2.3.1. Lựa chọn loại hỡnh hệ thống
Dựa trờn những phõn tớch ở trờn, lựa chọn loại hỡnh hệ thống thiết bị cho đường ngang như sau:
a. Cột đốn tớn hiệu phũng vệ đường bộ
- Dựng để thụng bỏo cú đoàn tàu tới đường ngang cho người và cỏc phương tiện tham gia giao thụng trờn đường bộ qua lại trờn đường ngang
- Tương ứng với cỏc hướng đường bộ đi vào đường ngang cú lắp một cột tớn hiệu phũng vệ đường bộ, cột này được đặt ở phớa bờn phải đường bộ theo hướng đi vào đường ngang và đặt cỏch ray một khoảng khụng dưới 3,5 m. Cột tớn hiệu được đặt gần mộp lề đường bộ đảm bảo cho người và cỏc phương tiện đường bộ tham gia giao thụng đi lại qua đường ngang.
- Bỡnh thường đốn tớn hiệu ở trạng thỏi tắt, chuụng khụng kờu. Khi cú tớn hiệu bỏo đoàn tàu tới gần đường ngang thỡ hai đốn đỏ luõn phiờn nhau sỏng và chuụng kờu khi đú cấm người và cỏc phương tiện giao thụng đường bộ đi qua đường ngang. Khi đoàn tàu đi qua thỡ chuụng khụng kờu và đốn tớn hiệu tắt.
- Khi thiết bị đường ngang cú trở ngại thỡ đốn vàng trờn cột tớn hiệu sỏn nhấp nhỏy thụng bỏo cho người và cỏc phương tiện tham gia giao thụng chỳ ý khi qua đường ngang.
b. Cảm biến
Để thụng bỏo xỏc nhận đoàn tàu đến và thụng bỏo đoàn tàu đó đi qua để giải thể đường ngang, thiết lập lại hệ thống về trạng thỏi ban đầu.
c. Dựng chuụng cảnh bỏo, dựng cần chắn: Với mục đớch là thụng bỏo và ngăn chặn khụng cho phương tiện giao thụng đường bộ qua đường ngang khi cú tàu.
d/. Thiết bị điều khiển trung tõm:
Hiện nay cú rất nhiều phiờn bản PLC (PLC S7 - 200, PLC S7 - 300...). Trong mỗi phiờn bản lại được chia thành nhiều CPU (PLC S7 - 200 CPU 214, PLC S7 - 200 CPU 224...). Mỗi CPU sẽ cú những đặc điểm về phần cứng khỏc nhau, phục vụ cho những mục đớch khỏc nhau. Tuỳ thuộc vào khối lượng cụng việc, số lượng thiết bị ngoại vi và mức độ đũi hỏi an toàn, người ta sẽ quyết định sử dụng loại CPU nào cho phự hợp.
Đối với một đường ngang đơn, số lượng thiết bị ngoại vi khụng nhiều, sử dụng PLC S7 - 200 CPU 224 sẽ đỏp ứng được yờu cầu, giảm được chi phớ mà vẫn đảm bảo được khả năng phỏt triển sau này.
Khối điều khiển trung tõm gồm 2 PLC kết nối song song cú chung đầu vào. PLC nào bắt tớn hiệu trước sẽ cú vai trũ PLC điều khiển chớnh, điều khiển toàn bộ hệ thống thiết bị hoạt động, PLC cũn lại đúng vai trũ dự phũng núng: khi PLC chớnh cú sự cố khụng hoạt động, phần mềm điều khiển sẽ tự động khởi động PLC dự phũng hoạt động theo đỳng chu trỡnh.
e/ Cỏp truyền tớn hiệu:
- Sử dụng cỏp tớn hiệu đi chụn đường kớnh lừi 1 mm, vỏ cú gia cường. Cỏc đoạn cỏp đi qua đường bộ, qua đường sắt và phấn dọc theo đường bộ ra cột
tớn hiệu D1 được đi trong ống nhựa bảo vệ chịu lực cao DFS Φ 60 mm và DFS Φ 110 mm.
