SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO MEDIANTE PLCs. GENERALIDADES
ADMINISTRADOR DE INFRAESTRUCTURAS FERROVIARIAS
ET 03.359.109.0 (1/10)
1ª EDICIÓN: Julio de 1997
Organismo Redactor: Renfe. UN Mantenimiento de Infraestructura. Dirección Técnica .
ESPECIFICACIÓN TÉCNICA
SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO
MEDIANTE PLCs
Generalidades 1/10
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1. CAMPO DE APLICACIÓN ...7
1.1. Objeto y Definición ... 7
1.1.1. Objeto... 7 1.1.2. Definición ... 71.2. Aplicaciones ... 8
1.3. Generalidades ... 8
1.4. Esquemas Funcionales ... 10
2. CARACTERÍSTICAS A EXIGIR ...14
2.1. Características Funcionales ... 14
Descripción del Sistema... 14
2.1.1. Descripción de los PLCs... 14
2.1.1.1. Chasis ... 15
2.1.1.2. Fuente de Alimentación ... 16
2.1.1.3. Unidad Central Programable (CPU) ... 17
2.1.1.4. Módulos de Entradas / Salidas Digitales... 19
2.1.1.5. Entradas Analógicas... 20
2.1.1.6. Estado del PLC ... 21
2.1.1.7. Programa de Aplicación ... 26
2.1.2. Descripción del Bus de Comunicaciones ... 34
2.1.2.1. Asignación de Nodos... 36
2.1.2.2. Topología del Bus de Comunicaciones... 37
2.1.3. Mando y Control de la Subestación... 38
2.1.3.1. Mando Local / Telemando ... 38
2.1.3.2. Modos de Operación de la Subestación. ... 41
2.1.4. Bloqueos ... 43
2.1.4.1. Bloqueo Transitorio ... 43
2.1.4.2. Bloqueo Permanente ... 43
2.1.4.3. Bloqueo de Seguridad... 43
2.1.5. Resultado de Maniobras ... 44
2.1.5.1. Movimiento no Controlado por PLC ... 44
2.1.5.2. Progresión de Desconexiones ... 44
2.1.6. Puesto de Control Local Centralizado ... 45
2.1.6.1. Adquisición de Datos ... 48
2.1.6.2. Comunicación Hombre - Máquina ... 50
2.1.6.3. Tratamiento de Alarmas... 52
2.1.6.4. Mantenimiento ... 53
2.1.6.5. Control de Operador y Niveles de Acceso ... 56
2.2. Características Eléctricas ... 58
2.2.1. Tensión de Mando ... 58 2.2.2. Tensión de Control... 58 2.2.3. Tensión Auxiliar... 582.3. Características de la Instalación... 59
2.3.1. Características de cableado ... 59 2.3.1.1. Entradas Digitales... 59 2.3.1.2. Salidas Digitales ... 59 2.3.1.3. Entradas Analógicas... 60 2.3.2. Tierras ... 62 2.3.3. Bus de Comunicaciones ... 622.4. Documentación ... 63
3. CONDICIONES DE HOMOLOGACIÓN Y RECEPCIÓN ...64
3.1. Homologación ... 64
3.1.1. Solicitud de Homologación ... 64
3.1.2. Requisitos del Solicitante ... 64
3.1.3. Muestras para Ensayos de Homologación ... 64
3.1.4. Facturación de los Ensayos... 64
3.1.5. Plazo de Validez de la Homologación... 65
3.2. Presentación a Recepción ... 65
3.3. Ensayos ... 65
3.4. Naturaleza y Proporción de los Ensayos... 66
3.4.1. Ensayos y comprobaciones PLCs o similar ... 66
3.4.1.1. Rigidez Dieléctrica ... 66
3.4.1.2. Aislamiento Eléctrico... 66
3.4.1.3. Condiciones Ambientales de Funcionamiento ... 67
3.4.1.4. Verificación de Programas... 67
3.4.1.5. Ensayos y Comprobaciones... 67
3.5. Otros Ensayos... 69
3.6. Interpretación de los Ensayos... 69
3.6.1. Condiciones Generales... 69
3.6.2. Aceptación o Rechazo ... 69
5. DOCUMENTACIÓN CONSULTADA Y NORMAS DE REFERENCIA..71
6. ANEXOS...72
1. CAMPO DE APLICACIÓN
1.1. Objeto y Definición
1.1.1. Objeto
El objeto de esta Especificación, es fijar las características, condiciones de funcionamiento y los procesos de homologación y recepción de los SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATIZADOS MEDIANTE PLCs para SS/EE de Tracción.
1.1.2. Definición
En un marco permanente de modernización, se hace cada vez más necesaria la aplicación de Sistemas de Control Automatizado en Subestaciones Eléctricas para Tracción.
Estos Sistemas de Control facilitan el tratamiento y distribución de grandes cantidades de señales, tanto para su transmisión a otros equipos, como para tareas de mando y automatización de los equipos instalados en la propia subestación.
El sistema de control automatizado, a continuación expuesto, consta básicamente de un conjunto de unidades diferentes, capaces de funcionar y realizar tareas independientes entre ellas, y conectadas entre sí a través de un bus de comunicación común, formando una red descentralizada del sistema de control.
La descripción del funcionamiento que de esta Subestación se hace a continuación, está basada en los Esquemas Desarrollados de la misma. Comenzaremos pues, por explicar los criterios seguidos en el planteamiento de estos Esquemas, para facilitar su manejo.
Con la introducción de este sistema, aplicado a las SS/EE de tracción de RENFE, se aumenta la seguridad del personal y el grado de protección de las instalaciones, haciéndolas más fiables y reduciéndose con ello el volumen del cableado, los relés de señalización y de enclavamientos y los relés intermedios para el Telemando. Se consigue además una mayor información - archivo y su centralización en varias Unidades del sistema. El sistema permite realizar el control completo de la subestación, mediante procesos Manuales, Semiautomáticos y Automáticos, controlados a voluntad. Pudiéndose efectuar órdenes de mando, cambiar parámetros de ajuste, registrar todos los eventos y alarmas ocurridas, imprimir informes, etc. Todo ello desde un sistema monitorizado a través de sinópticos en varios niveles.
Por su propia condición, es capaz de comunicarse directamente con el CDMEIF (Telemando de Electrificación), a través del sistema de comunicaciones existente en RENFE.
1.2. Aplicaciones
Las aplicaciones a las que van destinados estos equipos dentro de las instalaciones de Electrificación son:
Ø Subestaciones de Tracción de C.C.
Ø Centros de Puesta en Paralelo de Catenarias de C.C.
1.3. Generalidades
Esta Especificación describe un Sistema Básico, adaptado al Modelo General de SS/EE de Tracción existente actualmente y que consta de las siguientes partes, recogidas en el Esquema Nº 1.
1. Líneas de Llegada (Dos)
2. Equipo de Medición y Control de Energía 3. Conexión a S/E Móvil (AT)
4. Servicios Auxiliares (AT)
5. Grupo Transformador - Rectificador (Dos) 6. Salidas de Feeders (Seis)
7. Servicios Auxiliares (BT)
8. Salidas a Líneas de Señalización (Dos)
Los elementos de la S/E susceptibles de control por PLCs, se agrupan en BLOQUES funcionales según la distribución siguiente y representada en el Esquema Nº 2.
1. Línea de Llegada Nº 1 2. Línea de Llegada Nº 2
3. Equipo de Medición y Control de Energía Servicios Auxiliares en AT
Servicios Auxiliares en BT 4. Salidas a Líneas de Señalización 5. Grupo Nº 1 y Grupo Nº 2 Parcial 6. Grupo Nº 2 y Grupo Nº 1 Parcial 7. Salidas de Feeders
Cada uno de los BLOQUES, en que se ha dividido la S/E, se encuentra controlado por un PLC, según el Esquema Nº 3. Sin embargo, la S/E para el completo control automatizado, necesita otros PLCs - PCs para las siguientes tareas:
Ø PLC Gestor de Protecciones 3,3 kV Ø PC Puesto de Control Local Centralizado
así como un Equipo de Adaptación de Red con los MÓDEMs necesarios para:
Ø Emisión - Recepción a CDMEIF [Centro de Distribución y de Maniobra de Energía a I.F.(Telemando de Electrificación)], vía Cable.
Ø Emisión - Recepción a CDMEIF, vía Radio.
Ø Emisión - Recepción a Control Auxiliar (Despacho), vía Cable.
Todos los autómatas programables (PLCs) y los Puestos de Control de la S/E, se conectan entre sí mediante un bus de comunicaciones descentralizado, de alta velocidad, dispuesto físicamente según el Esquema Nº 4.
