Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный университет

путей сообщения»

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПЕРЕХОДА ИЗ НОРМАЛЬНОГО

РЕЖИМА В РЕМОНТНЫЙ И ИЗ РЕМОНТНОГО В НОРМАЛЬНЫЙ

Расчетная работа

по дисциплине «Автоматизация систем электроснабжения»

Студент гр.40а

Писарев К .В.

Руководитель –

доцент кафедры ЭЖТ

Филиппов В.М.

Омск 2014

АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ С ПОМОЩЬЮ СЕКВЕНЦИЙ

Выполнить алгоритмическое описание, применяя метод секвенций, перехода из нормального режима в ремонтный и из ремонтного режима в нормальный для Трансформатор № 2 Т2 тяговой подстанции ЭЧЭ-136 Колония. Рекомендуется перейти от схем, на которых обозначены переключающие элементы (ПЭ) как выключатели, разъединители и т.д., к структурным схемам, на которых вместо этих переключающих элементов, будут показаны логические переменные (рис. 1).

Рисунок 1 - Преобразование фрагмента заданной схемы в структурную

схему

Если оборудование включено, то на схеме оно обозначается в виде замкнутого контакта, как показано на рис. 1. Отключенные элементы показываются как разомкнутые контакты и обозначаются переменными с черточкой наверху _i.

Переключения в схемах ведутся поочередно. Учитывая это свойство, действия можно представить последовательностью возрастающих или убывающих чисел.

Примером таких последовательностей являются перевод схемы из нормального режима (НР) в ремонтный (РР) и наоборот. Упорядоченные числа целесообразно использовать в качестве индексов к тем переменным, действия с которыми предписываются технологическим циклом. Если каждый элемент (переменная) y_r обладает свойством сохранения устойчивого состояния, присущего триггерам, то схема объекта управления рассматривается как дискретный автомат, а технологическая карта с пояснениями в виде секвенций - как алгоритмическое описание такого автомата.

Описание с помощью секвенций заключается в том, что с их помощью становится возможным представить все состояния схемы при переходе объекта из одного режима в другой. Запись ведется в виде конъюнкции, в которой обозначаются состояния переключающих элементов. Процесс управления оперативным персоналом (ОП) представляется командами ОП¹_i , если необходимо включить или ОП⁰_j , если отключить переключающий элемент (ПЭ).

Чтобы составить секвенциальное описание, необходимо:

1. представить схему объекта;

2. определить по схеме число управляемых двоичных элементов R;

3. по технологическим картам составить последовательности действий (1, 2, 3, … , r, …, R или R,…, r,…3, 2, 1);

4. подготовить таблицу секвенциального описания. В первом столбце перечисляются схемные обозначения; во втором – модифицированные; в третьем – команды из технологической карты, в четвертом – составляющие секвенции. Рассмотрим пример.

Для схемы показанной выше составим секвенциальное описание

Обозначения		Команда по технологической карте		Секвенции
схемные	модифи-цированные
Нормальный режим НР – Y1Y2Y3 Y45
Q1 Q2 QS1 QS2 QSG	Y1 Y2 Y3 Y4 Y5	Отключить Q1 Отключить Q2 Отключить QS1 Отключить QS2 Включить QSG		ОП01Y1Y2Y35├ 1 ОП02 1Y2Y35├ 2 ОП03 12Y35├ 3 ОП04 1235├ 4 ОП1512345├ Y5
Ремонтный режим - 1234Y5
QSG QS2 QS1 Q2 Q1	Y5 Y4 Y3 Y2 Y1	Отключить QSG Отключить QS2 Включить QS1 Включить Q2 Включить Q1	ОП051234Y5├ 5 ОП1412345├ Y4 ОП131235├ Y3 ОП1212Y35├ Y2 ОП111Y2Y35├ Y1
Нормальный режим НР - Y1Y2Y3 Y45

Как видно из рассмотренного примера этот вид алгоритмического описания прост и удобен при решении задач с большим количеством переменных. Модель секвенциального автомата отображает алгоритм управления, задающий причинно - следственные связи между событиями, которые могут происходить в системе.

АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Для анализа электрических цепей используются различные методы: словесное описание работы схемы, математическое (аналитическое) описание, составление временных диаграмм, алгоритмическое описание, а также описание поведения схемы с помощью теории графов.

Описание реальных объектов с помощью графов встречается часто. Разновидностей графов достаточно много. Так при анализе и проектировании распределенных сетей используются географические, физические, синтаксические, функциональные графы и др.

Электрические схемы состоят из определенного количества переключаемых объектов (элементов): выключателей, разъединителей. Эти объекты могут находиться в двух состояниях: включенном и отключенном. Обозначим количество переключаемых элементов (ПЭ) N, а состояние каждого элемента (объекта) ỹ_j.