- Cỏp chụn đi qua đường sắt, đường bộ và đoạn dọc theo vai đường bộ được đi trong ống bảo vệ
- Điện trở một chiều của lừi cỏp đo ở 200C: 23.5 ±2% (Ω/km.sợi).
- Điện trở cỏch điện ở nhiệt độ mụi trường 200C, độ ẩm tương đối của khụng khớ 65 ± 5%:
+ Lừi với lừi: khụng nhỏ hơn 100 MΩ/km. + Lừi với vỏ bọc: khụng nhỏ hơn: 70 MΩ/km.
- Độ bền cao ỏp đối với điện xoay chiều tần số 50 Hz: + Lừi với lừi: 1000 V/ 2 phỳt.
+ Lừi với vỏ bọc: 1000 V/2 phỳt.
f/ Hộp cỏp:
- Hộp cỏp được đỳc bằng gang theo tiờu chuẩn kỹ thuật đó được duyệt.
- Bờn trong hộp cỏp được lắp cỏc bảng cọc để đấu cỏp tớn hiệu với cỏc đầu dõy thiết bị phỏt hiện đoàn tàu (tiếp điểm rơle của cỏc mạch điện đường ray).
- Hộp cỏp được bắt chặt trờn bệ bờ tụng đảm bảo chắc chắn
g/ Tủ điều khiển:
- Kớch thước tủ: 1040 x 520 x 500 (mm) (Cao x Dài x Rộng).
- Toàn bộ tủ được sơn tĩnh điện, mặt trờn được làm mỏi dốc trỏnh đọng nước, đảm bảo chịu được thời tiết núng ẩm, mưa nhiều.
- Tủ được chia làm 2 ngăn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Ngăn dưới để đựng ắcquy, được cỏch biệt với ngăn trờn.
+ Ngăn trờn để bố trớ toàn bộ thiết bị của hệ thống. Toàn bộ cỏc dõy đấu nối giữa cỏc thiết bị được xếp gọn trong một mỏng nhựa đảm bảo về mặt an toàn và thẩm mỹ.
- Đỏy tủ cú hàn bulụng để bắt dõy tiếp đất và cú cỏc lỗ để luồn cỏp và dõy nối tiếp đất từ ngoài vào.
2.3.2. Đặc tớnh kỹ thuật của hệ thống thiết bị đường ngang:
Sử dụng loại hỡnh cột tớn hiệu cảnh bỏo đường bộ dựng ở đường ngang cú người gỏc, tại phụ bản III, điều lệ đường ngang (ban hành ngày 30/3/2006), cú cấu tạo:
- Múng bờ tụng. - Cơ cấu biểu thị.
- Đế cột . - Biển số 242a, 242b.
- Thõn cột. - Hộp chuụng. - Biển “Đốn đỏ dừng lại”
+ Dàn chắn nhõn cụng. + Tớn hiệu ngăn dường.
Đốn tớn hiệu sử dụng loại đốn LED 24V – DC cú độ phỏt xạ cao đảm bảo tầm nhỡn tớn hiệu từ khoảng cỏch trờn 100 m.
Chuụng tớn hiệu sử dụng chuụng 24V – DC. Đảm bảo phỏt õm thanh rừ ràng, đủ lớn cho người đi bộ cỏch xa 15 m vẫn nghe rừ.
2. Bộ điều khiển PLC:
Bộ điều khiển dựng loại S7 – 200 ( CPU 224) cú cỏc đặc tớnh kỹ thuật chớnh sau:
- Điện ỏp làm việc từ 18 V – 28 V – DC.
- Đầu vào: 14 cổng – điện ỏp 24 V – DC.
- Đầu ra: 10 cổng - điện ỏp 24 V – DC – Dũng điện Imax = 0, 75 A.
