RU221650U1

RU221650U1 - STAND FOR CHECKING RELAY AUTOMATION BLOCKS

Info

Publication number: RU221650U1
Application number: RU2023112877U
Authority: RU
Inventors: Тимур Александрович Воробьев; Василий Юрьевич Куликов; Сергей Константинович Смагин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта"
Filing date: 2023-05-18
Publication date: 2023-11-15

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, используемым в области автоматизированных систем управления (далее - АСУ), в частности для проверки блоков релейной автоматики в системах автоматизированного управления (далее - САУ) «Электра», «Кварц», «Вега». Задачей полезной модели является повышение эффективности проверки блоков релейной автоматики и оптимизации трудозатрат слесаря КИП и А. Технический результат - создание и применение стенда, позволяющего быстро и точно выявлять неисправные элементы блоков релейной автоматики. Для этого поставленная задача решается, а технический результат достигается путем создания стенда на основе современных полупроводниковых приборов и AVR микроконтроллера. Заявленный стенд позволяет быстро и точно выявлять неисправные элементы блоков релейной автоматики и оптимизировать трудозатраты слесаря КИП и А. 1 ил.

The utility model relates to devices used in the field of automated control systems (hereinafter - ACS), in particular for testing relay automation units in automated control systems (hereinafter - ACS) "Electra", "Quartz", "Vega". The purpose of the utility model is to increase the efficiency of testing relay automation units and optimize the labor costs of an instrumentation mechanic. The technical result is the creation and use of a stand that allows you to quickly and accurately identify faulty elements of relay automation units. To do this, the task is solved, and the technical result is achieved by creating a stand based on modern semiconductor devices and an AVR microcontroller. The declared stand allows you to quickly and accurately identify faulty elements of relay automation units and optimize the labor costs of an instrumentation and automation mechanic. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам, используемым в области автоматизированных систем управления (далее - АСУ), в частности для проверки блоков релейной автоматики в системах автоматизированного управления (далее - САУ) «Электра», «Кварц», «Вега».The utility model relates to devices used in the field of automated control systems (hereinafter - ACS), in particular for testing relay automation units in automated control systems (hereinafter - ACS) "Electra", "Quartz", "Vega".

Известно устройство функционирования САУ УФС-1М, состоящее из корпуса стационарного исполнения и электрической схемы, выполненной на основе электромагнитных реле, механических ключей (тумблеры, переключатели, кнопки), индикаторных ламп. Его основная функция - это проверка целостности электрических цепей релейных блоков, исправности обмоток реле, нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов, проверка диодов в прямом направлении, проверка изоляции неполярных конденсаторов.A device for functioning of the self-propelled gun UFS-1M is known, consisting of a stationary housing and an electrical circuit made on the basis of electromagnetic relays, mechanical keys (toggle switches, switches, buttons), and indicator lamps. Its main function is to check the integrity of the electrical circuits of relay blocks, the serviceability of relay windings, normally closed and normally open contacts, checking diodes in the forward direction, checking the insulation of non-polar capacitors.

Недостатками данного устройства является:The disadvantages of this device are:

- низкая скорость проверки блоков релейной автоматики;- low speed of checking relay automation units;

- необходимость постоянного контроля процесса проверки блоков релейной автоматики;- the need for constant monitoring of the process of checking relay automation units;

- стационарное исполнение устройства и невозможность его использования в непосредственной близости от щитов САУ;- stationary design of the device and the impossibility of its use in the immediate vicinity of self-propelled gun panels;

- выработанный ресурс прибора и отсутствие ЗИП;- exhausted life of the device and lack of spare parts;

- отсутствие возможности сохранения результатов проверки в электронном формате.- inability to save test results in electronic format.

Задачей полезной модели является повышение эффективности проверки блоков релейной автоматики и оптимизации трудозатрат слесаря КИП и А.The purpose of the utility model is to increase the efficiency of testing relay automation units and optimize the labor costs of an instrumentation and automation mechanic.