Вершины графа будут представлять собой состояния переключающих элементов в виде наборов

Y= {ỹ₁, ỹ₂, … , ỹ_j, … , ỹ_N}, (1)

где ỹ_j – состояние j-го ПЭ.

ỹj = {	1, если ПЭ включен,
	0, если ПЭ отключен.

Число вершин графа подсчитывается по формуле А=2^N. (2)

Граф имеет K уровней. K=N+1. (3)

Каждому переключающему элементу присваивается вес (весовой коэффициент): y₁ – 2⁰, y₂ – 2¹, … , y_N – 2 ^N-1.

Более полное представление о вершинах графа дает таблица состояний - переходов (таблица 1), в которой указываются все наборы состояний ПЭ в определенной последовательности, определяемой весом состояния схемы, и возможные переходы в результате выполняемых переключений.

Таблица 1 – таблица состояний

Состояния ПЭ				Вес состояния схемы	Переход
yN-1	…	y2	y1
0 0 0 0 … 1	… … … … … …	0 0 1 1 … 1	0 1 0 1 … 1	0 1 2 3 … 2N-1	(Указывается возможный переход от начальной вершины, определяемой по весу состояния к конечной )

Кроме таблицы переходов необходимо определить структуру графа, которую тоже лучше представить в виде таблицы 2.

Итак, граф переходов содержит определенное количество уровней, а именно,

N+1 (отсчет ведется от 0, т.е. 0-ой, 1-ый, 2-ой, …, m-ный,…, N-ый). В каждом уровне число вершин определяется по формуле

N_m=C, (4)

где m- номер уровня.

Таблица 2 - Структура графа

Номер уровня	Число вершин, формула (4)	Вершины – наборы ỹj с весами состояний
0 1 2 … m … N	C C C … C … C	0…000 – 0 0…001 – 1, 0…010 – 2, 0…100 – 4 и т.д. 0…011 – 3, 0…110 – 6 и т.д. (две 1 из N) … (наборы - m единиц из N элементов) … 1…111 – 2N-1

При построении графа следует иметь в виду, что одна вершина может быть соединена с другой только в случае изменения одного состояния и что в каждую вершину должно входить и выходить (в сумме) N дуг.

Количество переключающих элементов N=5.

Составляем таблицу переключаемых элементов

Таблица 3 – переключаемые элементы.

№ ПЭ	Наименование	Обозначения в схеме		Вес
		заданной	замещения
1	Высоковольтный выключатель	Q	Y1	20
2	Высоковольтный выключатель	Q	Y2	21
3	Шинный разъединитель	QSш	Y3	22
4	Шинный разъединитель	QSщ	Y4	23
5	Переносное заземление	QSG	Y5	24

Общее количество вершин графа в соответствии с (2) равно А=2⁵=32.

Число уровней К = N+1 = 5+1=6.

Таблица 4 - Структура графа

Номер уровня	Число вершин, формула (4)	Вершины – наборы ỹj с весами состояний
0	C=1	00000
1	C=5	00001, 00010, 00100, 01000, 10000
2	C=10	00011, 00101, 01001, 10001, 00110, 01010, 10010, 01100, 10100, 11000
3	C=10	11100, 11010, 10110, 01110, 11001, 10101, 01101, 10011, 01011, 00111
4	C=5	01111, 10111, 11011, 11101, 11110
5	C=1	11111

Таблица 5 – Возможные варианты переключений

24	23	22	21	20	№ состояния	Возможные переходы, определяемые правилами или инструкциями
y4	y3	y2	y1	y0
0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	1	1
0	0	0	1	0	2
0	0	0	1	1	3
0	0	1	0	0	4
0	0	1	0	1	5
0	0	1	1	0	6
0	0	1	1	1	7
0	1	0	0	0	8
0	1	0	0	1	9
0	1	0	1	0	10
0	1	0	1	1	11
0	1	1	0	0	12
0	1	1	0	1	13
0	1	1	1	0	14
0	1	1	1	1	15
1	0	0	0	0	16
1	0	0	0	1	17
1	0	0	1	0	18
1	0	0	1	1	19
1	0	1	0	0	20
1	0	1	0	1	21
1	0	1	1	0	22
1	0	1	1	1	23
1	1	0	0	0	24
1	1	0	0	1	25
1	1	0	1	0	26
1	1	0	1	1	27
1	1	1	0	0	28
1	1	1	0	1	29
1	1	1	1	0	30
1	1	1	1	1	31

Рисунок 2 - Построение графа для перехода из нормального режима в ремонтный