- Nhiệt độ làm việc: O0 – 550.
- Độ ẩm: 5% - 95%.
3. Bộ xỏc bỏo đoàn tàu
Dựng loại cảm biến địa chấn cú cỏc đặc tớnh kỹ thuật chớnh sau: - Nguồn điện 24 V – DC.
- Trở khỏng tương ứng với trạng thỏi khụng cú tàu = 300 Ω ( trạng thỏi “1”).
- Trở khỏng tương ứng với trạng thỏi cú tàu = 15 KΩ ( trạng thỏi “0”).
- Nhiệt độ lớn nhất: 70 0C.
- Độ ẩm: 100%.
- Điện trở cỏc điện: ≥ 100 MΩ.
4. Bộ phỏt õm thanh:
- Nguồn nuụi: 12V – DC/ 2A.
- Tớn hiệu điều khiển: Mức điện ỏp 18V ữ 24V/ DC.
- Cụng suất Pmax: 15 W.
- Trở khỏng ra: 4 Ω ữ 8 Ω. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5. Bộ giao tiếp:
Bộ giao tiếp phự hợp với cỏc cảm biến loại địa chấn cú cỏc đặc tớnh kỹ thuật chớnh sau:
- Cú 6 cổng vào, 6 cổng ra.
- Điện ỏp danh định vào: 24 V – DC.
- Điện ỏp làm việc ở đầu vào: 16 V ữ 22 V/DC.
6. Bộ chống sột nguồn:
Sử dụng loại BY1 – C/2 cú đặc tớnh như sau:
- Uc = 320 V. - Imax: 40 KA. - Isn : 20 KA. - Up: < 1,4 KV. 7. Bộ chống sột đường truyền: - Sử dụng loại FT2 – 01 – 10B. - Điện ỏp hoạt động 240 V. - Khả năng tản sột 10 KA. - Thời gian đỏp ứng nhanh.
8. Khối nguồn:
Cấp nguồn cho hệ thống cảnh bỏo tự động từ nguồn ắc quy làm việc ở chế độ điều chỉnh nạp tự động.
- Khi điện ỏp ắc quy ≤ 24 V: Mạch tự động nạp.
- Khi điện ỏp ắc quy ≥ 28 V: Mạch nạp tự động ngắt.
- Dũng nạp tối đa: 5 A.
Đầu ra cấp cho thiết bị cú mạch ổn ỏp 24 V dựng 2 IC ổn ỏp loại AN78 24 mắc song song với nhau và được lắp tỏa nhiệt để đảm bảo dũng điện cấp cho thiết bị đạt tới 3 A, điện ỏp ổn định.
9. Hệ thống làm mỏt thiết bị :
Dựng bộ cảm nhiệt từ Cymax điều chỉnh được yờu cầu cho nhiệt độ ở tủ điều khiển.
Thường để ở chế độ 400C. Khi nhiệt độ trong tủ điều khiển ≥ 400C, bộ cảm nhiệt đúng mạch nguồn cấp cho 2 quạt thụng giú lắp ở hai bờn sườn tủ. Hai quạt này sẽ thổi hơi núng trong tủ điều khiển ra ngoài để làm mỏt cho cỏc thiết bị bờn trong tủ.
2.3.3. Mục đớch
Thiết bị tớn hiệu đường ngang cảnh bỏo tự động (CBTĐ) sử dụng PLC được xõy dựng và đưa vào sử dụng từ năm 2001. Cụng tỏc kiểm tra CBTĐ được quy định khỏ chặt chẽ, nhưng thực hiện chủ yếu bằng thủ cụng nờn gặp nhiều khú khăn, hiệu quả khụng cao. Đảm bảo độ hoạt động ổn định của CBTĐ là một mục tiờu quan trọng đựơc Ngành đặc biệt quan tõm. Tiếp tục kế hoạch ứng dụng CNTT trong quản lý, để nõng cao hiệu quả cụng tỏc kiểm tra CBTĐ, chỳng ta sử dụng chương trỡnh điều khiển CBTĐ cú khả năng lưu trữ dữ liệu quỏ trỡnh hoạt động và phần mềm kiểm tra thiết bị bằng mỏy tớnh và màn hỡnh OP3 giỳp kiểm tra và phõn tớch dữ liệu, nõng cao hiệu quả cụng tỏc quản lý thiết bị CBTĐ.