Технический результат - создание и применение стенда, позволяющего быстро и точно выявлять неисправные элементы блоков релейной автоматики.The technical result is the creation and use of a stand that allows you to quickly and accurately identify faulty elements of relay automation units.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается путем создания стенда на основе современных полупроводниковых приборов и AVR микроконтроллера [Белов, А.В. Микроконтроллеры AVR. От азов программирования до создания практических устройств: книга / А.В. Белов - издание 2-е, перераб. и доп. - Санкт-Петербург: Наука и техника, 2020. - 544 с. - ISBN 978-5-94387-874-9.].The task is solved, and the technical result is achieved by creating a stand based on modern semiconductor devices and an AVR microcontroller [Belov, A.V. AVR microcontrollers. From the basics of programming to the creation of practical devices: a book / A.V. Belov - 2nd edition, revised. and additional - St. Petersburg: Science and Technology, 2020. - 544 p. - ISBN 978-5-94387-874-9.].

Схема электрическая принципиальная стенда для проверки блоков релейной автоматики представлена на фиг. 1.The electrical circuit diagram of the stand for testing relay automation units is shown in Fig. 1.

На корпусе 1 расположены семь разъемов РП10-42 БК, СЛ-9, СЛ-6, СЛ-5, СЛ-4, СБ-2, РВЭ для подключения проверяемых блоков релейной автоматики, печатная плата блока питания 2 с разъемом для подключения к сети 220 В, плата 3 с микроконтроллером ATMEGA 2560 и разъемом USB для соединения с персональным компьютером (далее - ПК) или смартфоном на базе операционной системы android и передачи данных через виртуальный СОМ порт, печатная плата 4 с оптопарами для гальванической развязки высокого напряжения и микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3, светодиоды 5-11 (по одному светодиоду напротив каждого разъема РП 10-42) для индикации выбранного режима проверки и типа блока, кнопка 12 для выбора типа проверяемого блока, кнопка пуска 13 для запуска программного цикла проверки блоков.On housing 1 there are seven connectors RP10-42 BK, SL-9, SL-6, SL-5, SL-4, SB-2, RVE for connecting the tested relay automation units, a printed circuit board for power supply 2 with a connector for connecting to the network 220 V, board 3 with an ATMEGA 2560 microcontroller and a USB connector for connecting to a personal computer (hereinafter referred to as PC) or a smartphone based on the Android operating system and transmitting data via a virtual COM port, printed circuit board 4 with optocouplers for galvanic isolation of high voltage and the ATMEGA microcontroller 2560 board 3, LEDs 5-11 (one LED opposite each connector RP 10-42) to indicate the selected test mode and block type, button 12 to select the type of block being tested, start button 13 to start the program cycle for checking blocks.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Для начала проверки блоков релейной автоматики с помощью кабеля USB через разъем USB платы 3 подключают стенд к ПК или смартфону, на котором предварительно установлена и запущена любая программа для работы с последовательными СОМ портами. Устанавливают проверяемый блок в соответствующий разъем РП 10-42 (блок сигнализации СЛ-6 в разъем РП 10-42 СЛ-6, блок кранов БК в разъем РП 10-42 БК и т.д.), однократными нажатиями кнопки 12 выбирают соответствующий установленному блоку режим проверки, при этом поочередно загораются светодиоды 5-11, которые указывают выбранный разъем и режим проверки. Далее стенд подключают к сети 220 В переменного тока через разъем для подключения к сети 220 В печатной платы блока питания 2. На плату микроконтроллера 3 поступает постоянное напряжение 5 В через AC-DC преобразователь печатной платы блока питания 2, запускается цикл программного кода void setup(), начинается инициализация начальных значений микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3, установка программных переменных перед выполнением программного цикла. После короткого нажатия на кнопку пуска 13 запускается программный код проверки блока, микроконтроллер ATMEGA 2560 платы 3 через последовательный USB интерфейс посылает сообщение «НАЧИНАЕМ ПРОВЕРКУ», которое появляется в окне программы на ПК или смартфоне, далее происходит полная проверка целостности электрических цепей и элементов блока релейной автоматики по необходимому алгоритму. Нормально замкнутые (НЗ) и нормально разомкнутые (HP) контакты проверяемых реле блоков релейной автоматики соединяются с портами ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 и общим контактом GND платы 3 через разъемы РП10-42 БК, СЛ-9, СЛ-6, СЛ-5, СЛ-4, СБ-2, РВЭ. Порты ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 сконфигурированы в режим INPUT_PULLUP и находятся в состоянии логической единицы «HIGH». По команде микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 для питания обмоток реле блоков релейной автоматики, через печатную плату 4 с оптопарами подается напряжение 220 В постоянного тока от диодного моста печатной платы блока питания 2, вследствие этого HP контакты замыкаются, а НЗ контакты размыкаются, и логические уровни портов ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 должны принять инвертированное значение «LOW» (логический ноль). В случае если, после подачи напряжения на обмотку реле блоков релейной автоматики, все порты ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 соединенные с НЗ и HP контактами, не приняли инвертированное значение то по этому признаку можно сделать вывод о неисправности обмотки проверяемого реле.The device operates as follows. To start checking the relay automation units using a USB cable through the USB connector of board 3, connect the stand to a PC or smartphone on which any program for working with serial COM ports is pre-installed and running. Install the unit being tested in the corresponding RP 10-42 connector (SL-6 alarm unit in the RP 10-42 SL-6 connector, BK valve block in the RP 10-42 BK connector, etc.), by pressing button 12 once, select the one corresponding to the installed one the unit is in test mode, and LEDs 5-11 light up alternately, indicating the selected connector and test mode. Next, the stand is connected to a 220 V AC network through the connector for connecting to a 220 V network on the printed circuit board of power supply 2. A constant voltage of 5 V is supplied to the microcontroller board 3 through the AC-DC converter of the printed circuit board of power supply 2, and the void setup( program code cycle) is started. ), initialization of the initial values of the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 begins, setting program variables before executing the program cycle. After a short press on the start button 13, the program code for checking the unit is launched, the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 sends the message “START TESTING” via the USB serial interface, which appears in the program window on a PC or smartphone, then a complete check of the integrity of the electrical circuits and elements of the relay unit takes place automation according to the required algorithm. Normally closed (NC) and normally open (HP) contacts of the tested relays of relay automation units are connected to the input-output ports of the ATMEGA 2560 microcontroller and the common GND contact of board 3 via connectors RP10-42 BK, SL-9, SL-6, SL-5 , SL-4, SB-2, RVE. The I/O ports of the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 are configured in the INPUT_PULLUP mode and are in the “HIGH” logical unit state. At the command of the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 to power the relay windings of the relay automation blocks, a 220 V DC voltage is supplied through the printed circuit board 4 with optocouplers from the diode bridge of the printed circuit board of the power supply 2, as a result of which the HP contacts are closed, and the NC contacts are opened, and the logical levels I/O ports of the ATMEGA 2560 microcontroller board 3 must take the inverted value “LOW” (logical zero). If, after applying voltage to the relay winding of the relay automation units, all input/output ports of the ATMEGA 2560 microcontroller board 3 connected to the NC and HP contacts did not accept the inverted value, then based on this sign we can conclude that the winding of the relay being tested is faulty.