El Sistema dispone de varios Puestos de Control, mas adelante descritos y que son: Ø Puesto de Control Local Descentralizado
Ø Puesto de Control Local Centralizado
Ø Puesto de Control C.D.M.E.I.F. (Telemando de Electrificación) así como varios Modos de Operación:
Ø Modo Manual
Ø Modo Semiautomático Ø Modo Automático
El funcionamiento de la Red permite el acceso controlado de los PLCs a los distintos equipos de la S/E.
Cada PLC, leerá y analizará la información de los órganos que controla, tomando las acciones propias que sean necesarias y transmitiendo esta información, mediante el Bus de Comunicaciones, al resto de PLCs que corresponda, así como a los Archivos Generales (PC Puesto de Control Local Centralizado, PLC Archivo - Memoria, PLC correspondiente).
Este tipo de Red no sólo facilita la comunicación de datos vitales de la subestación, sino también aquellos otros datos referentes a estados de PLCs, funcionamiento Local/Telemando y estados de la Red.
1.4. Esquemas Funcionales
2. CARACTERÍSTICAS A EXIGIR
2.1. Características Funcionales
Descripción del Sistema
2.1.1. Descripción de los PLCs
Los PLCs distribuidos por todos los Bloques Eléctricos que forman la subestación, han de ser capaces de realizar todo el mando - control (Manual / Semiautomático / Automático), enclavamiento de equipos, operaciones y cálculos con señales analógicas, así como almacenar, local y remotamente todas las alarmas y estados producidos.
Deberán ser modulares para garantizar la total adaptabilidad a las necesidades especificas de cada Bloque Eléctrico.
Del mismo modo, por su propia filosofía de funcionamiento local, estos PLCs serán capaces de controlar equipos muy específicos, como los relés de protección ubicados en las acometidas y transformadores de grupo, o realizar tareas de protección como el ensayo de línea y la comparación de tensión, todo ello por cada salida de feeder.
Estarán formados por una unidad central programable, a la que se añaden módulos adicionales dependiendo de las señales a tratar. Dichos elementos se alojarán en chasis, alimentados por sendas fuentes de alimentación, específicas para estos equipos. La conexión de los módulos a la unidad central podrá realizarse de forma que éstos puedan ubicarse en zonas donde el cableado sea mínimo. Básicamente, los PLCs y módulos utilizados por el sistema serán:
Ø Chasis
Ø Fuente de Alimentación Ø CPU
Ø Módulos de Entradas Digitales Ø Módulos de Salidas Digitales Ø Módulos de Entradas Analógicas
Ø Módulos de Comunicaciones y Especiales Ø Accesorios
Se admitirán los montajes que se muestran a continuación: Configuración 1 fuente por PLC:
Configuración 1 fuente por Chasis:
2.1.1.1. Chasis
Todos los Chasis Principales (donde se aloja la CPU) de la subestación, serán iguales e intercambiables entre sí, es decir, todos tendrán el mismo tamaño, con una capacidad, que en función del fabricante, variará entre 4 y 5 ranuras o slots para alojamiento de tarjetas, en función de la ubicación de la fuente de alimentación.
Los chasis de ampliación, en los que se alojan módulos especiales y/o de comunicaciones y las tarjetas de Entradas/Salidas serán iguales e intercambiables entre sí, es decir, todos tendrán el mismo tamaño, con una capacidad, que en función del fabricante, variará entre 5 y 7 ranuras o slots para alojamiento de tarjetas. El tamaño de los mismos se determinará por el tipo de alimentación (desde chasis principal, o desde fuente en chasis de ampliación, respectivamente).
Las unidades de PLC que requieran más tarjetas de E/S que las que puede alojar un Chasis, dispondrán de uno o dos chasis de ampliación, controlados por una única CPU, residente en el primer slot del chasis principal. Los chasis estarán unidos entre sí mediante un cable específico, que hará las funciones de prolongador de bus interno del PLC, de modo que no penalice el tráfico de datos del bus del sistema, y que asegure la posibilidad de ampliación.
El autómata dispondrá físicamente en la instalación de los slots libres necesarios para ampliaciones, como se describirá para cada uno de los Bloques Eléctricos.
En función del modelo de PLC, los Chasis de Ampliación incorporarán o no fuente de 24 Vcc para alimentación de las tarjetas que alojan. Serán válidas configuraciones con una única Fuente de Alimentación, soportando tanto el Chasis Principal como los Chasis de Ampliación, o configuraciones con una Fuente de Alimentación por cada Chasis.
Los MTBFs de los chasis serán superiores a 10.000 horas
De estos requerimientos globales se excluirá al Gestor de Protecciones, ya que este elemento tiene unos requerimientos específicos que pueden representar la utilización de otro tipo de hardware.
2.1.1.2. Fuente de Alimentación
Este elemento se encargará de suministrar la alimentación necesaria para la CPU, módulos especiales y/o de comunicaciones y tarjetas de E/S conectadas al sistema. Recibirá 24 Vcc, y convertirá y suministrará la/s tensión/es necesarias al bus interno del PLC, con intensidad suficiente para las tarjetas alojadas en el chasis, y las posibles ampliaciones que ocuparan los espacios libres del chasis.
Las Fuentes de Alimentación de los PLCs cumplirán las siguientes características técnicas:
Descripción Especificación
Voltaje de línea 24 Vcc ± 10% (21,6…26,4) Tiempo de retención (dependiente de la carga) de 20 ms a 300 ms Fusible de protección Incorporado o externo Temperatura ambiente nominal de operación de 0 a 60ºC
Humedad relativa 5 a 95 % (sin condensación) MTBF mayor de 4800 horas
De estos requerimientos globales se excluirá al Gestor de Protecciones, ya que este elemento tiene unos requerimientos específicos que pueden representar la utilización de otro tipo de hardware.
2.1.1.3. Unidad Central Programable (CPU)
Se dispondrá de una Unidad Central Programable (CPU) por PLC. Dicha CPU se encargará de ejecutar funciones de diagnóstico de los elementos hardware que la componen, así como de los elementos a los que está conectada.
Ejecutará un programa desde memoria RAM en modo cíclico, tal y como se ilustra a continuación:
Para garantizar la integridad del programa, de los registros de configuración y de los datos generados por el procesador, la CPU incorporará una batería tampón con capacidad para almacenar la memoria RAM íntegra durante un período mínimo de 2 años en condiciones de ausencia de alimentación a la CPU. Los niveles bajos de la carga de dicha batería, se tratarán como estados de alarma en el P.C.C.
La CPU tendrá capacidad suficiente para almacenar el programa específico, así como los datos intermedios y registros históricos descritos para cada PLC en particular, siendo todas las que componen el sistema de control intercambiables entre sí.
El sistema de control automatizado mediante PLCs incorporará necesariamente un método de almacenamiento alternativo de los programas de las CPUs conectadas a la red de comunicaciones, de entre los descritos a continuación:
Ø Desde la propia CPU
Mediante módulo de memoria EPROM, EEPROM, Flash EPROM o PCMCIA. Con esta opción, se realizará la sobrescritura de la RAM cuando ésta pierda su integridad, o se detecte error de checksum, y se reinicialice el PLC
Ø Desde el P.C.C.
Mediante software, con posibilidad de volcado automático de programas perdidos, con integridad afectada o con error de checksum
En caso de pérdida de la memoria RAM, se perderán los datos históricos no recogidos por el P.C.C.
La CPU tendrá capacidad para procesar registros binarios, analógicos con signo (-32768…32767), enteros (decimal, BCD y hexadecimal), coma flotante formato IEC, registros ASCII y strings o cadenas de caracteres. La capacidad mínima de almacenamiento de dicha CPU se cifra en un mínimo de 16.384 palabras de 16 bits de datos protegidos contra fallo de tensión, así como para albergar el programa específico que gestiona datos, control y maniobra.
La velocidad de proceso de la CPU será como mínimo de 5 ms / K instrucciones.
La programación de la CPU se realizará mediante el software específico del fabricante del PLC. Mediante este software de programación, se podrá generar e introducir la lógica del programa en formato de esquema de contactos (preferencial), pudiéndose utilizar lista de instrucciones para fragmentos específicos del programa, y/o utilizar programación mediante diagramas de funciones secuenciales. Se posibilitará la programación mediante conexión local (sin desconexión la CPU del bus), desde el P.C.C., o a distancia, a través de MODEM telefónico conectado al bus y/o al Equipo de Adaptación de Red. Se permitirá la modificación de programas en RUN (edición on-line), siempre con notificación al P.C.C., y generación de la alarma correspondiente.
