Головна > Каталог > Блоки інформації > БИН.4МК

Блок інформаційний БИН.4МК

Блок індикації БИН.4МК застосовується разом із апаратами захисту типу АЗУР.1МК, АЗУР.4МК і призначений для:

відображення інформації про стан апарата та контрольованої мережі;
відображення інформації про 35 останніх спрацьовувань апарата при виникненні аварії або перевірки;
вимірювання часу спрацьовування апарата спільно з автоматичним вимикачем шляхом натискання на кнопку «Перевірка» з підключеним між затискачем К і землею () резистором завбільшки 1 кОм;
сполучення апарата захисту з АСУ ТП за протоколом Modbus RTU (RS-485), а також із системою УТАС, для передачі поточних даних про стан апарата захисту та контрольованої мережі, а також архівних даних про спрацювання апарата, що зберігаються в енергонезалежній пам'яті.

Рисунок 1 — Інформаційний блок БИН.4МК

Умови експлуатації

температура навколишнього повітря від -10 до +60°С;
відносна вологість навколишнього середовища до 100% при температурі +35°С;
відсутність різких поштовхів (ударів та сильної тряски);
робоче становище у просторі не регламентується;
номінальне значення зовнішніх механічних факторів, що впливають за ГОСТ 13516.1-90 для групи механічного виконання М1;
блок забезпечує нормальну роботу при зміні напруги мережі від 85 до 110% номінального значення.

Ступінь захисту корпусу блоку IР30.

Технічні характеристики

Напруга живлення блоку постійним струмом, В	5
Діапазон зміни робочої напруги, % Uном	85..110
Похибка вимірювання опору мережі, що захищається, %, не більше	8
Максимальна довжина кабелю для підключення до мережі RS-485, м	1200
Споживана потужність блоку, Вт, не більше	1,0
Габаритні розміри блоку із планками кріплень, (Ш x В x Г), мм	138х84х37
Маса блока, кг, не більше	0,3

Пристрій та робота

Конструктивно блок виконаний у вигляді пластмасового корпусу, усередині якого розташовується друкована плата з елементами та вилкою з'єднувача. У передній частині корпусу встановлено РКІ та світлодіодні індикатори.

Рисунок 2 — Інформаційний блок БИН.4МК
1 – корпус, 2 – РКІ, 3 – світлодіод «Захист», 4 – світлодіод «Стан апарата» (HL4), 5 – роз'єм X1,
6 – роз'єм X2, 7 – кнопка «Архів»/«Зміна параметра», 8 – кнопка «Налаштування»/«Збереження параметра»

У нижній частині корпусу блоку є кнопки для перегляду журналу подій та налаштування передачі даних за інтерфейсом RS-485, а також роз'єм для підключення кабелю інтерфейсу RS-485. Після встановлення блок підключається до апарата за допомогою джгута, як зазначено на рисунку 3.

Рисунок 3 —Схема підключення інформаційного блоку БИН.4МК до апарата АЗУР.4МК

При подачі напруги живлення на апарат захисту інформаційний блок включається, засвічується підсвічування РКІ, на екрані короткочасно відображається назва блоку, після чого блок переходить в режим індикації. У цьому режимі на першому рядку відображаються дата та час, встановлені в апараті. Другий рядок містить інформацію про стан контрольованої мережі та апарата. У третьому рядку вказується поточний опір ізоляції контрольованої мережі. У четвертому рядку – напруга трифазної мережі, визначена апаратом під час останнього включення, і навіть обрана уставка спрацьовування апарата.

