thể.
Khi hệ thống cảm biến được nối với đầu vào của PLC thụng qua cỏp đường truyền đặt ở mụi trường bờn ngoài chớnh vỡ vậy hệ thống thường xuyờn bị ảnh hưởng sột đỏnh. Vỡ vậy khi thiết kế mạch ta sử dụng thờm bộ chống sột đường truyền dựng để bảo vệ hệ thống cảm biến và PLC. Như vậy 6 đầu vào của cảm biến được nối với 6 đầu vào của hệ thống chống sột đường truyền.
Khi cỏc đầu ra của hệ thống chống sột đường truyền thụng qua một bộ giao tiếp vào với mục đớch bộ giao tiếp này làm cả nhiệm vụ khuyếch đại điện ỏp đầu vào đồng thời cỏch ly và là mạch đảo.
Sau khi cỏc đầu ra từ bộ giao tiếp vào này đi đến cỏc đầu vào của PLC. Cỏc đầu ra của PLC thụng qua bộ giao tiếp ra sẽ đi đến cỏc phần tử mà ta đó lập trỡnh nhằm thực hiện cỏc chức năng mà nú đó được định sẵn.
Vấn đề đặt ra ở đõy là lấy nguồn từ đõu. Để hệ thống hoạt động đảm bảo kể cả khi điện lưới mất thỡ như vậy ta phải đặt thờm 2 tổ ắc quy. Mỗi tổ gồm 2 ắc quy. Mỗi tổ gồm 2 ắc quy 12 V được mắc nối tiếp với nhau nhằm mục đớch tạo ra 24 V. Như vậy thỡ ta phải thiết kế mạch nạp ắc quy.
Để thiết kế hệ thống đốn tớn hiệu thỡ ta dựng cỏch là mắc nối tiếp 9 đốn LED thành một nhúm sau đú ta mắc 18 dóy búng đốn này song song với nhau nhằm mục đớch một trong số cỏc búng bị chỏy thỡ hệ thống đốn vẫn sỏng bỡnh thường.
4.1.2. Phõn tớch quỏ trỡnh hoạt động của cỏc mạch: 1. Mạch điện nguyờn lý (Bản vẽ số 04).
Nhỡn vào sơ đồ mạch nguyờn lý thỡ ta thấy: Khi cỏc cảm biến được tỏc động thỡ thụng qua bộ chống sột đường truyền và đi vào bộ giao tiếp vào sau đú đi đến cỏc đầu vào của PLC khi đú tương ứng với cỏc đầu ra của PLC sẽ thụng qua bộ giao tiếp ra và sẽ đi đến cỏc bộ phận chấp hành.
Nguồn của PLC được lấy từ ắc quy lờn trờn mạch nguyờn lý ta ký hiệu ND là dương nguồn cũn NA là õm nguồn.
2. Sơ đồ mạch của hai động cơ và ắc quy (Bản vẽ số 05 ). 3. Phõn tớch mạch giao tiếp ( Bản vẽ số 06 ).
Dựa vào sơ đồ mạch thiết kế ta thấy đõy là mạch dạng cỏch ly đảo.
+ Khi đầu vào của bộ giao tiếp vào luụn ở mức cao mức 1 là 24V thỡ đầu ra của bộ giao tiếp luụn là mức 0 là 0 ữ 5V. Vỡ khi đầu vào cú mức 1 khi đú diode zơne
được cấp điện ỏp nú bị đỏnh thủng và thụng qua điện trở để hạn chế dũng khi đú dũng điện cú điện ỏp > 0, 6V do vậy Tranzitor nối cực E với C. Khi đú đầu ra được nối với õm nguồn do vậy nú cú mức 0.
+ Khi đầu vào cú mức 0 thỡ được lấy là 24V và thụng qua IC so sỏnh và qua điện trở để hạn chế dũng và lỳc này đầu ra là mức cao 24V.
4. Phõn tớch mạch nạp ắc quy. (Bản vẽ số 07).
Cấp nguồn cho hệ thống cảnh bỏo tự động từ nguồn ắc quy. Mạch nạp cho ắc quy làm việc ở chế độ điều chỉnh nạp tự động.
