкание контактора 20. Данные о состоянии собранной системы управления из контроллера 22 передаются в систему 24 верхнего уровня АСУ ТП (АСУЭ, АСДУЭ, ЭВМ и т.п.) по интерфейсу RS-485 по протоколу Modbus и/или по Ethernet и/или на средство 23 управления 13

нагрузкой. При необходимости, по меньшей мере одна нагрузка 21 может быть подключена к контроллеру 22.

В качестве средства 23 управления нагрузкой может быть использовано(-ы) местное(-ые) средство(-а) управления, например, кнопочный пост, и/или дистанционное(-ые) средство(-а) управления, например, система верхнего уровня АСУ ТП (АСУЭ, АСДУЭ, ЭВМ и т.п.).

В качестве дополнительного средства 19 защиты может использоваться по меньшей мере одно тепловое реле, по меньшей мере одно устройство защитного отключения (УЗО), по меньшей мере одно микропроцессорное устройство считающие, например, баланс токов и т.п. Очевидно, что упомянутые выше устройства могут использоваться как совместно друг с другом в различных сочетаниях, так и по-отдельности.

Специалисту очевидно, что в качестве нагрузки 21 может использоваться насос, вентилятор и т.п. Кроме того, из уровня техники известны логические релейные схемы для управления освещением и/или обогревом. Таким образом, возможны различные варианты исполнения данного устройства, не выходя за рамки формулы полезной модели.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема одного из вариантов управления нагрузкой в трехфазной сети с применением релейного блока с микропроцессорным модулем. В качестве нагрузки используется электродвигатель с возможностью реверса направления вращения.

Схема содержит источник питания 15, ввод 16 питания электродвигателя 25, измерительные токовые трансформаторы 17, установленные на каждой фазе ввода 16, автоматический выключатель 18, два контактора 20а и 20b, электродвигатель 25, средство 23 управления электродвигателем, систему 24 верхнего уровня. Причем автоматический выключатель 18 расположен на вводе 16. После автоматического выключателя 18 ввод 16 разделяется на два ввода 16а и 16b, на которых установлены контакторы 20а и 20b. Ввод 16а служит для прямого пуска электродвигателя 25, а второй ввод 16b - для реверса.

14

Аналоговые входы контроллера 22 подключены ко вторичным обмоткам измерительных токовых трансформаторов 17.

Проводят предварительную настройку, описанную ранее. Затем контроллер 22 соединяют с по меньшей мере одним измерительным токовым трансформатором 17, автоматическим выключателем 18, контакторами 20а и 20b, средством 23 управления и системой 24 верхнего уровня АСУ ТП (АСУЭ, АСДУЭ, ЭВМ и т.п.) для передачи данных по интерфейсу RS-485 по протоколу Modbus и электродвигателем 25.

Контроллер 22 используют следующим образом. Контроллер 22 получает информацию от измерительных токовых трансформаторов 17, автоматического выключателя 18 о наличии, либо об отсутствии аварии на вводе 16. Со средства 23 управления подают управляющий сигнал 220 В на пуск электродвигателя 25. Могут быть поданы два сигнала: на прямой пуск двигателя 25 и на его реверс. Один из двух сигналов поступает в контроллер 22. При наличии аварии на вводе 16 сигнал блокируется. Если аварии отсутствуют - сигнал из контроллера 22 передается далее в соответствующий контактор. Если был подан сигнал на прямой пуск электродвигателя 25 и электродвигатель 25 передал сигнал в контроллер 22 о готовности к прямому пуску, то при отсутствии аварии на вводе 16 замкнется контактор 20а. Если был подан сигнал на прямой пуск электродвигателя 25, и электродвигатель 25 передал сигнал в контроллер 22 о готовности к реверсу, то при отсутствии аварии на вводе 16 замкнется контактор 20b. При пуске электродвигателя 25 запускается система самоподхвата (система организована логической схемой в релейном блоке). При появлении аварии на вводах 16, 16а, 16b автоматический выключатель 18 передаст сигнал об этом событии в контроллер 22, и система самоподхвата сформирует управляющий сигнал на размыкание соответствующего контактора 20а или 20b. Данные о состоянии собранной системы управления из контроллера 22 передаются в систему 24 верхнего уровня АСУ ТП (АСУЭ, 15

АСДУЭ, ЭВМ и т.п.) по интерфейсу RS-485 по протоколу Modbus и/или по Ethernet и/или на средство 23 управления.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема одного из вариантов управления нагрузкой задвижкой в трехфазной сети с применением релейного блока с микропроцессорным модулем. В качестве нагрузки используется задвижка.