Рисунок 3 — Варіанти відображення даних на РКІ інформаційного блоку

При нормальному опорі ізоляції мережі та відсутності пошкоджених елементів в апараті, у другому рядку пишеться напис «Мережа в нормі». У разі відмови хоча б одного з елементів апарата або обрив ланцюга додаткового заземлювача, з'являється напис «Обрив ел-в (ДЗ)».
При зниженні опору ізоляції до критичного рівня, апарат спрацьовує і в другому рядку РКІ пишеться «Предв. КІ» (у разі спрацьовування апарата в режимі попереднього контролю ізоляції, до подачі напруги), «РУ» (при аварійному спрацьовуванні після подачі напруги) або «Перевірка» (при спрацьовуванні в результаті натискання на кнопку «Перевірка»).
Якщо під час спрацьовування апарата було визначено пошкоджену фазу та зашунтовано на землю, у другому рядку вказується, яка саме фаза була пошкоджена, наприклад, «РУ шунт. A» або «Перевірка шунт B».
Апарат контролює наявність напруги у всіх трьох фазах, а також асиметрію напруги мережі. У разі обриву або асиметрії однієї з фаз апарат видає команду на відключення комутаційного апарата через виконавче реле, а в другому рядку РКІ вказується відсутня фаза, наприклад: «Обрив фази C».
Згідно з ГОСТ 22929-78 (ДСТУ Р 52273-2004) час спрацьовування апарата повинен вимірюватися при опорі однофазного витоку 1 кОм. Для цього необхідно підключити до кнопки «Перевірка» трансформаторної підстанції між затискачем К та землею ( заземлення ) (паралельно резистори R2) резистор завбільшки 1 кОм, потужністю не менше 50 Вт. Закрити двері РУНН, подати напругу живлення на апарат, увімкнути автоматичний вимикач і натиснути кнопку «Перевірка» трансформаторної підстанції.
Після спрацьовування апарата в результаті створення штучного витоку шляхом натискання кнопки «Перевірка», інформаційний блок здійснює вимірювання часу спрацьовування апарата та відображає на 3 та 4-му рядках РКІ:

власний час спрацювання апарата;
час шунтування пошкодженої фази на землю (у разі визначення пошкодженої фази);
повний час спрацювання апарата разом із комутаційним апаратом.

Дані про час спрацювання апарата під час перевірки відображаються на РКІ блоку і передаються в мережу АСУ ТП протягом не більше 1 хвилини після натискання на кнопку «Перевірка» або до наступного натискання на кнопку «Перевірка», або до натискання на кнопку «Скинути індикацію». Отримані результати вимірювання часу спрацьовування можуть бути протоколом перевірки апарата захисту без додаткових стендових випробувань при обов'язкових періодичних перевірках.
У разі пошкодження елементів інформаційного блоку або апарата захисту, відповідальних за передачу даних, а також при пошкодженні джгута, що зв'язує апарат захисту з інформаційним блоком, що призвело до неможливості передачі даних, на РКІ відображається напис «Відсутній зв'язок з апаратом АЗУР.МК».
Статистику спрацьовувань апарата, а також дані про спрацьовування апарата при виникненні аварій та під час перевірки, можна переглянути, натискаючи на ліву кнопку в нижній частині блоку (рис. 2, поз. 7). Після першого натискання відображається інформація про загальну кількість спрацьовувань апарата, при наступних натисканнях – інформація про кожну з 35 останніх спрацьовувань (характер події, дата і час, пошкоджена фаза, час спрацьовування при перевірці). Архівні дані оновлюються в апараті миттєво при подачі напруги живлення, а далі – 1 раз на початку кожної години.
Світлодіод червоного кольору під РКІ (рис. 2, поз. 3) дублює світлодіод HL1 апарата АЗУР.МК і вказує на спрацювання апарата захисту внаслідок виникнення аварії або під час перевірки. Повернення у вихідний стан світлової сигналізації здійснюється кнопкою «Скидання індикації» трансформаторної підстанції.
Налаштування параметрів зв'язку за протоколом Modbus RTU здійснюється за допомогою кнопок (рис. 2, поз. 7, 8) і включає можливість зміни адреси блоку мережі, швидкості передачі даних, формату байта, а також часу додаткового мовчання. Тривалим натисканням на кнопку 8 викликається меню налаштувань. Кнопка 7 змінює параметр, що настроюється, кнопка 8 зберігає його. Для зручності зміни адреси та часу додаткового мовчання кнопку 7 можна утримувати в натиснутому стані, в результаті чого зміна величини параметра прискорюється.

Передача даних

Апарат захисту АЗУР.МК спільно з інформаційним блоком може бути підключений до нижнього рівня АСУ ТП для передачі даних за допомогою інтерфейсу RS-485 (Modbus RTU), а також до системи УТАС. Для гальванічної розв'язки ланцюгів інтерфейсу використовується вбудований перетворювач напруги, спеціалізовані оптрони та бар'єр іскрозахисту.

