Funkcje: wejściowe, wyjściowe i logiczne. Konfigurowanie zabezpieczeń.

1 Wprowadzenie2 Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 Funkcje: wejściowe, wyjściowe i logiczne. Konfigurowanie zabezpieczeń. Spis treści 1 WPROWADZENIE...2 2 FUNKCJE WEJŚCIOWE...3 3 FUNKCJE WYJŚCIOWE...4 4 MOSTKI NA PRZEKAŹNIK...5 5 SYGNAŁY WEWNĘTRZNE SWE...6 6 SYGNAŁY REJESTRATORA...7 7 PROSTE WEJŚCIA / WYJŚCIA...7 8 FUNKCJE LOGICZNE FXL...8 9 STRUKTURA OBIEGU SYGNAŁÓW LOGICZNYCH W ZABEZPIECZENIACH...10 Zabezpieczenie : UTX vl, vp, vszr od: v. 3.8 C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 1

1 Wprowadzenie Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 1 WPROWADZENIE Urządzenia UTX składają się z szeregu niezależnych elementów. Są to moduły: impedancyjne, nadprądowe, ziemnozwarciowe oraz inne, takie jak: przyśpieszenie wyłączenia po załączaniu na zwarcie, detektor kołysań mocy, sygnalizacji asymetrii: prądów i napięć itp. Każdy z tych modułów posiada zaszytą wewnętrzną logikę działania i parametry, które są opisane w osobnych rozdziałach. Schemat funkcjonalny modułu przedstawiony jest poniżej: Nazwa modułu Nazwy funkcji wejściowych Nazwy funkcji wyjściowych......... PARAMETRY...... MODUŁU... Funkcje wejściowe Funkcje wyjściowe Sygnały wejściowe Nazwy sygnałów wejściowych Nazwy sygnałów wyjściowych.................. Sygnały wyjściowe Każdy z tych modułów posiada: jedno lub kilka wejść sterujących, nazywanych umownie funkcjami wejściowymi - sterującymi jego pracą. Na przykład zabezpieczenie impedancyjne (w zakresie działania poszczególnych stref), posiada wejścia: sterujące załączeniem strefy do pracy oraz wejścia blokujące, w przypadku wystąpienia kołysań mocy. Oprócz wejść sterujących każdy z modułów urządzenia (a nawet każda wyróżniona funkcja) posiada sygnały wyjściowe sterowane z "wnętrza danego bloku". Sygnały te, umownie nazywane również i funkcjami wyjściowymi, mogą mieć przypisane wyjście sygnalizacyjne: przekaźnikowe, synoptyczne LED, sygnał wewnętrzny SWE, sygnał rejestratora lub pobudzenie rejestratora. Sygnały wejściowe przedstawiają dane, które moduł musi przetwarzać dla poprawnego funkcjonowania. Natomiast sygnały wyjściowe to takie dane, które wypracowuje ten moduł na potrzeby swojego modułu i innych modułów. Przetwarzanie i warunkowanie działania sygnałami wejściowymi i wyjściowymi, jest dedykowane i jest realizowane automatycznie przez urządzenie. Urządzenia UTX są w pełni programowalne, dlatego mają bardzo szerokie zastosowanie w energetyce i przemyśle, które potrafią realizować wiele konfiguracji. Jest to związane z możliwością powiązania funkcjonalności pomiędzy modułami (tzw. sprzężenia i zapętlenia działania urządzenia) umożliwiają to np. funkcje logiczne, które mogą realizować dodatkowe logiki zdefiniowane przez użytkownika. Dla prostych zapętleń można użyć wewnętrznych sygnałów SWE lub prostych wejść/wyjść. Dodatkowo każdą z powyższych funkcji i sygnałów można wykorzystać do pobudzenia rejestratora zakłóceń i/lub jako jeden z piętnastu rejestrowanych sygnałów rejestratora. C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 2