Отличием от схемы, описанной в предыдущем примере, является назначение вводов 16а и 16b, расположенных после автоматического выключателя 18. Ввод 16а предназначен для открытия задвижки 26, второй 16b - для ее закрытия.

Контроллер 22 используют следующим образом. Отличием использования контроллера 22 в этом примере от его использования в описанного в предыдущем примере является то, что со средство 23 управления подается сигнал 220 В на закрытие или открытие задвижки 26. Если был подан сигнал на открытие задвижки 26, и задвижка 26 передала сигнал в контроллер 22 о готовности к открытию, то при отсутствии аварии на вводе 16 замкнется контактор 20а. Если был подан сигнал на закрытие задвижки 26, и задвижка 26 передала сигнал в контроллер 22 о готовности к закрытию, то при отсутствии аварии на вводе 16 замкнется контактор 20b. Аналогично предыдущему примеру запустится система самоподхвата, которая в случае аварии на вводах 16, 16а, 16b или в случае сигнала от задвижки о сработке концевых выключателей (при наличии таковых) разомкнет соответствующий контактор.

На приведенных выше примерах описывалась реализация релейного блока управления для управления электродвигателем и задвижкой. Тем не менее, специалисту очевидно, что релейный блок можно также реализовать для других систем управления: обогревом (отоплением), освещением, управление нагрузками (вентилятор, насос и т.п.) и т.д. Для этого в блоке реле предусмотрены дополнительные вводы выводы для получения/передачи дискретных сигналов от дополнительных устройств или к ним. Например, в 16

качестве примера, но не ограничения релейный блок дополнительно может быть использован для управления нагрузкой, в качестве которой использовано средство обогрева (например, по меньшей мере один нагревательный кабель шей мере в системе электрообогрева Thermon) и/или по меньшей мере одна линия освещения в системе освещения по меньшей мере одной производственной установки и/или в качестве нагрузки использован по меньшей мере один электрический прибор и/или по меньшей мере электрическая одна установка.

Под логической схемой (релейной схемой) понимается схема, осуществляющая получение, обработку, перераспределение сигналов от устройств релейной защиты, автоматики, измерения и формирование для них управляющих сигналов для выполнения функций защиты и управления по меньшей мере одной нагрузкой в соответствии с алгоритмом работы. Схема выполнена с возможностью выполнения по меньшей мере одной логической функции и/или операции с помощью логических элементов, на которых основывается логика работы схемы управления нагрузкой. Логические элементы выполнены с помощью реле и проводников, соединенных определенным образом, определяющим тип схемы и алгоритм ее работы. В примере логическая содержит логические элементы И, ИЛИ, НЕ или их сочетание. Однако специалисту очевидно, что при необходимости некоторые элементы могут быть исключены или добавлены другие в зависимости от реализуемой логической схемы. Кроме того, логическая схема (релейная схема) может дополнительно содержать реле задержки времени. Реле задержки времени может, например, обеспечивать блокировку от повторного включения двигателя в течение N минут после его отключения.

Релейный блок 6 управления позиционируется как универсальное средство, содержащее несколько типов логических (релейных) схем. Поэтому с целью расширения его функционала к нему могут добавляться компоненты и группы ввода-вывода и/или удаляться из него и/или не использоваться. 17

Количество и сочетание таких компонентов и групп определяется требованиями, предъявляемыми к релейному блоку 6 управления. Например, если релейный блок 6 управления используется без микропроцессорного модуля 11 (что подтверждается примером его использования), то группа вводов-выводов цифровых сигналов и его питания могут отсутствовать.

Под компонентами релейного блока 6 управления и микропроцессорного модуля 11 понимаются электронные и/или вспомогательные компоненты, электронные и/или вспомогательные устройства, средства подключения внешних устройств, применяемые для их изготовления и необходимые для выполнения их назначений и функций.