Проверка изоляции неполярных конденсаторов блоков релейной автоматики происходит следующим образом: через порты ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 сконфигурированные в режим OUTPUT (выход), по команде микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 происходит заряд конденсаторов блоков релейной автоматики до напряжения 5 В, затем порты ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 переходят состояние логического нуля, заряд конденсаторов блоков релейной автоматики прекращается и происходит медленный разряд через резистор блоков релейной автоматики в течении временной задержки продолжительностью 4 секунды, аналоговые входы микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 замеряют напряжение заряда конденсаторов блоков релейной автоматики, если по завершению временной задержки заряд будет менее 2,5 В, то это указывает на пробой изоляции конденсатора блоков релейной автоматики.Checking the insulation of non-polar capacitors of relay automation units occurs as follows: through the input-output ports of the ATMEGA 2560 microcontroller board 3 configured in OUTPUT mode, at the command of the ATMEGA 2560 microcontroller board 3 the capacitors of the relay automation units are charged to a voltage of 5 V, then the input ports - the outputs of the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 go to a logical zero state, the charging of the capacitors of the relay automation blocks stops and a slow discharge occurs through the resistor of the relay automation blocks during a time delay of 4 seconds, the analog inputs of the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 measure the charge voltage of the capacitors of the relay automation blocks, if at the end of the time delay the charge is less than 2.5 V, then this indicates a breakdown of the insulation of the capacitor of the relay automation units.