Загальні положення.
Внутрішній протокол апарата захисту служить організації обміну даними між апаратом захисту типу АЗУР.МК і персональним комп'ютером (програмованим логічним контролером мережі АСУ ТП) за інтерфейсом RS-485. В основу протоколу обміну даними покладено протокол ModBus RTU. Їхня відмінність полягає в підтримці апаратом захисту обмеженого набору команд.
При побудові мережі використовується принцип організації ведучий-ведений (master-slave). У мережі може бути лише один провідний вузол і кілька ведених вузлів. У якості провідного вузла виступає персональний комп'ютер чи програмований логічний контролер, у якості ведених вузлів – апарат АЗУР.МК. При цій організації ініціатором циклів обміну може бути виключно ведучий вузол. Запити ведучого вузла – індивідуальні (що адресуються конкретному блоку). Відомі вузли здійснюють передачу, відповідаючи на індивідуальні запити велучого вузла. При виявленні помилок в отриманні запитів або неможливості виконання отриманої команди, ведений вузол, як відповідь, генерує повідомлення про помилку.

Формати повідомлень.
Протокол обміну має чітко визначені формати повідомлень. Описується формат байт та формат кадрів. Дотримання форматів забезпечує правильність та стійкість функціонування мережі.
Блоки настроюються на роботу з одним із двох форматів байт даних: з контролем паритету та без контролю паритету (рисунок 4). У режимі роботи з контролем паритету вказується також тип контролю: парність (Odd), або за непарністю (Even). У режимі роботи без контролю паритету вказується кількість стоп бітів (1 або 2). Передача восьми біт даних виконується молодшими бітами вперед. За замовчуванням всі блоки налаштовуються на роботу без контролю паритету.

Рисунок 4 — Формат байта: а) з контролем паритету,
б) без контролю паритету (1 стоп біт), в) без контролю паритету (2 стоп біта)

Передача даних за замовчуванням складає швидкості 19200 біт/сек, без контролю парності, стоп біт – 1. При налаштуванні блоку можлива зміна швидкості згідно таблиці 1 (1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 біт/сек).
Контроль початку та закінчення кадру здійснюється за допомогою інтервалів мовчання, довжиною не менше часу передачі 3.5 байт. Таким чином, перед початком передачі та після закінчення передачі кожного кадру інтервал мовчання перевищує 3.5 байта. Формат кадру з інтервалами мовчання наведено на рисунку 8.

Рисунок 5 — Формат кадра: а) одного, б) трьох послідовних кадрів

Кадр повинен передаватися як безперервний потік байт. Правильність прийняття кадру додатково контролюється перевіркою контрольної суми.
Інтервал мовчання може бути змінено при налаштуванні блоку згідно з таблицею 1, тобто, до інтервалу мовчання довжиною 3,5 байта може бути доданий додатковий інтервал мовчання, що задається у мс. Під час виготовлення блоків додатковий інтервал мовчання має значення 10.
Формати даних.
Протокол апарата підтримує один тип даних, що передаються: word, тобто, ціле беззнакове двобайтне число. Дані передаються старшим байтом уперед. На рисунку 9 наведено приклад кодування числа 1000 у форматі word.

Рисунок 6 — Формат word

Генерація та перевірка контрольної суми.
Контрольна сума (CRC16) являє собою циклічний перевірочний код на основі полінома, що не наводиться, A001h. Передавальний пристрій формує контрольну суму для всіх байт повідомлення, що передається за винятком останніх двох байт, які складають контрольну суму. Поле контрольної суми займає два байти. Контрольна сума у повідомленні передається молодшим байтом уперед. Пристрій, що приймає аналогічним чином формує контрольну суму для всіх байт прийнятого повідомлення і порівнює її з контрольною сумою, прийнятою від пристрою, що передає. При розбіжності сформованої та прийнятої контрольних сум переданий кадр вважається пошкодженим, блок генерує повідомлення про помилку.
Формування контрольної суми алгоритмічним способом здійснюється за допомогою наступної послідовності операцій:

Завантаження CRC регістру (16 біт) одиницями (FFFFh);
Виключне АБО з першими 8 бітами байта повідомлення та вмістом CRC регістру;
Зрушення результату на один біт праворуч;
Якщо біт, що зсувається, дорівнює одиниці, виконати операцію того, що виключається АБО вмісту регістру зі значенням A001h;
Якщо біт, що зсувається, дорівнює нулю, повторити крок 3;
Повторювати кроки 3..5 доки не буде виконано 8 зрушень;
Виключне АБО з наступними 8 бітами байта та вмістом CRC регістру;
Повторювати кроки 3..7, доки всі байти повідомлення не будуть оброблені;
Кінцевий вміст регістру міститиме контрольну суму.