Под корпусом 12 понимается устройство, в котором размещен и надежно удерживается релейный блок 6 управления или релейный блок 6 управления с микропроцессорным модулем 11 (контроллер 22). Помимо этого корпус 12 выполняет функцию защиты от внешних механических, температурных, электрических и других типов воздействий. Корпус 12 может быть закрытым или открытым. Также корпус может содержать или не содержать специальных средств удержания печатной(-ых) плат 7 в корпусе, например, защелок, зажимов, винтов и т.п. При необходимости печатная плата 7 релейного блока 6 управления и микропроцессорного модуля 11 могут быть размещены в разных корпусах 12, или корпус 12 может отсутствовать. Корпус 12 может быть снабжен устройством 13 для крепления, под которым понимается средство, позволяющее надежно фиксировать корпус 12 в месте размещения под любым углом. Дополнительно устройство 13 для крепления может быть снабжено фиксатором или любым другим подходящим удерживающим элементом. Устройство 13 для крепления может быть частью корпуса 12, дополнительным оборудованием или модульным элементом, например, если потребуется поместить устройство не на DIN-рейке, то элемент снимается и заменяется подходящим. Крышка 13 для корпуса может быть прикреплена с помощью винтов, защелок, болтов и т.п.

18

В примере блок 1 подключения внешних устройств был реализован с помощью винтовых клемм 8. Тем не менее, специалисту понятно, что в данном случае винтовые клеммы 8 обеспечивают надежное присоединения кабелей или проводов внешних устройств к релейному блоку 6 управления. Таким образом, помимо винтовых клемм 8 могут быть использованы другие средства, обеспечивающие надежное присоединение внешних устройств. В качестве такого примера, но не ограничения, могут быть клеммы с пружинным зажимом, разъемным клеммником, набором проводов, набором контактных площадок для пайки или штыревым соединением. Следует понимать, что реализация блока подключения внешних устройств будет зависеть от назначения и/или удобства применения и использования.

Под аналоговым сигналом в данном случае понимается сигнал, изменяющий в диапазоне напряжений 0-5 В, 0-10 В, 0-24 В, 0-220 В и диапазоне силы тока 0-1 А переменного напряжения.

Под дискретным сигналом в данном случае понимаются аналоговые сигналы двух типов: высокий логический уровень и низкий логический уровень. Высокому логическому уровню соответствует напряжение 24 В и принимается в качестве логической единицы (1), низкому - 0 В и принимается в качестве логического нуля (0). На практике, такие уровни напряжений не всегда достигаются, поэтому логическая единица и логический ноль находятся в некоторых ограниченных и не перекрывающих друг друга диапазонах между 0 и 24 В. Помимо этого, может быть использован диапазон 0-220 В.

Под цифровым сигналом в данном случае понимаются аналоговые сигналы двух типов: высокий логический уровень и низкий логический уровень. Высокому логическому уровню соответствует напряжения 5 В и принимается в качестве логической единицы (1), низкому - 0 В и принимается в качестве логического нуля (0). На практике, такие уровни напряжений не всегда достигаются, поэтому логическая единица и логический ноль находятся 19

в некоторых ограниченных и не перекрывающих друг друга диапазонах между 0и5 В.

Релейный блок 6 управления и/или релейный блок 6 управления с микропроцессорным модулем 11 (контроллер 22) может быть размещен в шкафах, корзинах и т.п. Кроме того, состав используемого оборудования подбирается с учетом реализуемой системы.

Кроме того, блок 4 индикации может быть расположен как на печатной плате, так и представлять собой по меньшей мере одно внешнее устройство сигнализации (звуковое и/или световое). Например, в качестве такого устройства могут быть кнопки управления системой, расположенные на дверце шкафа.

Релейный блок 6 управления и/или релейный блок 6 управления с микропроцессорным модулем 11 (контроллер 22) может быть сформирован таким образом, что для его питания может быть использован источник питания отличный от 24 В.

Микропроцессорный модуль 11 может быть реализован на базе любого известного из уровня техники микроконтроллера и/или микропроцессора. В качестве примера, но не ограничения в качестве микроконтроллеров могут использоваться ATMEL AtMegal28, ST STM32F и др. Очевидно, что при необходимости, таких микроконтроллеров может быть несколько и может быть использовано любое их сочетание. Микропроцессорных модулей также может быть несколько. Помимо интерфейса RS-485 может быть использован, например, интерфейс Ethernet или другой известный из уровня техники интерфейс.