Khi điện ỏp ắc quy ≤ 24V: Mạch tự động nạp. Khi điện ỏp ắc quy ≥ 28V: Mạch nạp tự động ngắt. Dũng tối đa: 5A
Đầu ra cấp cho thiết bị cú mạch ổn ỏp 24V dựng 2 IC ổn ỏp loại AN 7824 mắc song song với nhau và được lắp tỏa nhiệt để đảm bảo dũng điện cấp cho thiết bị đạt tới 3A, điện ỏp ra ổn định.
Ắc quy gồm 2 tổ, mỗi tổ 24V.
Quy trỡnh nạp tự động như sau: Dựa vào hỡnh vẽ ta cú khi điện ỏp lấy từ lưới điện xoay chiều và thụng qua bộ chỉnh lưu cầu diode ( CL1) tạo ra dũng điện một chiều thụng qua R1, R2, R3 để hạn chế dũng và qua cụng tắc RL( Zơ le). Bỡnh thường thỡ nguồn sử dụng được lấy từ ắc quy. Khi điện ỏp tại điểm 3 mà ≤ 24V khi đú cú sự tỏc động làm cho diode zơle DD1 bị đỏnh thủng và làm Transistor (T) thụng mạch khi đú zơle cú sự thay đổi dẫn đến tiếp điểm 11 và 13 được nối khi đú hệ thống vừa dựng điện lưới thụng qua bộ chỉnh lưu cầu 2 (CL2) đồng thời nạp ắc quy. Khi điện ỏp tại điểm 3 ≥ 28V thỡ khi đú zơle được mở ra và quỏ trỡnh nạp dừng. Qua trỡnh nạp được tiếp tục khi điện ỏp tại điểm 3 ≤ 24V.
5. Sơ đồ đấu nối dõy từ cỏc thiết bị đến tủ điều khiển( Bản vẽ 08).
Cỏc đầu vào của PLC được nối qua cỏc cỏp điện đến tủ điều khiển và thụng qua một số mạch trong tủ điều khiển để đưa tới PLC sau đú thụng qua bộ PLC đó được lập trỡnh và đưa ra cảnh bỏo tới hệ thống chấp hành. Nhờ cú sơ đồ đấu nối dõy từ cỏc thiết bị đến tủ điều khiển mà việc thiết kế trở nờn đơn giản hơn.
6. Mạch điện nguyờn lý bảng đốn LED( Bản vẽ 09).
Đốn LED dựng nguồn một chiều và bao gồm 18 dóy mắc song song với nhau mỗi dóy gồm 9 đốn LED mắc nối tiếp với nhau, tổng số 162 đốn. Đốn LED được thiết kế như vậy để đề phũng nếu cú một số đốn LED chỏy thỡ hệ thống cảnh bỏo đốn sỏng nhấp nhỏy vẫn hoạt động tốt.
7. Mạch điện phối dõy đài thao tỏc (Bản vẽ 10.A (trong tủ) và 10.B (mặt đài). 8. Mạch điện phối dõy mạng cỏp ngoài trời (Bản vẽ 11).
9. Hệ cọc tiếp đất (Bản vẽ 12)
4.2. PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIẾP ĐẤT CHO HỆ THỐNG 4.2.1. Tớnh cần thiết của hệ thống chống sột
Để đảm bảo an toàn về điện sột cho thiết bị của cỏc đường ngang, việc lắp đặt thiết bị cảnh bỏo tự động trờn tuyến cần xõy dựng một hệ thống tiếp đất hoàn chỉnh, sử dụng cỏc thiết bị tiếp đất chuyờn dụng, phự hợp với cỏc điều kiện về địa chất, khớ hậu, đỏp ứng được mục tiờu bảo vệ và mục tiờu chống sột.
4.2.2. Cơ sở tớnh toỏn:
Hệ thống tiếp đất cho tủ điều khiển đường ngang lắp đắp đặt tớn hiệu cảnh bỏo tự động nhằm mục đớch tiếp đất bảo vệ và tiếp đất chống sột. Đặc điểm làm việc của hệ thống tiếp đất đối với dũng sột (dũng xung) khỏc với dũng một chiều và dũng cú tần số thấp. Nếu giỏ trị dũng xung lớn sẽ làm xuất hiện cường độ điện trường gõy đỏnh xuyờn cỏc phần riờng lẻ trong đất. Khi xuất hiện sự đỏnh xuyờn điện trở suất của đất giảm, diện tớch tiếp xỳc của điện cực tiếp đất tăng, do đú điện trở tiếp đất giảm.