2 Funkcje wejściowe Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 2 FUNKCJE WEJŚCIOWE Funkcje wejściowe to punkty sterujące działaniem poszczególnych modułów urządzeń. Funkcja wejściowa może być programowo ustawiona na: "TAK" (programowo załączona, 1 logiczna) lub na: "NIE" (programowo wyłączona, 0 logiczne) lub uwarunkowane wejściem sterującym stanem logicznym jednego z poniższych sygnałów : - fizycznym wejściem z grupy IA, IB, IC, ID, IF: 1 n, - wewnętrznym sygnałem z grupy SWE: 1 31, - wyjściem funkcji logicznych z grupy FXL: 1 24, gdzie: n ilość wejść dwustanowych zależna od obsady danego urządzenia Rys.1. Przykładowa funkcja wejściowa programowo załączona. Na rys. 1 przedstawiono przykład funkcji wejściowej, która jest na stałe załączona (Zabezpieczenie załączone). Gdyby jednak usunąć zaznaczenie (ptaszka), to ta funkcja wejściowa zostanie na stałe wyłączona (Zabezpieczenie wyłączone). Natomiast na rys. 2 przedstawiono przykład funkcji wejściowej, która jest warunkowo załączona, a warunkiem tym jest stan fizycznego wejścia IA 5, natomiast poziom załączający funkcję to stan wysoki (stan niski byłby dla poziomu załączającego ). Stan aktywny wejść sterujących (poziom załączający) jest programowany. Funkcję z tak określonym wejściem nazywamy funkcją wejściową z aktywnym wejściem. Rys.2. Przykładowa funkcja wejściowa z aktywnym wejściem. W innych rozdziałach (przy omawianiu parametrów poszczególnych modułów urządzeń), opisane są wejścia związane z nim związane. Wszystkie dostępne funkcje wejściowe dla zabezpieczenia znajdują się w nastawach (programu SAZ 2000) w zakładce Wejść. Natomiast funkcje wejściowe dla danego modułu są widoczne w zakładce wybranego modułu klikając klawisz Wejścia modułu. C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 3

3 Funkcje wyjściowe Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 3 FUNKCJE WYJŚCIOWE Każda funkcja wyjściowa może mieć przypisane jedno: wyjście sygnalizacyjne przekaźnikowe, jedno wyjście synoptyczne LED, jedno wejście sygnałów wewnętrznych SWE i oraz jedno wejście sygnału rejestracji w rejestratorze zakłóceń. Dodatkowo, każdej funkcji wyjściowej można przypisać właściwość pobudzenia rejestratora zakłóceń. Rys.3. Przykładowa funkcja wyjściowa Dane wyjście przekaźnikowe lub synoptyczne oraz wejście wewnętrzne może być użyte w wewnętrznej konfiguracji dowolną ilość razy. Każda funkcja wyjściowa (w zakresie wyjść przekaźnikowych oraz LED), pracować może jako funkcja: statyczna lub dynamiczna. typ sygnału statyczny typ sygnału dynamiczny W przypadku funkcji statycznych, sygnały wyjściowe LED lub przekaźnikowe zachowują się jak wyjścia typu "zatrzask", tzn. wystarczy, aby jeden raz jakaś funkcja wyjściowa ustawiła dane wyjście w stan aktywny, to fizyczne wyjście zachowuje swój stan tak długo, dopóki nie zostanie wyzerowana cała sygnalizacja przy pomocy lokalnego pulpitu, zdalnie z programu SAZ 2000 lub z listwy zaciskowej, przy użyciu sygnału wejściowego Zerowanie sygnalizacji (oczywiście jeżeli wejście to zostało ustawione jako aktywne). Wystąpienie nowego zjawiska (np. zwarcia) spowoduje wyzerowanie poprzedniego stanu wyjść LED oraz odwzbudzenie pobudzonych uprzednio przekaźników. Jeżeli do wyjścia synoptyki LED, pracującego w trybie statycznym, przypisano więcej niż jedną funkcję wyjściową to stan diody LED jest określony przez sumę logiczną tych funkcji, tzn. wystarczy, aby jedna z tych funkcji wyjściowych była aktywna, to dana