La CPU incorporará un puerto de comunicaciones para su conexión al bus, y otro para conexión con equipos adicionales tales como relés de protección y/u otros. En su defecto, y en el chasis principal, se proveerá del/los módulo/s de comunicaciones necesario/s para realizar dicha conexión.
De estos requerimientos globales se excluirá al Gestor de Protecciones, ya que este elemento tiene unos requerimientos específicos que pueden representar la utilización de otro tipo de hardware.
2.1.1.4. Módulos de Entradas / Salidas Digitales
Todos los módulos de entradas/salidas digitales tendrán capacidad para conexión de 16 puntos de E/S. Opcionalmente se podrán utilizar módulos de 8 salidas digitales. En ningún caso se admitirá la instalación de módulos de 32 E/S. Además, se dispondrá de una reserva de un 5% de entradas digitales utilizadas, para lo que se dispondrá desde el momento de la instalación de las tarjetas necesarias para cablear las entradas del Bloque Eléctrico más dicho 5%. Esto se aplica del mismo modo para las salidas digitales.En el frontal de todos los módulos, se dispondrá de un display de LEDs que permita monitorizar el estado eléctrico de cada uno de los puntos de E/S.
Todas las tarjetas estarán separadas galvánicamente del chasis del PLC mediante optoacopladores.
Las tarjetas de entradas y salidas incorporarán bornero extraíble, de manera que se podrán reemplazar módulos sin necesidad de deshacer el cableado.
Las entradas digitales incorporarán filtros hardware para ignorar transitorios inferiores a 5 ms.
Especificaciones Generales Entradas Digitales
Descripción Especificación
Voltaje de operación 24 Vcc ± 10% Número de entradas 16
Retardo señal (máx.) on=10 ms - off=10 ms MTBFs superiores a 20.000 horas
Especificaciones Generales Salidas Digitales
Descripción Especificación
Voltaje de operación 24 Vcc ± 10% Número de salidas 8 ó 16
Retardo de señal (máx.) (Carga resistiva) on=10 ms - off=10 ms MTBFs superiores a 20.000 horas
De estos requerimientos globales se excluirá al Gestor de Protecciones, ya que este elemento tiene unos requerimientos específicos que pueden representar la utilización de otro tipo de hardware.
2.1.1.5. Entradas Analógicas
Los módulos de entradas analógicas serán capaces de transferir a la CPU valores con signo de medidas analógicas, con conversión analógica -digital de 12 bits (preferentemente 16 bits), y rangos de entrada de ± 10 V.
Todos los módulos de entradas/salidas analógicas tendrán capacidad para conexión de 4 canales de entrada analógica.
Todas las tarjetas estarán separadas galvánicamente del chasis del sistema.
Las tarjetas de entradas y salidas incorporarán bornero extraíble, de manera que se podrán reemplazar módulos sin necesidad de deshacer el cableado.
Especificaciones Generales Entradas Analógicas
Descripción Especificación
Formato en memoria del PLC Binario 16 bits, complemento a dos Aislamiento del bus del sistema 500 Vcc
Tiempo de actualización 10 ms, los 4 canales en paralelo Terminal de bornas Extraíble
Condiciones ambientales
Temperatura de operación 0ºC a 60ºC Temperatura de almacenamiento -40º a 85ºC
Humedad relativa 5 a 95% (sin condensación) Resolución del Convertidor 12 bits mínimo (preferentemente
16 bits) Repetibilidad ± 1 LSB Tiempo de lectura del 0 al 95% de fondo de escala 60 ms máximo
Rangos de codificación (-10 a +10 Vcc - 1 LSB) -4096 a +4095 (12 bits) -32768 a +32767 (16 bits) Rangos de codificación (0 a +10 Vcc - 1 LSB) 0 a 4095 (12 bits)
0 a +32767 (16 bits) MTBFs superiores a 20.000 horas
2.1.1.6. Estado del PLC
2.1.1.6.1. Modo del PLC
Se informará permanentemente al P.C.C. del modo de funcionamiento de la CPU del autómata. Los PLCs que dispongan de llave para el cambio de modo de operación, también reportarán el estado de la misma al P.C.C. Los posibles estados se muestran a continuación:
CPUs sin llave de cambio de modo Modo
En Marcha Parado Fallo
CPUs con llave de cambio de modo
Modo Posición Llave Estado
En Marcha Posición RUN Marcha RUN
Posición REMoto Marcha REM
Parado Posición REMoto Parado REM
Posición PROGramación Parado PROG
Fallo Posición RUN Fallo RUN
Posición REMoto Fallo REM
Posición PROGramación Fallo PROG
Todos los PLCs en modo de Marcha, leerán continuamente del resto de los componentes de la red el estado En Marcha/Parado o en Fallo, considerando a los nodos parados o en fallo como nodos no activos en la red.
2.1.1.6.2. Forzamiento de E/S
En los PLCs, se permite forzar el estado lógico de Entradas / Salidas, de modo que la CPU interprete el estado de los elementos forzados del siguiente modo:
Ø Entradas
Ø Sin forzar Presentan el estado lógico correspondiente a la presencia o ausencia de tensión en la borna correspondiente.
Ø Forzadas Presentan el estado lógico correspondiente al forzamiento definido, y no reportan los cambios eléctricos presentes en su borna de entrada.
Ø Salidas
Ø Sin forzar Presentan el estado eléctrico correspondiente a la ejecución lógica del programa.
Ø Forzadas Presentan el estado eléctrico correspondiente al forzamiento definido, y no se actualizan ante los cambios que sobre ellas pueda producir el programa.
La CPU informará permanentemente al P.C.C. del estado de los forzamientos de Entradas / Salidas.
El estado normal del PLC es "Sin Forzamientos".
La presencia de forzamientos originará una alarma en el P.C.C., que indicará:
Ø Presentes Entradas / Salidas forzadas
Esta alarma desaparecerá únicamente cuando, desde el software de programación, se borren los forzamientos definidos, y el PLC entre en su funcionamiento normal.
2.1.1.6.3. Errores de Diagnóstico de la CPU
Se definen dos tipos de error, que generarán en el P.C.C. las alarmas correspondientes, de distinta prioridad. Todos los errores correspondientes a estas categorías, se recogerán por el P.C.C. en formato decimal, hexadecimal o BCD. Dichos códigos aparecerán perfectamente descritos en el manual de funcionamiento del sistema, en el que se comentará para cada tipo de error, si procede, la posible acción del operador para subsanarlo.
Error Leve
Ø Marcados como recuperables por el sistema.
Ø No provoca la parada de la CPU, y permite que el sistema ejecute el programa y actualice las salidas.
Error Grave
Ø Marcado como NO recuperables por el sistema.
Ø Provoca parada de la CPU, desactivándose todas las salidas, tanto del chasis residente como del (de los) de ampliación.
Errores CPU - Programa de Usuario
El sistema de diagnóstico de la CPU verificará constantemente sus componentes, así como la correcta ejecución del programa, detectando las siguientes categorías de errores:
Componentes CPU
Ø Batería baja.
Ø Integridad del hardware.
Ø Integridad del módulo de memoria EPROM, EEPROM, FLASH-EPROM, PCMCIA (cuando proceda).
Ø Integridad de la memoria RAM (programa y/o datos). Programa
Ø Integridad del programa durante la edición en línea. Ø Vigilancia del watchdog de la CPU.
Ø Almacenamiento / direccionamiento en operaciones con punteros.
Ø Funcionamiento del sistema operativo.
Ø Correcta ejecución de los programas de interrupción. Ø Instrucciones de control de programa:
Ø Etiquetas y saltos, llamada a subrutinas recursivas. Ø Instrucciones matemáticas:
Ø Desbordamientos, divisiones por cero, carga de valores negativos en temporizadores, etc.
Errores Módulos de Entradas - Salidas
Ø Alimentación y/o presencia de los chasis de ampliación. Ø Errores en tiempo de ejecución de módulos de E/S. Ø Configuración de chasis.
Ø Comprobación de los módulos asignados a cada slot. Ø Inserción/extracción de módulos en tensión.
La CPU se encarga de generar un código de error. Ante la detección de error leve (recuperable) de un módulo de E/S, se intentará deshabilitar el mismo, informando del módulo deshabilitado, se informará del error, se registrará con fecha y hora la aparición del error, y se seguirá trabajando con los valores por defecto de las entradas (caso de tratarse de un módulo de entradas).
Las entradas/salidas se distribuyen en las tarjetas por prioridad, de modo que el fallo de un módulo de entradas/salidas de alta prioridad, provocará el funcionamiento de la CPU en modo de disparo. Si el módulo de entradas/salidas en fallo es de baja prioridad, se pasará al modo de funcionamiento de emergencia.