Розрахунок контрольної суми за алгоритмом CRC16 є стандартним і може бути зроблений за іншими алгоритмами, включаючи табличний спосіб, який у цьому посібнику не наводиться.
Підпрограма алгоритмічного формування контрольної суми мовою C:

crc16 = 0xFFFF;
for (i = 0; i < count; i ++)
{
    crc16 ^= buffer[i];
    for (j = 0; j < 8; j ++)
    {
        if (crc16 & 1)
        {
            crc16 >>= 1;
            crc16 ^= 0xA001;
        }
        else
            crc16 >>= 1;
    }
}

Опис системи команд.
Широкомовна передача протоколом не підтримується.

Функція 03h (03) забезпечує читання вмісту регістрів веденого пристрою.
У запиті ведучого міститься адреса початкового регістру, а також кількість слів (word) для читання. Відповідь веденого містить кількість байт, що повертаються, і запитані дані. Приклад запиту та відповіді наведено на рисунку 7.

Рисунок 7 — Приклад запиту та відповіді функції 03h – читання групи регістрів

Протокол підтримує за допомогою функції 03h передачі даних, розбитих у таблиці регістрів на блоки. Можливі варіанти запитів функції 03h наведені нижче:
01 03 00 00 00 01 84 0A – ідентифікатор апарата
01 03 00 01 00 03 54 0B – налаштування зв'язку
01 03 00 04 00 06 84 09 – поточний час, встановлений в апараті
01 03 00 10 00 06 C4 0D – параметри стану апарата та контрольованої мережі, та час останнього спрацювання апарата
01 03 00 20 00 03 04 01 – статистичні дані апарата
01 03 xx 00 00 0A XX XX – архівні дані апарата про спрацювання,
де xx – старша адреса блоку від 01h до 23h, XX XX – контрольна сума, що окремо розраховується для кожного запиту.

Функція 10h (16) забезпечує запис у кілька регістрів, що стоять поспіль, веденого пристрою. У запиті ведучого міститься адреса початкового регістру, кількість слів для запису. Відповідь веденого містить адресу початкового регістру та кількість регістрів, у яких було зроблено зміни. Приклад запиту та відповіді наведено на рисунку 11. Протокол підтримує за допомогою функції 10h пакетну передачу даних одного блоку регістрів. Можливий варіант запиту наведений нижче:
01 10 00 04 00 06 0B xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx XX XX – поточний час, встановлений в апараті.

Функція запису 10h має обмеження – у блоці можливий запис лише варіантів даних, які у таблиці 1. Перед записом апарат перевіряє можливість використання переданих у запиті даних. У разі невідповідності даних апарат повертає помилку.

Рисунок 8 — Приклад запиту та відповіді функції 10h – читання групи регістрів

У разі виникнення помилкової ситуації під час прийняття кадру (помилка паритету, помилка кадру, помилка контрольної суми), ведений пристрій відповіді не повертає. У разі виникнення помилки у форматі або значенні даних, що передаються (невірний код функції, невірні дані для запису і т.д.), ведений пристрій формує відповідь з ознакою і кодом помилки. Ознакою помилки є встановлений один старший біт в полі функції. Можливі коди помилок, які підтримує протокол апарата:

01h: прийнятий код функції не може бути оброблений.
02h: адреса даних недоступна для читання чи запису.
03h: величина в запиті не допустима для даного регістру.
04h: помилка, що не відновлюється в результаті виконання запиту.

Приклади помилкових запитів та відповідей на них:

01 30 xx xx XX XX          01 B0 01 94 00
01 03 00 40 xx xx XX XX    01 83 02 C0 F1
01 10 00 10 xx xx XX XX    01 90 03 0C 01
01 03 00 00 00 01 84 0A    01 83 04 40 F3