dioda zostanie zapalona. Dla wyjść przekaźnikowych ostatnim stanem jest aktywny stan, ostatnio realizowanej funkcji wyjściowej. W trybie dynamicznym dany stan funkcji wyjściowej trwa tak długo, jak długo jest on aktywny. W tym trybie nie jest dopuszczalne ustawianie więcej niż jednego wyjścia na jeden przekaźnik lub LED. W tym wypadku w celu realizacji sumy należy użyć funkcji logicznych FXL. Dla wyjść synoptycznych oraz sygnałów wewnętrznych i sygnalizacji przekaźnikami nie ma możliwości ustawiania stanu aktywnego (zawsze jest on równy stanowi wysokiemu lub zadziałaniu przekaźnika, ewentualnie świeceniu się wybranej diody LED). Stan funkcji wyjściowej można przypisać do pamiętającego rejestru urządzenia, wykorzystując sygnał wewnętrzny SWE. Następnie tego sygnału będzie można użyć do tworzenia sprzężeń i zapętleń w urządzeniu (sygnały te można wprowadzać na funkcje wejściowe i logiczne FXL). Wszystkie dostępne funkcje wyjściowe dla zabezpieczenia znajdują się w nastawach (programu SAZ 2000) w zakładce Wyjść. Natomiast funkcje wyjściowe dla danego modułu są widoczne w zakładce wybranego modułu klikając klawisz Wyjścia modułu. C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 4

4 Mostki na przekaźnik Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 4 MOSTKI NA PRZEKAŹNIK Funkcja Mostki na przekaźniki jest dostępna w zakładce Wyjść nastaw zabezpieczenia. Mostki działają tak jakby została odrutowana (równoległa) zwora pomiędzy zadeklarowanymi wyjściami przekaźnikowymi. Tzn. jeżeli, którykolwiek z przekaźników zostanie wysterowany przez funkcję wyjściową (lub sygnały proste we/wy) w stan wysoki, to wszystkie pozostałe przekaźniki zadeklarowane w danym mostku również zostaną wysterowane na stan wysoki (suma logiczna). Funkcja ta jest przydatna w przypadku redundancji informacji lub w przypadku potrzeby wysterowania więcej niż jedno źródło zewnętrzne (np. dodatkowa sygnalizacja). Można zdefiniować do ośmiu mostków, dla wszystkich dostępnych przekaźników. Rys.4. Okno skonfigurowanych mostków Na rys. 4 Mostek 1 zawiera zworę przekaźnika PA4 i PA7. Jeżeli dla PA4 przypisano jakąkolwiek funkcję wyjściową, i zostanie ona wysterowana w stan wysoki to załączy ona jednocześnie przekaźnik PA4 i PA7. Mostek 2 to druga niezależna zwora. Jeżeli którykolwiek przekaźnik (PB1, PB10, PC4) został przypisany do funkcji wyjściowej, i została ona wysterowana w stan aktywny, to przekaźniki PB1, PB10 i PC4 zostaną wysterowane. Dwukrotne kliknięcie na dany mostek (rys.4.) spowoduje edycję zwory. Wybranie (ptaszek) przekaźnika (rys.5.) stwierdza czy dany przekaźnik bierze udział w zworze. Rys.5. Okno edycji mostków C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 5

5 Sygnały wewnętrzne SWE Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 5 SYGNAŁY WEWNĘTRZNE SWE Sygnały wewnętrzne SWE obrazują w urządzeniu 31 (jednobitowych) komórek pamięci, tworzących rejestr pamiętający. Pojedynczy sygnał wewnętrzny można ustawić wykorzystując dowolną funkcję wyjściową. Natomiast ten sam ustawiony sygnał wewnętrzny można wykorzystać do programowalnych logik (zapętleń) w urządzeniu. Każdemu wejściu grupy SWE można przypisać dowolną funkcję wyjściową. Każde wyjście SWE może być z kolei, przypisane dowolnej funkcji wejściowej, może być ono także użyte jako argument funkcji logicznej z grupy FXL lub może być przypisane na wejście prostego we/wy. Schemat funkcjonalny sygnałów wewnętrznych SWE: SWE Funkcje wejściowe Funkcja wyjściowa Swe 1 Swe 1 Sygnały Argumenty funkcji logicznych wewnętrzne -''- -''- -''- Swe 2 SWE Swe 2 -''- -''- -''- -''- -''- -''- Swe 3 Swe 3 -''- -''- -''-...... 