Los módulos de entrada deshabilitados, activarán permanentemente la alarma correspondiente del P.C.C. La habilitación la realizará el sistema automáticamente al conectar la alimentación. (Para insertar o extraer tarjetas de cualquiera de los chasis, es imprescindible desconectar la alimentación del autómata).
2.1.1.7. Programa de Aplicación
Para que el PLC realice todas las tareas que se le encomiendan, ejecutará un programa que gestionará sus entradas / salidas, mantenimiento de datos y registros internos, tareas de mensajería (comunicaciones), etc. Dicho software se encontrará residente en la memoria RAM del PLC (desde la que se ejecuta), y existirá al menos una copia de cada programa en la subestación, en función del tipo de PLC, en alguno de los emplazamientos que se enuncian a continuación:
Ø Backup del Programa en EPROM Ø Backup del Programa en el P.C.C.
El programa estará realizado preferentemente en Esquema de Contactos, salvo para tipos de instrucciones no compatibles con este sistema. En este caso, se utilizará la programación por Lista de Instrucciones.
En cada PLC, y en el PCC, se reservará un registro tipo cadena de caracteres (string), que contendrá la información sobre el bloque eléctrico y versión correspondiente del programa, con el siguiente formato:
Bloque Eléctrico Punto Versión Punto Revisión Punto Corrección B1 B2 B3 . A1 A2 . P1 P2 . C1 C2
BBB: 3 caracteres identificativos del bloque eléctrico Ø Líneas de Acometida. _LA
Ø Servicios Auxiliares y Medida. _SA Ø Línea de Señales. _LS
Ø Grupo Rectificador. _GR Ø Feeder. __F
Ø Pórtico de Seccionadores. _PS Ø Adaptador de Red. _AR
Ø P.C.C. PCC
Ø Gestor de Protecciones. _GP
AA: 2 caracteres identificativos de la versión del programa, que se corresponda a la Especificación Técnica. (Mantenimiento Adaptativo).
PP: 2 caracteres identificativos de la revisión de la versión del programa. (Mantenimiento Perfectivo).
CC: 2 caracteres identificativos de la modificación realizada a la revisión. (Mantenimiento Correctivo).
Dicho registro será actualizado únicamente por el programador del equipo en cuestión, y se permitirá su monitorización para información y diagnóstico, a través del P.C.C., P.C.D. y/o PC conectado in situ.
Cada modificación del programa, a cualquiera de los tres niveles indicados, será motivo de actualización y entrega de las copias depositadas en la Subestación y de las facilitadas en su momento a la Dirección Técnica de Mantenimiento de Infraestructura, según lo indicado en el apartado 2.1.6.4.2.
Todos los puntos de Entrada / Salida, tanto digitales como analógicos, tendrán definido un símbolo (mnemónico) de 8 caracteres, susceptible de monitorización en todas y cada una de las instrucciones en las que dichos elementos participen. Asimismo será posible utilizar dichas direcciones simbólicas en la programación, y operaciones de búsqueda y monitorización.
Lo citado en el párrafo anterior será aplicable para todas las variables significativas dentro del programa, y para todos los registros que circulen a través del Bus de Comunicaciones.
En el P.C.C, el nombre de los tags de los PLCs contenidos en la base de datos, coincidirá en todo lo posible con el nombre simbólico de dichos elementos en el software de programación de los PLCs, con el fin de unificar denominaciones en los dos sistemas.
Los mnemónicos utilizados indicarán en este orden la siguiente información:
A. Mando y Control
Ø Bloque Eléctrico (b, 3 caracteres) Ø Elemento (e, 2 caracteres) Ø Tipo (t, 1 carácter) Ø Información (i, 2 caracteres)
Bloque Elemento Tipo Información b1 b2 b3 e1 e2 t1 i1 i2
B. Alarmas
Ø Bloque Eléctrico (b, 3 caracteres) Ø Alarma (a, 5 caracteres)
Bloque Alarma
b1 b2 b3 a1 a2 a3 a4 a5
Simbología de la composición de los mnemónicos. Bloque Eléctrico.
Ø Líneas de Acometida. LAx (x = número de la línea) Ø Subestación Móvil. SM_
Ø Servicios Auxiliares y Medida. SA_ Ø Línea de Señales. LS_
Ø Grupo Rectificador. GRx (x = número del grupo) Ø Barras Ómnibus. BO_
Ø Feeder. Fxx (xx = número del feeder) Ø Pórtico de Seccionadores. PS_
Ø Adaptador de Red. AR_
Ø P.C.C. PCC Ø Gestor de Protecciones. GP_ Elemento. Ø Dos caracteres XY Tipo. Ø Entrada digital. E Ø Salida digital. S Ø Entrada analógica. A Ø Bus. B Ø Interno. I
Información.
Ø Abierto. PA
Ø Cerrado. PC
Ø Indefinido. PI Ø Entreabierto. PE
Ø Bloqueo Transitorio. BTx (x: 0..9,a..z) Ø Bloqueo Permanente. BPx (x: 0..9,a..z) Ø Bloqueo Seguridad. BS
Ø Orden Apertura. OA Ø Orden Cierre. OC Ø Orden de Bloqueo Seguridad. OB Ø Orden Desbloqueo Seguridad. OD
Ø Analógica Valor. XY (X = V (tensión), I (intensidad); Y= fase (1,2,3) ó C-contínua) Ø Analógica Niveles. Nx (x = nivel)
Ø Contadores. Cx (x = número de contador) Ø Temporizaciones. Tx (x = número de temporización) Alarma.
Ø Cinco caracteres AAAAA
2.1.1.7.1. Estructura del Programa
Los programas de los PLCs serán modulares y estructurados, compuestos de un programa principal, de ejecución cíclica, y de las subrutinas o subprogramas con entidad propia, de ejecución condicional, y susceptibles de ser probados con independencia del resto de programas. Ver organigrama al final de esta misma sección.
Se evitará en la medida que sea posible la utilización de código repetitivo para distintos elementos de memoria, procurándose la utilización de bloques comunes e instrucciones indexadas o indireccionadas, que resuelvan la lógica de todos los elementos con el mismo diagrama de funcionamiento.
Se optimizará en todo lo posible la utilización de la memoria, conservando el mayor número de registros posible para posibles ampliaciones -adaptaciones de dichos programas.
Los bloques de registros que entran en las comunicaciones serán consecutivos, de manera que se consigan minimizar los tiempos de comunicación en la Red.
Subrutina de Inicialización
Su ejecución se limita al primer ciclo del programa (primer scan). La llamada se realiza en el arranque de la CPU, bien por cambio de modo programa a modo RUN, o por conexión de la alimentación al equipo. En esta parte del programa se realizan las siguientes tareas:
Ø Comprobación del número de nodo
El número de nodo configurado por software debe coincidir con el configurado mediante entradas digitales al efecto. Caso de falta de coincidencia, se preparará el cambio de nodo automático, provocando el bloqueo de seguridad del bus por duplicación de nodos, si procede.
Ø Habilitación de todos los módulos
En el primer ciclo del programa, se configurará la CPU para que intente leer todos los módulos de E/S configurados por software. Es una operación provocada por la necesidad de desconexión de la alimentación ante la sustitución de una tarjeta de E/S.
Ø Inicialización de variables y tiempos
Los registros que varían dinámicamente durante la ejecución del programa, recibirán en el arranque sus valores iniciales. Lo mismo se aplicará a tiempos no retentivos correspondientes a temporizaciones utilizadas en las distintas partes del programa.
Programa Principal
Se ejecuta continuamente de forma cíclica. Desde él, y dependiendo de condiciones propias de cada bloque eléctrico, se indicará la ejecución de las distintas partes del programa y sus subrutinas. Partes definidas del Programa Principal son:
Ø Chequeo Comunicaciones Ø Entrada en Red
Ø Salida de Red Ø Maniobras Ø Enclavamientos
Ø Preparación de Registro Cronológico Chequeo Comunicaciones
En cada ciclo de programa, se mantendrá una tabla dinámica conteniendo la información sobre nodos definidos según parametrización de la S/E, y su estado (activos o no activos). Esta parte del código realizará las siguientes funciones:
Ø Lectura permanente Nodos activos
Ø Lectura – escritura zona compartida de nodos en red
Mediante registros especiales, se distribuye a toda la red un conjunto reducido de bits por nodo, de modo que resulte muy rápido el paso por la red de marcas de aviso, alarma y prioridad de mensajes.
Ø Mensajes sólo con nodos activos
Con el fin de optimizar el tráfico en el bus, los PLCs activos únicamente mantendrán servicio de mensajería con nodos activos y en marcha en la red.