2.3.4. Kiểm tra thiết bị CBTĐ bằng mỏy tớnh a. Nội dung
Sử dụng chương trỡnh kiểm tra CBTĐ để xem và lưu lại dữ liệu quỏ trỡnh hoạt động thiết bị, cần mỏy tớnh cú cài phần mềm STEP7-Micro/WIN, Excel, cỏp PC/PPI để kết nối mỏy tớnh với PLC và chương trỡnh kiểm tra CBTĐ “Giam sat CBTD”.
Hỡnh 2.1: Kết nối PLC với màn hỡnh mỏy tớnh và màn hỡnh OP3
Mở phần mềm STEP7-Micro/WIN
Chọn biểu tượng Communications ở Tools bờn trỏi màn hỡnh và nhấp chuột để mở kết nối (Hỡnh 2.2).
Chọn Duble-Click to Refresh và nhấp đụi chuột để kết nối → OK để hoàn tất việc kết nối (hỡnh 4.3).
Mở chương trỡnh “Giamsat CBTD”
Chọn biểu tượng Status Chart ở Tools bờn trỏi màn hỡnh và nhấp chuột để mở Status Chart (Hỡnh 4.4)
Status Chart chứa cỏc bảng sau:
Bảng “Canh bao 1” lưu trữ dữ liệu thời điểm (ngày, giờ, phỳt, giõy) tàu đến đường ngang và thời gian (giõy) từ lỳc bắt đầu cảnh bỏo tới khi tàu đến đường ngang của 75 lần cảnh bỏo gần nhất (cảnh bỏo 1 là cảnh bỏo gần nhất).
Bảng “Canh bao 2” lưu trữ dữ liệu thời điểm (ngày, giờ, phỳt, giõy) tàu đến đường ngang và thời gian (giõy) từ lỳc bắt đầu cảnh bỏo tới khi tàu đến đường ngang của 75 lần cảnh bỏo tiếp theo (từ cảnh bỏo 76 tới cảnh bỏo 150). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng “Canh bao 3” lưu trữ dữ liệu thời điểm (ngày, giờ, phỳt, giõy) tàu đến đường ngang và thời gian (giõy) từ lỳc bắt đầu cảnh bỏo tới khi tàu đến đường ngang của 75 lần cảnh bỏo tiếp theo (từ cảnh bỏo 151 tới cảnh bỏo 225).
Bảng “Canh bao 4” lưu trữ dữ liệu thời điểm (ngày, giờ, phỳt, giõy) tàu đến đường ngang và thời gian (giõy) từ lỳc bắt đầu cảnh bỏo tới khi tàu đến đường ngang của 63 lần cảnh bỏo tiếp theo (từ cảnh bỏo 126 tới cảnh bỏo 288).
Bảng “Dem chuyen 1” lưu trữ dữ liệu số xung (tớn hiệu) PLC nhận được từ cỏc cảm biến theo từng chuyến tàu của 25 chuyến gần nhất (từ chuyến 1 tới chuyến 25).
Bảng “Dem chuyen 2” lưu trữ dữ liệu số xung (tớn hiệu) PLC nhận được từ cỏc cảm biến theo từng chuyến tàu của 23 chuyến tiếp theo (từ chuyến 26 tới chuyến 48).
Bảng “Dem ngay” lưu trữ dữ liệu tổng số xung (tớn hiệu) PLC nhận được từ cỏc cảm biến theo từng ngày của 25 ngày gần nhất (từ ngày 1 tới ngày 25).