1-31.............................. Rejestr............... pamiętający....................................... -''- -''- -''- Swe 30 Swe 30 -''- -''- -''- -''- -''- -''- Swe 31 Swe 31 -''- -''- -''- Sygnały wejściowe SWE (1-31) Sygnały wyjściowe SWE (1-31) W praktyce, często występuje konieczność uwarunkowania działania danego modułu urządzenia sygnałem wyjściowym generowanym przez inny moduł. Aby sygnał funkcji wyjściowej generowany przez np. moduł X mógł zostać użyty do sterowania funkcją wejściową modułu Y należy wpierw: sygnał funkcji wyjściowej modułu X przypisać do grupy sygnałów SWE o nr i, do funkcji wejściowej modułu Y przypisać (jako sygnał sterujący), sygnał grupy SWE o nr i lub wyjście np. jednej z funkcji logicznych: FXL 1-24, w której jednym z argumentów jest sygnał: SWE nr i. Z powyższego wynika to, iż : Aby sygnał funkcji wyjściowej (danego modułu funkcjonalnego) mógł być dostępny jako sygnał użyteczny do sterowania funkcją wejściową innego modułu, należy go wpierw przypisać jednej z dostępnych komórek SWE. Na rys. 6 przypisano stan sygnału SWE 1, jako stan wypracowany przez funkcję wyjściową Awaria bezpieczników. Rys.6. Przypisanie stanu sygnału SWE poprzez funkcję wyjściową Program SAZ 2000 ma możliwość nazywania poszczególnych SWE, i tak dla powyższego przykładu SWE 1 będzie widoczny jako Awaria bezp.. Nazwy te można podglądnąć w okienkach w których wprowadza się sygnały SWE jako wejście lub argumenty, za pomocą klawisza Swe (np. rys.2.). C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 6

6 Sygnały rejestratora Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 6 SYGNAŁY REJESTRATORA Sygnałami rejestratora nazywamy rejestr 15 sygnałów dwustanowych, który może być ustawiony przez dowolną funkcję wyjściową (lub sygnały prostych we/wy). Następnie ustawiony sygnał rejestratora może być rejestrowany w rejestratorze zakłóceń. Rejestrator zakłóceń ma możliwość, nie tylko rejestracji analogów, ale również do 15 dwustanów (dokładniejszy opis znajdziemy w rozdziale Rejestrator zdarzeń i zakłóceń ). Przy pomocy nastaw zabezpieczenia, w zakładce Maski rejestratora można ustawić ich rejestrację z fizycznego wejścia lub sygnałów rejestratora. 7 PROSTE WEJŚCIA / WYJŚCIA W urządzeniu jest dostępnych 8 sygnałów prostych wejść / wyjść. Pomagają one realizować proste i szybkie funkcje przepisania stanu wejścia na wybrane wyjścia. Sygnały te, są równoważnikami prostej bramki. Umożliwia to przeprowadzenie przez urządzenie sygnałów w celu np. rozdzielenia obwodów sterowania, pobudzenie rejestratora, wpis do dziennika, sygnału wewnętrznego diody LED lub zrównoleglenia styków danego sygnału. Sygnały prostych wejść / wyjść dostępne są w zakładce Dodatkowe. Warunkiem czynnego prostego sygnału wejścia / wyjścia jest zaznaczenie opcji Wejście aktywne. Wejściem aktywnym może być dowolne fizyczne wejście. Wyjściem (które zostanie przepisane z zadeklarowanego wejścia) może być jednocześnie przekaźnik, dioda