Entrada en red
Después del arranque, o detección de nodos activos en la red. Ø Asignación de mando y modo
En función del mando y modo del resto de elementos activos en la red.
Salida de red
Al desaparecer todos los nodos activos en la red, excepto el propio. Las acciones a realizar ante esta situación son:
Ø Mando Local Ø Modo Manual Maniobra
Ante una orden de maniobra, manual o automática: Ø Chequeo permisividad de maniobra
Ø Informe sobre resultado maniobra Ø No permiso y motivo
Ø Resultado Enclavamientos
Parte del programa en la que se representan los circuitos con los enclavamientos eléctricos.
Ø Elementos físicos Ø Red
Preparación de Registro Cronológico
Subrutina lanzada ante la detección de una modificación de E/S o estados internos marcados como eventos.
Ø Detección de Evento Colocación en pila circular Ø Aviso para lectura P.C.C. y AR
Gestión de punteros de indicación eventos leídos para P.C.C. y AR
Subrutinas de Interrupción
Utilizadas en toma de datos críticos en tiempo, en función de eventos, y para la realización de cálculos extensivos.
Subrutina de Fallos
Ante la detección de errores propios con las funciones de diagnóstico de la CPU, se interceptará y se filtrará el tipo de error, para realizar:
Ø Deshabilitación de módulos en fallo y continuación de la ejecución Ø Parada de la ejecución ante fallos críticos
Ø Parada de la ejecución ante falta de parametrización
Además, se generarán el resto de errores enunciados en el apartado 2.1.1.6.3
Estructura del Programa
Comprobación Número de Nodo
Cambio Nº Nodo (Si procede)
Habilitación módulos Inicialización Variables y Tiempos Inicialización Primer Scan Creación Tabla Nodos Activos Mensajes Sólo nodos activos Chequeo Comunicaciones Asignación de Mando y Modo Entrada en Red Mando Local Modo Manual Salida de Red Mando y Modo
Chequeo Permisividad Informe de resultados Maniobra
Enclavamientos
Eventos (SBR)
Programa Principal Interrupciones Cálculos Especiales E/S Deshabilitación Fallos Críticos Fin Ejecución Parametrización Fin Ejecución Fallos Registro Cronológico Contadores de Maniobras Eventos Alarmas
2.1.2. Descripción del Bus de Comunicaciones
El bus de comunicaciones entre CPUs y P.C.C. permitirá la conexión entre los nodos que la forman, de modo que puedan compartir información entre ellos, todos con la misma prioridad en cuanto a protocolo (PEER TO PEER). Soportará como mínimo un número de nodos igual al necesario para el control automatizado de una subestación con 16 salidas de feeders y 3 grupos transformadores/rectificadores. Podrá comunicar a una velocidad nominal de 1 MBPS o superior (eventualmente se admitirán redes de comunicaciones con velocidad no inferior a 0,2 MBPS), y conectividad a un RS-232, para acceso a toda la red a través de MODEM telefónico / radio.
La red de área local compartida por los distintos PLCs, incluido el PC correspondiente al P.C.C. y C.D.M.E.I.F, se realiza mediante un cable TRENZADO APANTALLADO, por la que se transmiten los datos a alta velocidad.
Es un sistema de comunicación PEER TO PEER, que permite transferir de un PLC o PC a otros la información que precisen mediante una sola función de software. Básicamente las características de la red de comunicaciones serán:
Ø Topología BUS (por facilidad para añadir nodos y evitar que haya un nodo del cual dependa toda la red).
Ø Método de acceso al medio PASO DE TESTIGO (para garantizar que todos los nodos accedan al medio en un tiempo determinado, de esta forma todos los nodos disponen de las mismas oportunidades para transmitir información)
Ø Protocolo de comunicación PEER TO PEER, garantizándose el refresco de información de mandos enviados/confirmados, correspondientes a un numero mayor de 3000 señales analógicas o las equivalentes digitales en un segundo.
Toma Línea. Pasa Mensaje. Envía Mensaje. Libera Línea.
Ø Velocidad 1 MBPS (o la suficiente para la información que se debe transmitir, ya que no se trata de grandes ficheros de datos, primándose el rendimiento efectivo de transmisión de información). Ø Conexión PAR TRENZADO APANTALLADO, TWINAXIAL, o FIBRA
ÓPTICA.
La interrupción física de la línea, se reconocerá en los extremos de la misma, P.C.C. y CDMEIF, (Esquema Nº 4), y en función del mando (Local/Telemando) y el modo de operación, (Manual / Semiautomático / Automático), se efectuarán las acciones de conexión - desconexión correspondientes de los equipos eléctricos, controlados por los PLCs que se hubieran quedado desconectados del sistema.
El sistema no estará supeditado a un fallo en el bus para que continúen funcionando los PLCs que componen el sistema. Del mismo modo, la caída de cualquiera de los nodos de la red, no perturbará el funcionamiento del resto de los nodos activos, ni del tráfico de datos de la red.
El reconocimiento de la reaparición de nodos desactivados ha de ser automática, sin necesidad de reconfiguración de ninguno de los elementos de la red, ni requerimiento de cualquier operación manual desde el P.C.C.
Permitirá la transmisión de datos y programas completos, utilizando el mismo soporte físico y lógico. Los elementos de la red (nodos), se encargarán siempre de verificar la integridad de los datos transferidos, no permitiendo completar operaciones de mensajería (lectura o escritura de datos distintos a los solicitados o enviados, respectivamente) cuando se detecte esta circunstancia. Dichos errores en las transmisiones se notificarán al P.C.C.
Cada CPU refrescará permanentemente una lista de nodos activos por cada canal de comunicaciones. En cada ciclo de programa, comparará el estado de dicha tabla con un patrón programado, informando al P.C.C. de los nodos no activos en la red.
Asimismo, cada CPU intentará comunicar sólo con nodos activos en la tabla anteriormente mencionada, y chequeará que los mensajes a dichos nodos se leen/escriben correctamente. Ante cualquier anomalía en las comunicaciones, se generará alarma informativa al P.C.C, y se repetirá el mensaje hasta que se ejecute correctamente, o hasta que el nodo con el que se comunica desaparezca de la tabla de nodos activos. Esta alarma permanece activa hasta que el sistema la resetee automáticamente, cuando pueda restablecer la comunicación que provocó el error.
2.1.2.1. Asignación de Nodos
Los nodos de PCs – PLCs – Elementos de Red, serán los que aparecen en la tabla que se muestra a continuación. Se ofrece la asignación de nodos en Decimal (D), Hexadecimal (H) y Octal (O).
Nº de Nodo Denominación
D H O
0 0 0 Libre Reservado acceso a red con PC portátil
1 1 1 Libre Se ocupará por CPUs inicializadas o nuevas. Exclusivo para tareas de configuración / programación. No será permanente.
2 2 2 LA1 Línea de Acometida 1
3 3 3 LA2 Línea de Acometida 2 4 4 4 Reservado (LA3)
5 5 5 SA Servicios Auxiliares y Medida
6 6 6 LS Línea de Señales
7 7 7 GR1 Grupo Transformador Rectificador 1
8 8 10 GR2 Grupo Transformador Rectificador 2 9 9 11 Reservado (GR3) 10 A 12 F1 Salida de Feeder 1 11 B 13 F2 Salida de Feeder 2 12 C 14 F3 Salida de Feeder 3 13 D 15 F4 Salida de Feeder 4 14 E 16 F5 Salida de Feeder 5 15 F 17 F6 Salida de Feeder 6 16 10 20 F11 Salida de Feeder 11 17 11 21 F12 Salida de Feeder 12 18 12 22 F13 Salida de Feeder 13 19 13 23 F14 Salida de Feeder 14 20 14 24 F15 Salida de Feeder 15 21 15 25 F16 Salida de Feeder 16 22 16 26 F7 Salida de Feeder 7 23 17 27 F8 Salida de Feeder 8 24 18 30 F9 Salida de Feeder 9 25 19 31 F10 Salida de Feeder 10 26 1A 32 Reservado Bloques adicionales 27 1B 33 Reservado Bloques adicionales 28 1C 34 Reservado Bloques adicionales
29 1D 35 PS Pórtico de Seccionadores
30 1E 36 AR Adaptador de Red
2.1.3. Mando y Control de la Subestación.
El mando y control de la subestación deberá realizarse desde cualquiera de los tres Puestos siguientes:
a) LOCAL (Puesto de Control Local Descentralizado)
Desde cada Módulo Eléctrico (Acometidas, Grupos Rectificadores, Salidas de feeders, pulsadores de desconexión general etc.), a través de los conmutadores de mando situados en cada frente de celda o grupo eléctrico, y la lámpara de señalización de bloqueo transitorio / permanente.
b) LOCAL (Puesto de Control Local Centralizado)
Desde el puesto de control local centralizado (P.C.C), mediante ratón y teclado a un sistema monitorizado de comunicación hombre - máquina con sinópticos a varios niveles, en entorno gráfico multiventana.
c) TELEMANDO (Puesto de Control a Distancia (CDMEIF)
Desde el puesto de Control de Distribución y de Maniobra de Energía a I.F, existente para todas las subestaciones (Telemando de Electrificación), a través del PLC Adaptador de Red (A/R).