Функція	Адреса регістру	Формат	Найменування параметру	Примітка
Ідентифікатор апарата
03	0000h	WORD	Ст. байт: код та модифікація виробу	1xh
				де 1: апарат захисту від струмів витоку на землю АЗУР.МК
				x: модифікація інформаційного блоку
			Мл. байт: версія програми	1-255
Налаштування зв'язку
03	0001h	WORD	Мл. байт: мережева адреса	1-247
03	0002h	WORD	Ст. байт: швидкість обміну	03: 1200 біт/сек
				04: 2400 біт/сек
				05: 4800 біт/сек
				06: 9600 біт/сек
				07: 19200 біт/сек
				08: 38400 біт/сек
				09: 57600 біт/сек
				10: 115200 біт/сек
			Мл. байт: режим роботи порту	00: 8 біт, без контролю паритету, 1 стоп біт
				01: 8 біт, без контролю паритету, 2 стоп біта
				02: 8 біт, контроль паритету парності, 1 стоп біт
				03: 8 біт, контроль паритету з непарності, 1 стоп біт
03	0003h	WORD	Мл. байт: інтервал додаткового мовчання, мс	0-255
Поточний час, встановлений в апараті
03/16	0004h	WORD	Мл. байт: рік	00-99
03/16	0005h	WORD	Мл. байт: місяць	01-12
03/16	0006h	WORD	Мл. байт: день	01-31
03/16	0007h	WORD	Мл. байт: години	00-23
03/16	0008h	WORD	Мл. байт: хвилини	00-59
03/16	0009h	WORD	Мл. байт: секунды	00-59
Параметри стану апарата та контрольованої мережі
03	0010h	WORD	Мл. байт: визначена апаратом напруга мережі, обрана уставка спрацьовування	01: 380В/12кОм
				02: 660В/17кОм
				03: 1140В/34кОм
03	0011h	WORD	Поточний опір ізоляції мережі	1-999 кОм
03	0012h	WORD	Ст. байт: стан апарата та мережі	00: норма
			Ст. байт: стан апарата та мережі	01: аварія
			Мл. байт: код аварії	00: норма
				01: захист від асиметрії фазної напруги
				02: захист: поперед. контроль ізоляції мережі
				03: захист при натисканні на кнопку «Перевірка»
				04: захист від витоку струму на землю
				05: – \| \| –, визначено та зашунтовано фазу A
				06: – \| \| –, визначено та зашунтовано фазу B
				07: – \| \| –, визначено та зашунтовано фазу C
				08: обрив елемента вимірювального ланцюга апарата або додаткового заземлювача у підстанції (ДЗ)
				09: обрив фази А
				10: обрив фази B
				11: обрив фази C
Час спрацьовування апарата (значення вказуються тільки під час створення штучного витоку шляхом натискання кнопки «Перевірка»)
03	0013h	WORD	Мл. байт: власний час спрацьовування	0-255 мс
03	0014h	WORD	Мл. байт: час шунтування на землю ушкодженої фази	0-255 мс
03	0015h	WORD	Мл. байт: повний час спрацювання апарата захисту спільно з комутаційним апаратом	0-255 мс
Статистичні дані апарата
03	0020h	WORD	Кількість спрацьовувань апарата внаслідок натискання на кнопку «Перевірка»	0-65535
03	0021h	WORD	Загальна кількість спрацьовувань апарата внаслідок виникнення у мережі витоку струму на землю	0-65535
03	0022h	WORD	Кількість спрацьовувань апарата, при яких було визначено та зашунтовано на землю пошкоджену фазу	0-65535
Архівні дані апарата про спрацьовування – функція «чорна скринька». Ст. байт адреси – номер запитуваної події від 01h до 23h, де 01h – остання записана подія, 23h – перша, збережена в пам'яті (35-е за давністю). Мл. байт адреси – регістр із відповідними збереженими даними.
03	xx00h	WORD	Мл. байт: рік	00-99
03	xx01h	WORD	Мл. байт: місяць	01-12
03	xx02h	WORD	Мл. байт: день	01-31
03	xx03h	WORD	Мл. байт: години	00-23
03	xx04h	WORD	Мл. байт: хвилини	00-59
03	xx05h	WORD	Мл. байт: секунди	00-59
03	xx06h	WORD	Мл. байт: код події	03: захист при натисканні на кнопку «Перевірка»
				04: захист від витоку струму на землю
				05: – \| \| –, визначено та зашунтовано фазу A
				06: – \| \| –, визначено та зашунтовано фазу B
				07: – \| \| –, визначено та зашунтовано фазу C
Час спрацьовування – вказується лише у разі натискання кнопки «Перевірка»
03	xx07h	WORD	Мл. байт: власний час спрацьовування	0-255 мс
03	xx08h	WORD	Мл. байт: час шунтування на землю ушкодженої фази	0-255 мс
03	xx09h	WORD	Мл. байт: повний час спрацювання апарата захисту спільно з комутаційним апаратом	0-255 мс

У разі відсутності зв'язку інформаційного блоку та апарата захисту, ведений пристрій на всі запити повертає помилку 04h.
Регістри апарата захисту типу АЗУР.МК наведені у таблиці вище. Архівні дані оновлюються в апараті миттєво при подачі напруги живлення, а далі – 1 раз на початку кожної години. Детальну інформацію про протокол Modbus Ви можете знайти на сайті http://www.modbus.org/

Beta-версію ПЗ для зв'язку ПК з блоком БИН.4МК Ви можете завантажити по ссылке.