LED, sygnał wewnętrzny swe, sygnał rejestratora, pobudzenie rejestratora. Negację tego stanu można uzyskać wybierając poziom aktywny jako. Przy wyborze przekaźnika lub diody LED można wybrać zachowanie statyczne lub dynamiczne. Wybranie opcji wpis do dziennika, powoduje wyświetlanie zmian stanu prostych wejść / wyjść w dzienniku i statusu jako obiektu (np. wizualizacja na stanowisku lokalnym KSD, DNP 3.0 na Xserwer lub IEC 60870-5-103 w urządzeniu). Dwukrotne kliknięcie jednego z sygnałów umożliwia jego konfigurację. Rys.9. Konfiguracja sygnału prostego wejścia/wyjścia C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 7

8 Funkcje logiczne FXL Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 8 FUNKCJE LOGICZNE FXL Następną grupą jest grupa funkcji logicznych fxl. W celu programowania funkcji logicznych, należy w nastawach zabezpieczenia, wybrać zakładkę Funkcje logiczne. W zakładce tej widoczne są wyrażenia logiczne, które decydują o stanie funkcji logicznych. Funkcja logiczna (a dokładniej jej wyjście) może sterować dowolną funkcją wejściową, a jej stan jest również dostępny jako funkcja wyjściowa. Wyjście funkcji logicznej może stanowić argument dowolnej funkcji logicznej (również jej samej, wtedy wartość funkcji nie jest zdefiniowana). Konfigurowanie urządzenia polega na świadomym zaprogramowaniu połączeń logicznych pomiędzy poszczególnymi elementami zabezpieczenia. Na następnej stronie przedstawiono rysunek obrazujący powiązania pomiędzy funkcjami: wejściowymi, wyjściowymi i logicznymi a fizycznymi wejściami sygnałów. UWAGA: Funkcje logiczne są blokiem funkcjonalnym ułatwiającym konfigurowanie urządzenia. Istnieje 24 funkcji logicznych. Pierwsze 16, numerowane 1-16, to szybkie funkcje logiczne. Wyróżniają się tym, iż ich raster działania wynosi 1[ms], dlatego mogą być wykorzystywane do realizacji szybkich logik i zadań o wysokiej precyzji czasowej. Ponadto funkcje te mają możliwość realizacji wpisów do dziennika zdarzeń, tzn. wpis ten zostanie umieszczony w dzienniku zdarzeń wraz ze znacznikiem czasu. Wpisy te mogą być wykorzystywane do wysyłania zdarzeń i statusu w systemach nadrzędnych (np. wizualizacja na stanowisku lokalnym KSD, DNP 3.0 na Xserwer lub IEC 60870-5-103 w urządzeniu). Pozostałe funkcje logiczne, numerowane od 17 do 24, są nazywane wolnymi funkcjami logicznymi. Można je stosować jedynie do logik i sygnalizacji, dla których precyzja czasowa nie ma znaczenia i wynosi co najmniej 100[ms]. Funkcje te nie nadają się do realizacji szybkich automatyk, natomiast bardzo dobrze zdają egzamin dla sygnalizacji i logik zawierających sekundowe opóźnienia. Argumentami funkcji logicznej mogą być dowolne sygnały pochodzące z zewnątrz, sygnały generowane przez poszczególne moduły urządzenia oraz wartości stałe: "0" lub "1". Każdy z argumentów może być dodatkowo zanegowany przed podaniem go na wejście. Na wyjściu funkcji logicznej znajduje się element czasowy Td. Obwód ten zapewnia opóźnienie stanu wysokiego o programowany czas Td. Stan niski wymusza natychmiastowe przejście wartości funkcji logicznej. Opóźnienie Td jest programowalne w zakresie: Td = 0 10000 [ms] dla fxl 1 16, (rozdzielczość 1[ms]), Td = 0 1000 [s] dla fxl 17 24, (rozdzielczość 0,1[s]), Funkcje logiczne wyposażone są w możliwość wyboru