При необходимости часть печатных проводников может быть заменена на любое другое устройство передачи данных, например, провода и кабели.

Релейный блок 6 управления и микропроцессорный модуль 11 могут быть размещены на одной печатной плате или компоненты каждого могут быть разнесены на несколько печатных плат. Причем платы могут быть 20

расположены как в одном корпусе, так и в нескольких. А корпуса могут быть оснащены устройствами крепления, например, на DIN-рейку.

Заявляемый релейный блок защиты, управления и удаленного сбора данных может работать со всеми известными в настоящее время устройствами релейной защиты и автоматики фирм ABB, Siemens, Schneider Electric и др.

Таким образом, очевидно, что изменения и варианты осуществления релейного блока управления могут быть выполнены, не отступая от объема правовой охраны, испрашиваемой в формуле. Кроме того заявляемая полезная модель совмещает в себе простоту, надежность и ремонтопригодность от схем на основе реле и универсальность, реализованную в контроллерах на основе микропроцессоров. Помимо этого внедрение заявляемой полезной модели в промышленность позволит повысить экономическую эффективность, например, за счет снижение издержек, связанных с разработкой, наладкой и эксплуатацией. Исполнение части соединений печатными проводниками позволит уменьшить количество ошибок.

Claims (16)

1. Релейный блок защиты, управления и удаленного сбора данных, содержащий логическую схему, выполненную с помощью блока реле, при этом блок реле выполнен с возможностью управления сигналами от и для внешнего устройства релейной защиты и автоматики и внешнего устройства измерения для выполнения функций защиты и управления нагрузкой в соответствии с алгоритмом работы, отличающийся тем, что блок реле размещен на печатной плате и соединен с расположенным на ней блоком подключения внешних устройств, содержащим группу вводов-выводов для подключения питания компонентов релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных, группу вводов-выводов для подключения внешнего устройства релейной защиты и автоматики, группу вводов-выводов для подключения внешнего устройства измерения, группу вводов-выводов для подключения нагрузки, причем соединения между компонентами релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных выполнены с помощью печатных проводников.

2. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для управления релейным блоком защиты, управления и удаленного сбора данных с кнопочного поста.

3. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для управления релейным блоком защиты, управления и удаленного сбора данных из системы верхнего уровня.

4. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для схемы питания вторичных цепей.

5. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов дискретных сигналов.

6. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для внешнего устройства сигнализации.

7. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок индикации.

8. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что блок реле содержит два электромеханических реле, выполненных с возможностью выполнения логических функций и операций.

9. Релейный блок по п. 8, отличающийся тем, что блок реле дополнительно содержит реле задержки времени, выполненное с возможностью выполнения логических функций и операций.

10. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что печатная плата размещена в корпусе, оснащенном устройством для крепления.

11. Релейный блок по п. 10, отличающийся тем, что корпус выполнен унифицированным и из негорючего пластика, а устройство для крепления выполнено с возможностью крепления на стандартную DIN-рейку.

12. Релейный блок по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных, размещенный на печатной плате, соединенный с блоком реле и с блоком подключения внешних устройств и выполненный с возможностью самодиагностики, сбора, преобразования и передачи данных, поступающих от блока реле, внешнего устройства релейной защиты и автоматики и внешнего устройства измерения, в систему верхнего уровня посредством дополнительно содержащейся в блоке подключения внешних устройств группы ввода-вывода цифровых сигналов, причем соединения между компонентами

микропроцессорного модуля сбора, обработки, преобразования и передачи данных выполнены с помощью печатных проводников.

13. Релейный блок по п. 12, отличающийся тем, что блок подключения внешних устройств дополнительно содержит группу вводов-выводов для питания компонентов микропроцессорного модуля сбора, обработки, преобразования и передачи данных.

14. Релейный блок по п. 12, отличающийся тем, что микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных размещен на печатной плате релейного блока защиты, управления и удаленного сбора данных.

15. Релейный блок по п. 12, отличающийся тем, что микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных выполнен с возможностью передачи данных по интерфейсу RS-485 протоколу Modbus/RTU.

16. Релейный блок по п. 12, отличающийся тем, что микропроцессорный модуль сбора, обработки, преобразования и передачи данных выполнен с возможностью передачи данных по Ethernet.

Images