Trị số điện trở suất của đất được đo theo phương phỏp Wenner. Phương phỏp đo được bố trớ như hỡnh sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phương phỏp đo điện trở suất của đất theo phương phỏp Wenner
Bố trớ 4 điện cực phụ nằm trờn đường thẳng cỏch đều nhau 1 khoảng a (m). Đo trị số điện trở R. Điện trở suất của đất ở độ sõu a (m) được xỏc định bằng cụng thức:
ρ = 2.π.a.R (Ω)
• Để xỏc định giỏ trị điện trở tiếp đất của 01 ống kim loại chụn thẳng đứng trong đất đồng nhất được xỏc định bằng cụng thức sau: Rụ = l . 2π ρ .ln + + ) . 4 .( ) . 2 ( . 4 h l d h l l (1)
Trong đú: ρ - điện trở suất của đất (Ω.m) l: Chiều dài của ống (m).
h: Khoảng cỏch từ mặt đất đến đỉnh của ống (m)
d: Đường kớnh ngoài của ống (nếu là thộp gúc thỡ d = 0,95.a, với a là chiều rộng phớa ngoài của thanh thộp gúc) (m)
• Điện trở tiếp đất của 01 dải kim loại dẹt nằm ngang ở độ sõu h trong đất đồng nhất được xỏc định bằng cụng thức sau: Rd = l . π ρ .ln bh l . . 5 , 1 (2)
Trong đú: ρ - điện trở suất của đất (Ω.m) l: Chiều dài của dải (m).
h: Độ chụn sõu của dải (m) b: Độ rộng của dải tiếp đất (m).
• Điện trở tiếp đất xung của hệ thống gồm nhiều ống được nối với nhau bằng dõy (dải) khụng cỏch ly với đất, được xỏc định bằng cụng thức:
I1 E1 E2 I2
a a a
O N B
M A
Mỏy đo điện trở suất của đất
Rx = .RoR.o.Rd. ..Rd .n 1 2 2 1 2 1 η α η α α α + (3)
Trong đú: Rx - Điện trở tiếp đất tổng đối với dũng xung (Ω) Ro: Điện trở tiếp đất của 1 ống (Ω)
Rd: Điện trở tiếp đất của 1 dải kim loại dẹt (Ω)
α1: Hệ số xung đối với ống tiếp đất.
α2: Hệ số xung đối với dõy nối.
η1: Hệ số sử dụng của ống tiếp đất.
η2: Hệ số sử dụng của dõy nối. n: Số điện cực tiếp đất.
Hệ số xung của ống α1 và của dõy nối α2 tớnh theo bảng dưới đõy:
Loại tiếp đất Chiều dài tiếp đất (m) Hệ số xung
Hệ số xung đối với điện trở suất của đất (Ω.m) ≤ 50 50 ữ100 100 ữ300 300 ữ500 500 ữ1000 ống (cọc) 2 ữ 3 α1 1 0,8 0,6 0,4 0,35 Dõy (dải) nối cỏc ống 5 ữ 10 α2 1 0,9 0,7 0,5 0,4 4.2.3. Phương ỏn thiết kế:
Tuỳ thuộc vào tớnh chất địa lý, mặt bằng thi cụng và điện trở suất đó xỏc định của từng khu vực đường ngang mà thiết kế hệ thống tiếp đất cho phự hợp, trong cỏc gúi thầu đường ngang cảnh bỏo tự động sử dụng hai kiểu tiếp đất chủ yếu là hệ thống tiếp đất chụn sõu và hệ thống tiếp đất hỗn hợp.