modyfikatora logicznego, od którego zależy rodzaj realizowanej funkcji logicznej. Dostępnych jest 10 modyfikatorów funkcji logicznych, w których A, B, C, D oznaczają cztery argumenty f.log. Po dwukrotnym kliknięciu wyrażenia logicznego w zakładce Funkcje logiczne można definiować wybraną funkcję logiczną. Rys.8. Definiowanie działania funkcji logicznej Zaznaczenie opcji Funkcja aktywna uruchamia daną funkcję i umożliwia edycję argumentów oraz parametrów (czas opóźnienia, modyfikator). Argumentami funkcji logicznych może być dowolne fizyczne wejście, stan funkcji logicznej fxl, lub sygnał wewnętrzny swe. Wybranie opcji wpis do dziennika (funkcje logiczne 1-16), powoduje wyświetlanie zmian stanu w dzienniku i statusu funkcji logicznej jako obiektu. C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 8

8 Funkcje logiczne FXL Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 Zmiana modyfikatora funkcji logicznej jest możliwe przez kliknięcie lewym przyciskiem myszy na obrazku modyfikatora. Modyfikator 1 FXL = A * B + C * D Modyfikator 2 FXL = A*B*C*D Modyfikator 3 FXL = A + B + C + D Modyfikator 4 FXL = RS[zer] (S=A*B; R=C*D) (przerzutnik RS bez pamięci przy utracie zasilania) Modyfikator 5 FXL = RS[zer] (S=A+B; R=C+D) (przerzutnik RS bez pamięci przy utracie zasilania) Modyfikator 6 FXL = RS (S=A*B; R=C*D) (przerzutnik RS z pamięcią przy utracie zasilania) Modyfikator 7 FXL = RS (S=A*B; R=C*D) (przerzutnik RS z pamięcią przy utracie zasilania) Modyfikator 8 FXL = Impuls (A,B,C,D) (suma 4 argumentów zróżniczkowanych moduł różniczkowy generuje na zbocze narastające impuls o długości 100ms) Modyfikator 9 FXL = Fala (A,B,C,D) (suma 4 argumentów wejściowych wraz z zatrzaskiem, powodująca mruganie o częstotliwości jednej sekundy; Zerowanie sygnalizacji powoduje uaktualnienie (wyzerowanie, gdy brak pobudzenia) funkcji wyjściowej) Modyfikator 10 FXL = Zatrzask (A,B,C,D) (suma 4 argumentów wejściowych powodująca zatrzask funkcji wyjściowej, Zerowanie sygnalizacji powoduje odpadnięcie funkcji wyjściowej nawet gdy któraś z funkcji wejściowej jest pobudzona. Przy pobudzeniu kolejnej funkcji wejściowej funkcja wyjściowa ponownie się zatrzaskuje) Rys.7. Dostępne modyfikatory funkcji logicznych C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 9

9 Struktura obiegu sygnałów logicznych w zabezpieczeniach Funkcje_logiczne_wejsciowe_i_wyjsciowe_UTXvSZR 1.07.09 9 STRUKTURA OBIEGU SYGNAŁÓW LOGICZNYCH W ZABEZPIECZENIACH Konfigurowanie urządzenia polega na właściwym zaprogramowaniu połączeń logicznych pomiędzy poszczególnymi modułami funkcjonalnymi zabezpieczenia. Poniżej przedstawiono rysunek, obrazujący powiązania pomiędzy funkcjami: wejściowymi, wyjściowymi i logicznymi, a fizycznymi wejściami dwustanowymi i przekaźnikami wyjściowymi. Fizyczne wejścia Transoptorowe (IA,IB,IC,ID,IF) Mostki na przekaźniki (1-8) Fizyczne wyjścia przekaźnikowe (PA,PB,PC,PD) LED (1-15) Funkcje wejściowe MODUŁY (STOPNIE) ZABEZPIECZEŃ Funkcje wyjściowe Funkcje logiczne (1-24) IB(1-15) Sygnały prostych wejść/wyjść (1-8) Rejestr sygnałów wewnętrznych SWE (1-31) Maska rejestratora Rejestracja zakłócenia Rejestr sygnałów rejestratora REJ (1-15) Pobudzenie rejestratora we/wy 1-8 Dziennik zdarzeń (status) fxl 1-16 C omputers & C ontrol Katowice ul. Porcelanowa 11 10