2.1.3.1. Mando Local / Telemando
El mando LOCAL / TELEMANDO se ejecuta desde el Puesto de Control Centralizado (siempre y cuando éste esté activo y conectado a Red), debiendo existir un reconocimiento por la totalidad de los PLCs activos de la red, del estado en que se encuentran. Cuando todos los PLCs activos reporten el cambio de estado de LOCAL a TELEMANDO, el P.C.C. reconocerá la subestación en modo TELEMANDO. Los PLCs inactivos que se vayan incorporando a la Red, adoptarán el modo mayoritario del resto de nodos conectados. De este modo, el mando de la subestación será único y el mismo para todos los elementos activos del sistema de control distribuido. El paso de TELEMANDO a LOCAL es inmediato, y se ejecuta sin esperar reconocimiento de los PLCs.
El cambio anteriormente mencionado, debe habilitarse desde todas y cada una de las pantallas del P.C.C.
Ante la ausencia del P.C.C, el mando se ejecutará desde el Adaptador de Red (A/R), mediante el pulsador correspondiente y el siguiente modo de funcionamiento:
MANDO LOCAL
Pulsación corta (< 10 seg.) sobre el pulsador existente y correspondiente a la entrada digital de mando S/E en Bloque Eléctrico de Adaptador de Red.
MANDO TELEMANDO
Pulsación larga (> 10 seg.) sobre el pulsador existente y correspondiente a la entrada digital de mando S/E en Bloque Eléctrico de Adaptador de Red.
El cambio de mando en la S/E se reflejará en ésta mediante la salida correspondiente del Adaptador de Red y Lámpara de señalización asociada cuyo funcionamiento será el siguiente:
MANDO LOCAL Encendida Permanentemente
MANDO TELEMANDO Apagada Permanentemente
Todos los PLCs prioritariamente, tomarán el mando de funcionamiento por las instrucciones que reciban a través de la Red del P.C.C. o del Adaptador de Red.
Las entradas digitales correspondientes al tipo de mando (LOCAL / TELEMANDO) de los PLCs de todos los Bloques Eléctricos, inicialmente no se encontrarán cableadas. Exclusivamente se realizará un puente entre el común y la correspondiente al mando local, para que en ausencia del Bus de Comunicaciones el Bloque Eléctrico pase a mando LOCAL.
La prioridad del mando la marca el P.C.C. Sólo en ausencia de éste, el cambio de mando se realizará a través del A/R, y a través del pulsador al efecto, mediante el procedimiento anteriormente mencionado. Ante una caída del P.C.C, el mando permanece como impere en la red.
Ante la posible caída o desaparición de la red de los diferentes nodos, se procede como se indica en el siguiente cuadro:
Situación Mando PLC Inactivo (No reconoce nodos en la red) LOCAL PLC no reconoce A/R El de la red PLC no reconoce P.C.C El de la red PLC no reconoce A/R ni P.C.C LOCAL Reentrada de PLC en la red El de la red
2.1.3.2. Modos de Operación de la Subestación.
El control - maniobra de la subestación podrá realizarse, por alguno de los tres modos siguientes, previa selección desde el P.C.C. o Telemando (A/R). El modo permanecerá residente en la red, y para confirmación de cambios de modo, se requiere el reconocimiento de todos los PLCs activos en la red.a) Modo Manual:
En este Modo, las acciones de Apertura Automática o Bloqueos de PLCs, sobre los aparatos de la S/E, no disponen de proceso de reenganche automático.
b) Modo Semiautomático:
En este Modo, existen procesos de reenganche automático, en el control - maniobra de las líneas de llegada, servicios auxiliares, señales de trafico, grupos rectificadores y salidas de feeders (exclusivamente sobre los interruptores, disyuntores y ruptoseccionadores). Los reenganches automáticos sólo se permiten después de desconexiones por sobrecarga o cortocircuito.
Desde el P.C.C, se permitirá la modificación del número de reenganches por desconexión en un rango válido de 0 a 3, y particularizado para cada bloque funcional. En el caso de los PLCs de Salida de Feeder, se podrá asignar un número particular a cada disyuntor - extrarrápido.
Por defecto, el valor de dicho parámetro será de 3. Asimismo, será parametrizable el tiempo entre reenganches (rango de 5 a 30 segundos). Por defecto, 15 segundos. Después de que un interruptor haya agotado el número máximo de reenganches sin conseguir el cierre, se declarará bloqueo transitorio sobre dicho elemento. Dicha situación se normaliza mediante una orden voluntaria de apertura al elemento con poder de corte en cuestión.
c) Modo Automático:
Existen procesos de reenganche y/o aislamiento automático, de forma parcial o total en la S/E, en función de las anomalías detectadas (sobrecargas - líneas, grupos, servicios auxiliares BT, señales BT/AT; P. a M. grupo, feeders, pórticos, desconexiones automáticas; fallo de PLC; fallo red de comunicaciones, etc.) y sobre los elementos correspondientes (Interruptores, Disyuntores, Seccionadores, etc.). Los reenganches automáticos sólo se permiten después de desconexiones por sobrecarga o cortocircuito.
Desde una única pantalla específica del P.C.C, se permitirá la modificación del número de reenganches por desconexión en un rango válido de 0 a 3. Por defecto, el valor de dicho parámetro será de 3. Asimismo, será parametrizable el tiempo entre reenganches (rango de 5 a 30 segundos). Por defecto, 15 segundos.
Después de que un interruptor haya agotado el número máximo de reenganches sin conseguir el cierre, se declarará bloqueo transitorio sobre dicho elemento. Una vez declarado y transmitido a la red el defecto, esta unidad pasa el permiso de funcionamiento a otra unidad, si la hubiese, y así se hubiera determinado. La conmutación se realiza en un sentido, y la vuelta a condiciones iniciales se realizará mediante acción del operador. Esto se explica en la descripción de los PLCs correspondientes a cada Bloque Eléctrico.
La situación de bloqueo se normaliza mediante una orden voluntaria de apertura al interruptor en cuestión.
Los parámetros relacionados con los reenganches son los mismos para los modos Semiautomático y Automático (número de reenganches y tiempo entre reenganches), y se accederá a ellos desde una única pantalla de parametrización en el P.C.C.
Ante la posible caída o desaparición de la red de los diferentes nodos, se procede como se indica en el siguiente cuadro:
Situación Modo
PLC Inactivo (No reconoce nodos en la red) Manual PLC no reconoce A/R El de la red PLC no reconoce P.C.C El de la red PLC no reconoce A/R ni P.C.C Manual Reentrada de PLC en la red El de la red
Tendrán prioridad, sobre cualquiera de los procesos de reenganche y/o aislamiento automático, las acciones de mando vía local - telemando y protecciones.
La prioridad de modo será la que marque la red, vía el P.C.C. o A/R, dependiendo del mando en el que se encuentre la subestación.
2.1.4. Bloqueos
Los bloqueos que se pueden producir en los elementos de campo de la instalación son tres:
a) Bloqueo Transitorio b) Bloqueo Permanente c) Bloqueo de Seguridad
2.1.4.1. Bloqueo Transitorio
También se trata como alarma transitoria. Desaparece mediante orden voluntaria de apertura, o cuando desaparece la causa que provocó el bloqueo. Este tipo de defecto se indica en modo local mediante el parpadeo del piloto de bloqueo situado en el frente del Bloque Eléctrico, y en el P.C.C. y A/R como se describe más adelante.
2.1.4.2. Bloqueo Permanente
Desaparece cuando se restablece la causa que lo originó. Tiene un tratamiento distinto, en función del origen del mismo. Se indica en modo local iluminando permanentemente el piloto de bloqueo situado en el frente del Bloque Eléctrico, y en el P.C.C. y A/R como se describe más adelante.
2.1.4.3. Bloqueo de Seguridad
Se trata de una orden procedente del P.C.C. o del Telemando (A/R), según mando en el que se encuentre la subestación. Impide el cierre de un Interruptor o Seccionador abierto.
El Bloqueo de Seguridad se anula por orden de Desbloqueo, desde el P.C.C. o A/R, según mando.