Hệ thống tiếp đất chụn sõu:
Như ta đó biết khi thi cụng một hệ thống tiếp đất tại khu vực cú mặt bằng thi cụng chật hẹp hoặc điện trở suất của lớp đất phớa trờn rất lớn là rất khú khăn. Để đạt được một trị số điện trở tiếp đất đạt tiờu chuẩn và ớt tốn kộm là một việc khú, khụng phải lỳc nào cũng thực hiện một cỏch dễ dàng. Những vựng đất cú trị số điện trở suất của đất cao, nếu ỏp dụng hệ thống tiếp đất bằng cọc ngắn (từ 1,5 m đến 3m), muốn giảm trị số điện trở tiếp đất xuống theo đỳng yờu cầu của tiờu chuẩn quy định, cú khi phải dựng hàng chục đến hàng trăm cọc. Việc giảm trị số tiếp đất khụng tỷ lệ thuận với việc tăng số lượng cọc, số lượng cọc tăng đến một số
lượng nào đú thỡ trị số điện trở tiếp đất giảm đi rất ớt, gần như khụng đỏng kể vỡ giữa cỏc cọc khi cú dũng điện đi qua sẽ xảy ra hiện tượng che chắn lẫn nhau làm giảm hiệu quả của cọc, đồng thời tăng số lượng cọc sẽ làm giỏ thành cụng trỡnh tăng lờn, mặt bằng thi cụng lớn đụi khi rất khú thực hiện. Để giải quyết vấn đề trờn nờn sử dụng cỏc hệ thống tiếp đất bằng cỏc điện cực chụn sõu. Hệ thống tiếp đất bằng cỏc điện cực chụn sõu được ỏp dụng tại cỏc nơi cú điện trở suất của lớp đất phớa trờn rất lớn nhưng giỏ trị điện trở suất của đất giảm nhiều ở cỏc lớp đất phớa dưới và tại cỏc nơi cú mặt bằng thi cụng chật hẹp. Ưu điểm của biện phỏp này là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Diện tớch bố trớ mạng tiếp đất hẹp, giảm được số lượng điện cực tiếp đất.
- Thụng thường, ở độ chụn sõu dưới 3m, trị số điện trở suất tương đối ổn định, ớt bị ảnh hưởng thời tiết khớ hậu.
- Độ ẩm cao, trị số điện trở tản dũng điện giảm.
Phương ỏn thi cụng của hệ thống tiếp đất sử dụng cỏc điện cực chụn sõu là dựng mỏy khoan, khoan xuyờn qua lớp đất cú điện trở suất lớn ở phớa trờn, tới khi gặp tầng đất cú điện trở thấp hơn nhiều thỡ dừng lại. Đường kớnh lỗ khoan tối đa là 150 mm, chiều sõu lỗ khoan tối đa là 10 m tuỳ theo địa hỡnh.
Khi thực hiện khoan, cần quan sỏt mẫu đất, khi khoan tới lớp đất sột cú ρ trung bỡnh = 60 Ω.m (hoặc gặp tầng địa chất cú ρ trung bỡnh thấp hơn hay mạch nước ngầm) thỡ khoan tiếp khoảng 2,5 m rồi dừng lại để đảm bảo điện cực tiếp đất thả xuống nằm trọn trong tầng đất cú ρ thấp. Tiếp đú đổ bột hoỏ chất cải tạo đất xung quanh điện cực. Lấp đất vào khoảng trống giữa điện cực và lỗ khoan, rồi nện chặt. Đo thử giỏ trị tiếp đất sau khi thi cụng và đối chiếu giỏ trị điện trở hệ thống cho phộp.
Trong quỏ trỡnh thi cụng hệ thống tiếp đất dạng điện cực tiếp đất chụn sõu cần tổ chức giỏm sỏt thi cụng chặt chẽ để xỏc định chớnh xỏc cỏc thụng số kớch thước và chiều sõu lỗ, mẫu đất của lỗ khoan theo địa tầng để xỏc định ρ đất. Kỹ sư giỏm sỏt cần đảm bảo chất lượng cụng trỡnh theo yờu cầu thiết kế và cú biện phỏp xử lý kịp thời cỏc tỡnh huống phỏt sinh.
Áp dụng đối với cỏc khu vực cú mặt bằng thi cụng rộng, điện trở suất của đất đo được tại điểm thi cụng thấp.
Để đảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật, phự hợp với cỏc điều kiện địa chất và duy trỡ độ ổn định của hệ thống trong thiết kế sử dụng cỏc điện cực tiếp đất bằng sắt L50x50x5x2500 mm. Cỏc điện cực này được chụn cỏch mặt đất tự nhiờn là 0,7 m. Giữa cỏc cọc tiếp đất này được hàn chặt với nhau bằng thanh sắt dẹt 50x5 Khoảng cỏch giữa cỏc cọc sắt L50x50x5x2500 mm là 5 m. Dõy tiếp đất từ bói tiếp đất tới vị trớ đấu đất của tủ điều khiển đường ngang sử dụng loại cỏp đồng S.50 mm2. Tiếp đất vào tủ điều khiển bằng cỏch đấu nối dõy tiếp đất vào cỏc cọc đấu dõy bằng đồng dặt phớa trong tủ.