Bảng “Cam bien hong” lưu trữ dữ liệu về thời gian mất tớn hiệu đầu vào PLC từ cỏc cảm biến của 24 lần gần nhất.
Bảng “Canh bao 3p” lưu trữ dữ liệu về thời gian thiết bị phỏt tớn hiệu cảnh bỏo trở ngại (đốn vàng) sau khi thiết bị phỏt cảnh bỏo cú tàu (đốn đỏ) 3 phỳt (180 giõy) mà tàu chưa qua đường ngang của 32 lần gần nhất.
Bảng “Kiem tra” lưu trữ dữ liệu về thời điểm (ngày, thỏng, giờ, phỳt) ấn nỳt phục hồi thiết bị khi kiểm tra nhõn cụng của 144 lần gần nhất.
Để xem nội dung cỏc bảng ta chọn tờn bảng (“Canh bao 1”, “Dem chuyen 1”… )→ Single Read (biểu tượng hỡnh mắt kớnh trờn thanh cụng cụ Toolbar).
Vớ dụ: Chọn bảng “Canh bao 1” → Single Read để đọc kết quả lưu trữ trong PLC của bảng “Canh bao 1” (Hỡnh 2.5).
Hỡnh 2.5: Lưu trữ trong PLC của bảng cảnh bỏo 1
Để lưu dữ liệu trong mỏy tớnh cần ấn Ctrl+A hoặc dựng con trỏ để chọn toàn bộ bảng đó mở bằng Single Read, copy rồi mở Exel để dỏn (Paste) vào và lưu lại dữ liệu trong Excel. Dữ liệu trong Exel cú dạng như sau:
Bảng “Canh bao 1” D_H_M_S_canh_bao_1 Hexadecimal 16#15071750 Thoi_gian_canh_bao_1 Signed +136 D_H_M_S_canh_bao_2 Hexadecimal 16#15062730 Thoi_gian_canh_bao_2 Signed +180 D_H_M_S_canh_bao_3 Hexadecimal 16#15060444 Thoi_gian_canh_bao_3 Signed +84 D_H_M_S_canh_bao_4 Hexadecimal 16#15050449 Thoi_gian_canh_bao_4 Signed +71 … b. Phõn tớch dữ liệu
Sau đõy là quỏ trỡnh phõn tớch mẫu dữ liệu nhận được từ CBTĐ Km:635+600 (XN TTTH Quảng Bỡnh) loại hỡnh PLC + cảm biến địa chấn, ngày25 thỏng 9 năm 2013. Cú File dữ liệu lưu trong Excel gửi kốm theo.
Xem dữ liệu lưu của Bảng “Canh bao 1” trờn đõy ta thấy:
D_H_M_S_canh_bao_1: 16#15071750 (ngày = 15, giờ = 07, phỳt = 17, giõy = 50), tương ứng với lần cảnh bỏo 1 (gần đõy nhất) tàu đến đường ngang lỳc 7 giờ 17 phỳt 50 giõy ngày 15.
Thoi_gian_canh_bao_1: +136 tương ứng thời gian từ lỳc bắt đầu cảnh bỏo đến khi tàu tới đường ngang là 136 giõy.
D_H_M_S_canh_bao_2: 16#15062730, tương ứng thời điểm tàu thứ 2 đến đường ngang lỳc 6 giờ 27 phỳt 30 giõy ngày 15.
Thoi_gian_canh_bao_2: +180 tương ứng thời gian cảnh bỏo kộo dài đến 3 phỳt (180 giõy) mà tàu chưa tới đường ngang nờn thiết bị chuyển qua cảnh bỏo đốn vàng (Xem thờm bảng “Dem chuyen 1” và “Canh bao 3p”)
Trong phõn tớch dữ liệu thời gian cảnh bỏo cần chỳ ý thời gian cảnh bỏo ngắn nhất, dài nhất (180 giõy), thời gian cảnh bỏo khi tàu nhanh nhất chạy qua để cú những biện phỏp xử lý và điều chỉnh chương trỡnh phự hợp với thực tế từng đường ngang.