Para elementos duales, se necesita confirmación de los PLCs que compartan mando con el elemento. Los elementos duales son:
Ø GR1a3 (Seccionador de Salida Grupo 1) Ø GR2a3 (Seccionador de Salida Grupo 2) Ø S1a1 (Seccionador de Unión de BB/OO) Ø Fxa3 (Seccionador de Salida Feeder x) Ø Fxa4 (Seccionador de By-Pass Feeder x)
2.1.5. Resultado de Maniobras
Las órdenes de apertura de aparatos con mando eléctrico, siempre que los enclavamientos lo permitan, evolucionan al exterior, independientemente de la posición del aparato. Si tras la orden de apertura sobre un elemento abierto se detecta cambio de posición a indefinido o cerrado, se producirá una alarma indicativa de la anomalía del sistema de E/S.
Las órdenes de cierre sobre aparatos con mando eléctrico, sólo evolucionan al exterior si lo permiten los enclavamientos, y se parte del estado de abierto o indefinido del aparato.
Después de que un PLC reciba la orden de ejecución de una maniobra reportará, a los bloques eléctricos que corresponda, de la realización de la misma, o del motivo por el que no se ha podido completar.
En los elementos sin mando (seccionadores manuales y puertas), el PLC que los controle, informará al P.C.C. de la autorización o no de la maniobra manual.
2.1.5.1. Movimiento no Controlado por PLC
Se activa la alarma de movimiento no controlado por el PLC cuando se produce una apertura o cierre de un aparato no generada por el PLC y de la que no se conoce su causa, transcurrido el tiempo de transmisión máximo por el Bus de comunicaciones, TBUS.
La alarma permanecerá activa hasta que se reciba una orden voluntaria de conexión o desconexión, respectivamente.
El tiempo TBUS es parametrizable desde la Pantalla General de Parametrización del P.C.C.
2.1.5.2. Progresión de Desconexiones
Cuando se manda a cualquier aparato de corte una orden de apertura y éste, transcurrido 1 seg. no ha abierto, (evaluando su posición como reflejo de sus entradas de posición y como consecuencia de detectarse corriente en su circuito principal) se activa la señal Progresión Desconexiones que genera las órdenes de desconexión de los aparatos que se encuentren aguas arriba del elemento afectado.
A todos los grupos eléctricos se transmite la orden de desconexión a través del Bus de comunicaciones.
Esta alarma se desactiva cuando abre el interruptor afectado o desaparecen sus desconexiones.
2.1.6. Puesto de Control Local Centralizado
El P.C.C, compuesto por un ordenador y paquete de software de supervisión y control, formará un sistema de control centralizado especial y jerarquizado que permita un rápido y potente control, y una clara supervisión de la subestación.
La comunicación con el operador se realizará siempre mediante sinópticos en diferentes niveles, pudiendo dar desde una visión global de la topología de la subestación, con la señalización de valores principales, hasta el detalle de la evolución en el tiempo de cualquier variable, en cualquier equipo. Con la misma facilidad, será posible dar órdenes a disyuntores, seccionadores, realizar ajustes, etc., en función del nivel de acceso introducido por el operador.
La información recogida en el P.C.C, junto con la recogida en la memoria del PLC correspondiente a cada bloque y la del PLC que aglutina todos los cambios y variables de la S/E (Archivo - Memoria), permitirá realizar informes periódicos de consumos, eventos, intensidades, sobrecargas, etc., así como estadísticas y tendencias de las distintas variables.
Permitirá además la conexión manual con el Gestor de Protecciones y Relés de Protección, para ejecución de aplicación específica de monitorización – recogida de datos de estos elementos de la subestación. El Puesto de Control Local Centralizado estará formado de los siguientes componentes:
Ordenador Industrial, diseñado para trabajar en entornos hostiles que precisen sistemas resistentes.
Características básicas:
Ø Microprocesador i80486DX2 a 50 MHz y bus de datos de 32 bits (Bus Local).
Ø Unidad de disquetes 3 ½"de 1,44MB de capacidad.
Ø Disco duro SCSI-2 de 300 MB, con controladora caché (0,5÷1 MB) Bus Local.
Ø 16 MB de memoria RAM.
Ø Tarjeta Gráfica SVGA Bus Local, 1 MB de VRAM. Ø 2 puertos serie RS-232 ó RS-485 (UART 16550). Ø 1 puerto de comunicación paralelo (Alta Velocidad). Ø Teclado ampliado industrial y ratón.
Ø Monitor industrial de baja radiación, 17", 1024 x 768 min. 0´28 DP, NO ENTRELAZADO.
Ø Impresora gráfica industrial (9 agujas).
Ø Armario - Columna con frente de cristal que recoja todos los equipos.
Características Técnicas Óptimas (Requeridas por WIN32)
Ø Microprocesador iPentium II a 333 MHz con bus de datos de 32 bits (PCI)
Ø FD 1,44 MB 3,5"
Ø HD 4 GB SCSI-2 con controladora caché Ø Unidad CD-ROM 8x
Ø Memoria RAM 64 MB
Ø Tarjeta de gráfica SVGA 4 MB Ø 2 puertos serie UART 16550
Ø 1 puerto de comunicación paralelo bidireccional de alta velocidad Ø Teclado ampliado industrial y ratón industrial
Ø Monitor industrial de baja radiación 20", 1280 x 1024 0,28 DP, NO ENTRELAZADO
Ø Impresora gráfica industrial (9 agujas)
Ø Armario - columna con frente de cristal que recoja todos los equipos. El PC industrial incorporará cerradura de seguridad con llave, para permitir el acceso a unidades de disco y CD, así como a los interruptores de Reset y ON/OFF.
No obstante, siempre primarán los requerimientos del Paquete de Supervisión y Tarjetas de Comunicaciones específicas utilizadas en el P.C.C.
Sistema Operativo
El sistema operativo sobre el que se ejecutará el sistema de supervisión será MS Windows 95 o Windows NT. La base de datos en tiempo real y las tablas de datos de los PLCs de la red serán accesibles desde aplicaciones MS-Office (últimas versiones de 32 bits en castellano) a través del protocolo estándar DDE, XLTable, CFText, etc. Para la impresión de informes se utilizarán estas aplicaciones, automatizadas desde el sistema de supervisión y control.
Software de Supervisión
El sistema de supervisión contará con el módulo de desarrollo instalado y licencia completa y 100% operativa del módulo de ejecución (Runtime), de modo que se permita la edición de la aplicación y la modificación de la base de datos (por personal autorizado) sin necesidad de detener el sistema (edición on-line). Para ello, tanto la D.T.M.I. como la J.T.M.I. dispondrán de una licencia de desarrollo del software de supervisión (dos en total), en formato de disquete o de llave hardware, con la que podrá activar el módulo de desarrollo del citado software en cualquiera de las subestaciones en las que se encuentre en Runtime.
Asimismo, la J.T.M.I. contará con una licencia 100% operativa del software de programación de los PLCs del sistema en la subestación. Dicho software (sin licencia y/o activación o llave), estará instalado en el P.C.C. Tras la activación del software de programación, se permitirá la ejecución de dicho paquete, con la posibilidad de monitorización, programación y documentación de cualquiera de los PLCs conectados al bus.
En el disco duro del P.C.C, se localizará copia de seguridad de todos los programas. Dispondrá de un sistema de comprobación de programas, con capacidad para detectar modificaciones de los mismos, y preparado para realizar la descarga automática de los programas deteriorados o perdidos, basándose en la copia de seguridad en disco.
El P.C.C. tendrá el mismo nivel jerárquico que los PLCs. Al igual que éstos, su funcionamiento no supedita la operatividad del resto del sistema, pudiendo los PLCs realizar todas las operaciones en ausencia de este, excepto la maniobra en segundo nivel de los seccionadores de feeder y by-pass en modo local.
Recogerá históricos a través de la red (mientras esté operativa), y monitorizará en tiempo real y en modo histórico todos los eventos de la instalación.
El acceso a las distintas partes de la aplicación se realizará mediante el lector magnético correspondiente del CARNET FERROVIARIO, y a través del puerto de comunicaciones necesario y existente en el P.C.C., en ausencia de este sé realizará mediante un dispositivo apuntador (ratón o similar) de características industriales, compatible con Windows. Para el acceso a las distintas partes de la aplicación, se definirán unos niveles de acceso (mediante password), que permitirán o impedirán la realización de diferentes operaciones.
2.1.6.1. Adquisición de Datos
El sistema poseerá una Base de Adquisición de Variables para el conjunto de la subestación, que tendrá marcados unos tiempos de actualización (clases de scan) y que podrán no ser iguales para todas. Por ejemplo, las señales correspondientes a las diversas alarmas, se actualizarán con mayor frecuencia que las correspondientes a las posiciones de seccionadores.