Đối với tiếp đất cho hệ thống thụng tin tớn hiệu đường ngang Km 268+425 tư vấn thiết kế lựa chọn phương ỏn tiếp đất hỗn hợp.
Yờu cầu đối với điện trở tiếp đất.
Cỏc hệ thống tiếp đất thiết kế phải cú điện trở tiếp đất khụng được lớn hơn giỏ trị điện trở tiếp đất theo bảng sau (ỏp dụng theo điều 3.3.1.2 - TCN 68-141-1999, yờu cầu kỹ thuật tiếp đất cho cỏc cụng trỡnh viễn thụng).
Điện trở suất của đất (Ω.m) Điện trở tiếp đất (Ω)
50 4
50 – 100 5
100 – 300 6
300 – 500 8
CHƯƠNG I .GIỚI THIỆU VỀ ĐƯỜNG NGANG VÀ MỘT SỐ QUY
ĐỊNH KHI XÂY DỰNG ĐƯỜNG NGANG...1
1.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐƯỜNG NGANG...1
1.1.1.Cỏc khỏi niệm và nguyờn tắc xõy dựng...1
1.1.2.Giới thiệu cỏc loại hỡnh thiết bị đường ngang tự động...2
1.1.3.Giới thiệu chung về mụ hỡnh đường ngang tự động của Đường sắt Việt Nam 5 1.1.4.Chỉ tiờu chất lượng đảm bảo của hệ thống tớn hiệu tự động...6
1.1.5. Phõn loại Đường ngang...7
1.1.6 Cấu tạo và nguyờn tắc hoạt động của đường ngang. (Theo điều lệ đường ngang) 9 1.2. THỰC TRẠNG ĐƯỜNG NGANG Ở VIỆT NAM...13
1.2.1. Thực trạng đường ngang:...13
1.2.2. Một số điểm liờn quan giữa đường ngang và đường bộ...15
1.2.3. Tiờu chuẩn An toàn...15
1.2.4.Nhu cầu bức thiết hiện nay đối với hệ thống phũng vệ đường ngang ở Việt Nam 16 1.2.5. Kết luận...18
1.3. VAI TRề CỦA ĐƯỜNG NGANG VỚI AN TOÀN GIAO THễNG CỦA VIỆT NAM...18
CHƯƠNG II. KHẢO SÁT VÀ XÂY DỰNG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN CHO ĐƯỜNG NGANG...21 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1. KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐƯỜNG NGANG TẠI KM: 268+425...21
2.1.1.Cụng việc khảo sỏt...21
2.1.2. Kết quả khảo sỏt thu được như sau:...21
2.2. MỘT SỐ LOẠI HèNH CẢNH BÁO TỰ ĐỘNG ĐƯỜNG NGANG Ở VIỆT NAM...27
2.2.1.Tớn hiệu cảnh bỏo đường ngang tự động dựng rơle điện từ kiểu CBĐN - 01 - 2001. 27 2.2.2. Hệ thống tớn hiệu cảnh bỏo tự động dựng mỏy tớnh nhỳng với thiết bị cảm biến địa chấn CBTH 3.0...29
2.3.3.Tớn hiệu cảnh bỏo đường ngang tự động sử dụng PLC...34
2.3. LỰA CHỌN LOẠI HèNH HỆ THỐNG...36
2.3.1. Lựa chọn loại hỡnh hệ thống...36
2.3.2. Đặc tớnh kỹ thuật của hệ thống thiết bị đường ngang:...38
CHƯƠNG III. XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO TỰ ĐỘNG CHO ĐƯỜNG NGANG KM: 268+425...58
3.1. TỔNG QUÁT VỀ PLC S7-200...58
3.1.1.Giới thiệu về PLC...58
3.1.2. Cấu trỳc, nguyờn lý hoạt động của PLC...59
3.1.3.Cỏc hoạt động xử lý bờn trong PLC...62
3.2. XÂY DỰNG CÁC YấU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG CẢNH BÁO TỰ ĐỘNG CHO ĐƯỜNG NGANG KM: 268+425...63
Xõy dựng yờu cầu cho bài toỏn...63