Bảng “Dem chuyen 1”
Cảm biến 1 chuyến 1 Signed +134
Cảm biến 3 chuyến 1 Signed +79
Cảm biến 4 chuyến 1 Signed +5
Cảm biến 5 chuyến 1 Signed +173
Cảm biến 6 chuyến 1 Signed +163
Cảm biến 1 chuyến 2 Signed +1
Cảm biến 2 chuyến 2 Signed +0
Cảm biến 3 chuyến 2 Signed +0
Cảm biến 4 chuyến 2 Signed +0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cảm biến 5 chuyến 2 Signed +2
Cảm biến 6 chuyến 2 Signed +0
Cảm biến 1 chuyến 3 Signed +60
Cảm biến 2 chuyến 3 Signed +61
Cảm biến 3 chuyến 3 Signed +50
Cảm biến 4 chuyến 3 Signed +0
Cảm biến 5 chuyến 3 Signed +87
Cảm biến 6 chuyến 3 Signed +67
…
Xem xột bảng dữ liệu của 3 chuyến tàu trờn và của cỏc chuyến khỏc kốm theo ta thấy cảm biến số 4 hoạt động kộm: chuyến 1 chỉ nhận được 5 xung, chuyến 2 và 3 khụng nhận được xung nào (xem thờm bảng “Dem ngay”) nờn cần kiểm tra, xử lý. Chuyến 2 cỏc cảm biến nhận được rất ớt xung, cú thể do đõy là goũng mỏy chạy từ nam ra bắc, khi qua cảm biến 5 (nhận được 2 xung) thiết bị phỏt tớn hiệu cảnh bỏo.Nhưng khi tàu đến đường ngang cảm biến 3, 4 khụng phỏt hiện được (khụng nhận được xung nào), nờn khụng tự động tắt cảnh bỏo. Khi tàu ra đến cảm biến 1, 2, chỉ cảm biến 1 nhận được 1 xung nờn thiết bị khụng phỏt hiện là cú tàu qua (theo khai bỏo trong chương trỡnh ớt nhất là 2 xung), nờn thiết bị khụng phục hồi bằng tớn hiệu cảm biến. Vỡ vậy, chuyến 2 thiết bị cảnh bỏo đốn đỏ 3 phỳt = 180 giõy (xem bảng “Canh bao 1”), tiếp theo chuyển qua cảnh bỏo đốn vàng 7 phỳt, từ 6 giờ 27 phỳt đến 6 giờ 34 phỳt (xem bảng “Canh bao 3p”, rồi tự động phục hồi.
Dữ liệu Bảng “Dem ngay” lưu trữ tổng số xung (tớn hiệu) PLC nhận được từ cỏc cảm biến theo từng ngày cũng thể hiện cảm biến số 4 hoạt động kộm.
Bảng “Dem ngay” Cam_bien_1_N1 Signed 3293 Cam_bien_2_N1 Signed 3289 Cam_bien_3_N1 Signed 2475 Cam_bien_4_N1 Signed 140 Cam_bien_5_N1 Signed 3538
Cam_bien_6_N1 Signed 2840 Cam_bien_1_N2 Signed 3511 Cam_bien_2_N2 Signed 3132 Cam_bien_3_N2 Signed 2654 Cam_bien_4_N2 Signed 168 Cam_bien_5_N2 Signed 3610 Cam_bien_6_N2 Signed 1036 Cam_bien_1_N3 Signed 3795 Cam_bien_2_N3 Signed 3728 Cam_bien_3_N3 Signed 2792 Cam_bien_4_N3 Signed 113 Cam_bien_5_N3 Signed 3956