El motor de dicha base de datos tendrá capacidad suficiente para manejar un mínimo de 10.000 tags analógicos sin penalizar el refresco de tags con clases de scan prioritarias. Ésta será accesible mediante el estándar O.D.B.C. Los archivos históricos y de alarmas se guardarán en soporte informático (HD) en formato dBase IV o compatible.
Los períodos anteriormente mencionados se podrán ajustar de cuatro maneras:
a) Periódica: El valor de las variables se actualizará, a intervalos regulares de tiempo, pudiendo ser el período desde centésimas de segundo (alarmas), hasta horas.
b) Por evento: La actualización del valor de la variable dependerá del cumplimiento de unas condiciones definidas, por ejemplo: registrar la resistencia entre catenaria y carril del feeder únicamente después de haberse completado un ensayo de línea.
c) Periódica por evento: Condicionada como la anterior, pero de forma cíclica por ejemplo, medir la intensidad de feeder si el extrarrápido está cerrado.
d) Bajo solicitud del operador: Mediante el teclado o el ratón del Puesto de Control Local Centralizado, se podrá acceder y modificar al momento el valor de cualquier parámetro (según nivel de acceso).
Los archivos históricos de datos se crearán diariamente con el cambio de día (0:00 horas) y se configurará una capacidad mínima de almacenamiento de 1 año (o 366 archivos) por cada modelo de almacenamiento, con el objeto de no afectar la capacidad del disco duro. Al cabo del año, estos archivos históricos se sobrescribirán automáticamente, comenzando por el más antiguo.
Los PLCs, por su parte, tengan o no tengan acceso a la red, dispondrán de la capacidad de almacenar datos, por eventos, con períodos de muestreo inferiores a 1 segundo si se requiere. Estas tablas de datos generadas serán accesibles desde el P.C.C, a través del paquete de supervisión, o de aplicaciones de soporte, como MS Excel, MS Access, etc. La llamada a estas aplicaciones se hará siempre desde el sistema de supervisión.
2.1.6.1.1. Registro de Medidas Analógicas
El método de almacenamiento de las variables analógicas se realizará por detección de cambio de la variable, con respecto al último valor adquirido. Para ello se establecerá una banda muerta (en % del fondo de medida), con el fin de no almacenar cambios no significativos de dichas medidas.
Se realizará registro continuo (con banda muerta) de 16 variables, con pantalla de tendencia en tiempo real y en modo histórico de 16 plumillas. Las variables a adquirir son las siguientes:
Alta Tensión
− Tensión c.a. La menor de las 3 fases − Intensidad c.a. La mayor de las 3 fases − Potencia activa Líneas de Señales − Tensión 2,2 KV (General) − Intensidad (General) Grupos 1 y 2 − Tensión c.c. − Intensidad c.c. Servicios Auxiliares − Tensión Batería 1 (110 Vcc) − Tensión Batería 2 (110 Vcc) − Intensidad Batería 1 (110 Vcc) − Intensidad Batería 2 (110 Vcc) Retorno Carril – Tierra – Carril
− Tensión c.c. − Intensidad c.c.
Estas variables son las presentadas por defecto. Desde el P.C.C., se podrá seleccionar, una a una, la asignación de otras variables a cada una de las plumillas, a efectos de visualización en tiempo real. Las variables referidas son las siguientes:
Salidas de Feeder 1, 2, 3, 4, ... n − Tensión c.c. − Intensidad c.c. Líneas de Señales 1, 2 y 3 − Tensión 2,2 KV − Intensidad
El período de comprobación de los cambios será, en principio, de 1 segundo, y el almacenamiento diario, durante 2 meses, como se ha indicado anteriormente.
2.1.6.2. Comunicación Hombre - Máquina
El sistema de sinópticos, del P.C.C. y Despacho (más adelante descrito), permitirá obtener desde una visión global de toda la subestación, hasta el máximo detalle de cualquier señal, pasando por la posición real de todos y cada uno de los aparatos, cuyos símbolos gráficos aparecen abiertos o cerrados y la presencia o no de tensión en las diversas partes de la S/E, mediante distintos colores, (Rojo para las zonas o líneas con tensión, Verde para las zonas o líneas sin tensión, Amarillo parpadeante para las zonas o líneas no definidas por ausencia de información).
El conjunto de sinópticos, estará estructurado de forma Piramidal, en diferentes Niveles:
Nivel 1: Corresponde al esquema unifilar simplificado de la S/E.
(Gráficos Nº 1,2.)
Nivel 2: Corresponde al detalle individual de los Bloques Eléctricos, y ajustes de las variables. (Esquema Nº 3 y Gráficos Nº 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9).
Nivel 3: Corresponde al detalle de Evoluciones de Alarmas y Medidas. (Gráficos Nº 10, 11, 12, 13 y 14)
En este último nivel podrán visualizarse los estados de las variables de la S/E, agrupados de forma totalmente configurable en:
Ø Tensión Alterna MT. Ø Medida de Energía. Ø Tensión Continua 3,3Kv. Ø Servicios Auxiliares. Ø Señales de Trafico.
Representándose las variables analógicas, (convertidas a unidades de ingeniería) mediante un diagrama de barras vertical con indicación del fondo de escala y los valores de aviso y alarma.
El acceso de un nivel al siguiente se efectuará moviendo el cursor a la zona deseada, mediante el ratón y/o los tabuladores del teclado, sin necesidad de memorizar códigos o comandos.
Asimismo, dispondrá de un editor gráfico potente, que permita realizar representaciones gráficas, modificaciones de los sinópticos y la asociación de controles dinámicos a los valores de las variables de la subestación. Estas modificaciones, se podrán realizar con el sistema en marcha (edición On-Line).
Deberán existir, además otros Niveles de representación que no se pueden considerar como sinópticos y que serán los siguientes:
a) Diagramas de tendencia a largo plazo: Presentarán la información de los últimos valores de las variables, tanto analógicas como digitales, con la máxima resolución gráfica. Indicarán, igualmente, los valores de aviso, alarma y fondo de escala de las variables. Se podrá señalar puntos de las gráficas mediante el cursor, obteniendo así información exacta del valor y la fecha en la que fue adquirida. b) Diagramas históricos: La variables y eventos que se deseen,
quedaran grabadas en el PLC correspondiente (histórico parcial), en el PLC archivo (histórico general), y en el P.C.C.(histórico general) para poder ser accesibles en el momento que se deseen consultar datos de fechas anteriores. El modo de archivo se realizará automáticamente, de variables y últimos eventos, en numero a definir. Primero en entrar, primero en salir, ultimo en entrar, ultimo en salir (modo FIFO). Así por ejemplo, se puede obtener el valor de las variables y eventos de las fechas anteriores, obteniendo al mismo tiempo curvas de los valores medios, máximos y mínimos de las mismas. Todas estas operaciones se pueden realizar con el sistema (On-Line).
Existirá la posibilidad de enviar toda esta información a la impresora, o PC portátil, haciéndolos actuar como registrador cronológico.
2.1.6.3. Tratamiento de Alarmas
La gestión de las alarmas tendrá prioridad máxima en el sistema, sea cual sea el modo de funcionamiento.
Tanto la presentación de las variables involucradas, como los mensajes referentes a ellas poseerán una codificación de colores según el grupo eléctrico y el nivel de alarma, y de modo fijo o intermitente.
El formato de una alarma estará estructurado en cuatro partes: 1. Fecha de la alarma. (DD.MM.AA)
2. Hora de la alarma. (HH.MM.SS.ss) 3. Mnemónico.
4. Avería o defecto S/E.
Si el paquete de supervisión lo permite, la fecha y hora de la alarma aparecerán en alguno de los siguientes colores dependiendo del bloque eléctrico de la S/E:
Ø Tensión alterna (MT) AZUL
Ø Tensión continua (3Kv) NARANJA
Ø Señales de Trafico ROSA
Ø Servicios auxiliares AMARILLO El resto del texto de la alarma, aparecerá en alguno de los siguientes colores y formas:
Rojo parpadeante: La causa de la alarma permanece, y la alarma no ha sido aún reconocida por el operador. Rojo fijo: La causa de la alarma permanece, y la alarma
ya ha sido acusada por el operador.
Verde parpadeante: La causa de la alarma ha desaparecido, y no ha sido aún acusada por el operador.
Verde fijo: La causa de la alarma ha desaparecido, y la alarma ya ha sido acusada por el operador. El sistema informará de la alarma que corresponda, independientemente de las operaciones que esté realizando el operador en el momento de producirse.