Проверка диодов блоков релейной автоматики в обратном направлении происходит следующим образом: порты ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 сконфигурированы в режим INPUTPULLUP и соединятся с катодами проверяемых диодов блоков релейной автоматики, аноды диодов блоков релейной автоматики соединены с общим контактом GND платы 3 через выводы разъемов РП10-42 БК, СЛ-9, СЛ-6, СЛ-5, СЛ-4, СБ-2, РВЭ. При условии исправности диода блока релейной автоматики порт ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 будет находиться в состоянии логической единицы, в случае его пробоя в обратном направлении, ток начинает протекать через диод блока релейной автоматики и общий контакт GND платы 3 и порт ввода-вывода микроконтроллера ATMEGA 2560 платы 3 переходит в состояние логического нуля.Checking the diodes of the relay automation units in the reverse direction occurs as follows: the input/output ports of the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 are configured in the INPUTPULLUP mode and are connected to the cathodes of the tested diodes of the relay automation units, the anodes of the diodes of the relay automation units are connected to the common GND pin of board 3 through the connector pins RP10-42 BC, SL-9, SL-6, SL-5, SL-4, SB-2, RVE. Provided that the diode of the relay automation unit is in good condition, the input/output port of the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 will be in a logical one state; if it breaks down in the opposite direction, current begins to flow through the diode of the relay automation unit and the common GND contact of board 3 and the I/O port microcontroller ATMEGA 2560 board 3 goes into a logical zero state.

В случае выявления неисправностей в цепях блока релейной автоматики микроконтроллер ATMEGA 2560 платы 3, через последовательный интерфейс отправляется сообщение с неисправным элементом и причиной неисправности, одновременно с этим один из светодиодов 5-11 соответствующего разъема РП 10-42 на корпусе 1 стенда, начинает мигать с временным интервалом в 1 секунду, сигнализируя тем самым о найденной неисправности, после чего появляется сообщение «ПРОВЕРКА ЗАКОНЧЕНА». Продолжительность проверки блока длится не более чем четыре секунды.If faults are detected in the circuits of the relay automation unit, the ATMEGA 2560 microcontroller of board 3 sends a message through the serial interface with the faulty element and the cause of the fault, at the same time one of the LEDs 5-11 of the corresponding connector RP 10-42 on the body 1 of the stand begins to blink with time interval of 1 second, thereby signaling a detected malfunction, after which the message “CHECK COMPLETED” appears. The duration of the block check lasts no more than four seconds.

Существенными отличительными признаками заявленного стенда являются:The significant distinctive features of the declared stand are:

- высокая скорость проверки блоков релейной автоматики;- high speed of checking relay automation units;

- отсутствие постоянного контроля процесса проверки блоков релейной автоматики;- lack of constant monitoring of the process of checking relay automation units;

- портативное исполнение стенда и невозможность его использования в непосредственной близости от щитов САУ;- portable design of the stand and the impossibility of its use in the immediate vicinity of self-propelled gun panels;

- возможность сохранения результатов проверки в электронном формате.- the ability to save test results in electronic format.

На заявленный стенд разработан чертеж и изготовлен опытный образец, который применяется для проверки блоков релейной САУ «Электра», «Кварц», «Вега» в Мышкинском ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Ухта».A drawing has been developed for the stated stand and a prototype has been manufactured, which is used to test the relay self-propelled gun units “Electra”, “Quartz”, “Vega” at the Myshkinsky LPUMG of Gazprom Transgaz Ukhta LLC.

Заявленный стенд позволяет быстро и точно выявлять неисправные элементы блоков релейной автоматики и оптимизировать трудозатраты слесаря КИП и А.The declared stand allows you to quickly and accurately identify faulty elements of relay automation units and optimize the labor costs of an instrumentation and automation mechanic.

Claims

A stand for testing relay automation units, characterized in that it consists of a housing with connectors for connecting the tested relay automation units, a printed circuit board for a power supply with a connector for connecting to the network, a board with a microcontroller and a USB connector for connecting to a personal computer or smartphone, a printed circuit board with optocouplers for galvanic isolation of high voltage and the board microcontroller, LEDs for indicating the selected test mode and block type, with one LED located opposite each connector, a button for selecting the type of block being tested, a start button for starting the program cycle for testing blocks.