06

07

E8

LRC

Таблица 3.21 - Ответ содержит статус восьми ячеек, упакованных в один байт данных

Адрес	Функция	Данные ячеек	Контрольная сумма
06	07	6D	7B	LRC

«Функция 16» - запись нескольких регистров, меняет содержимое любого регистра опрашиваемого контроллера. Сообщение позволяет записывать регистры с максимальным логическим адресом до FFFFH. Неиспользуемые старшие биты адреса регистра должны заполняться нулями. Если используется адрес SL равный 0, то содержимое поля данных записывается во все устройства, подключенные к шине (широковещательный режим).

Таблица 3.22 - Пример записи в SL с номером 6 двух регистров 40136, 40137 значениями 0х00а0, 0х0102

Адрес	Функция	Старший байт адреса первого регистра	Младший байт адреса первого регистра	Количество регистров	Количество байт в поле данных	Старший байт регистра 40136	Младший байт регистра 40136	Старший байт регистра 40137	Младший байт регистра 40137	Контрольная сумма
	10	00	87	00	02	04	00	060A	01	02	45	LRC

Таблица 3.23 - Ответное сообщение возвращает адрес SL, функцию, адрес первого регистра и количество записанных регистров

Адрес	Функция	Старший байт адрес первого регистра	Младший байт адреса первого регистра	Количество регистров	Контрольная сумма
06	10	00	87	00	02	56	LRC

«Функция 17» - чтение информации об адресуемом устройстве

Таблица 3.24 - Пример запроса драйвера с адресом 6

Адрес	Функция	Контрольная сумма
06	11	DE	LRC

Таблица 3.25 - Пример ответа на запрос драйвера с адресом 6

Адрес	Функция	Число байт в поле данных	Поле данных	Контрольная сумма

Информация в поле данных различна для каждого конкретного датчика, заносится из паспорта на датчик.

Таблица 3.26 - Обязательная информация о датчике в поле данных

Название параметра	Формат
Версия прибора	ASCII строка, завершающаяся нулем в формате: “DRIVER BT AA.BB.CC.DD”
Название прибора	ASCII строка, завершающаяся нулем.
Максимальное число регистров в таблице регистров прибора.	Unsigned (2 байта).

В случае если какая-либо из строк в приборе не существует, на ее месте в ответном сообщении должен передаваться нуль. Остальная информация зависит от типа прибора, и указывается в описании протокола прибора.

В запросе «функции 65» (чтение массивов записей) указывается адрес SL, номер функции, номер массива (индексация с нуля), количество запрашиваемых записей, тип запроса (0 - по индексу, 1 - по времени архивации) и данные запроса.

Для запроса по индексу в поле данных указывается номер первой запрашиваемой записи. Для запроса по времени архивации в поле данных указывается время архивации первой запрашиваемой записи (сс, мм, чч, дд, мм, гг).

Таблица 3.27 - Пример запроса по времени архивации 6-ти записей массива 1 с 10-12-2007 13:12:00 из устройства с номером 6

Адрес устройства

Функция

Старший байт номер массива

Младший байт номера массива

Старший байт количество запрашиваемых записей

Младший байт количество запрашиваемых записей

Тип запроса

Секунды

Минуты

Часы

День

Месяц

Год

Контрольная сумма

06

29

00

01

00

06

01

00

0С

0D

0A

0C

012

Таблица 3.28 - Пример запроса по индексу 6-ти записей массива 1, начиная с 100-ой из устройства с номером 6

Адрес устройства	Функция	Старший байт номер массива	Младший байт номера массива	Старший байт количество запрашиваемых записей	Младший байт количество запрашиваемых записей	Тип запроса	Старший байт индекса первой записи	Младший байт индекса первой записи	Контрольная сумма
06	41	00	01	00	06	00	00	64

Таблица 3.29 - Ответ содержит адрес устройства, номер функции, количество байт в поле данных, данные записей и контрольная сумма

Адрес	Функция	Число байт в поле данных (1 байт)	Данные	Контрольная сумма

Рассмотренный протокол позволяет применять его практически для любых типов контроллеров, его структура применима как для программного решения задачи телеметрии МН, так и для аппаратной реализации.

В случае поступления пакетов с информацией о состоянии цифровых входов сенсоров ЦМ немедленно переключает состояние своих соответствующих цифровых выходов.

ЦМ взаимодействует с внешними устройствами по сокращённой версии протокола MODBUS в качестве подчинённого устройства в режиме ASCII. При нормальной работе ЦМ обрабатывает пакеты MODBUS поступающие по последовательному интерфейсу, и в случае приёма символа ESC (шестнадцатеричное В), например, из программы Hyper- Terminal, ЦМ переходит в режим редактирования параметров. Выход из режима осуществляется также по приходу символа ESC.

ЦМ - обрабатывает только одну функцию - 03 (чтение 2-х байтных регистров). С помощью этой функции устройство может прочитать содержимое трёх массивов: идентификаторов датчиков, значений с них и массива состояния аналоговых входов с сенсоров. Интерпретация полей блока данных при запросе выполнения функции 03 внешним устройством, рисунок 3.30, позволяет первыми двумя символами кодировать тип данных, указывая элемент какого массива, требуется прочитать. Третий и четвёртый символы задают 1-й и 2-й индексы двумерного массива с данными. Первый индекс задаёт номер сенсора, а второй - номер датчика или аналогового входа. Индексация начинается с нуля.

Принята следующая кодировка поля типа данных:

1- идентификаторы драйверов;

2- код команды;

3- код текущего состояния нагрузки.

Поле «количество читаемых регистров» должно содержать 1 при чтении кода команды управления и значений тока в нагрузке (значения с АЦП), поскольку они выражаются 2-х байтными величинами, и 3- при чтении идентификаторов, поскольку они состоят из 6 байт.

Рисунок 3.30 - Структура интерфейса обмена драйверов и контроллера судового освещения

Значения АЦП представляются также в формате с младшим байтом впереди. Идентификаторы представлены шестью байтами вместо восьми, которые обычно выдаются 1-Wire устройствами (отбрасываются коды семейства устройств и контрольная сумма).

Работа на частоте сигнала и широкая полоса захвата приводит к тому, что на входе постоянно присутствует постоянно изменяющийся цифровой сигнал.

Моделирование произведём в пакете Matlab. Используя блоки приложения Library Browser, построим модель системы Master/Slave.

Передатчик представляет собой устройство, генерирующее импульсы с различными параметрами цифровой модуляции.

1. Амплитудная модуляция функция вызова . Где - число уровней используемых при манипуляции, - входной сигнал, - частота дискретизации, - несущая частота, - частота следования символов, - алгоритм (метод) отражающий число позиций.

2. Квадратурная манипуляция функция вызова . Значения символов аналогичны вышеуказанным, и векторы задающие синфазные и квадратурные амплитуды (вещественные и мнимые части) сигнальных посылок.

3. Частотная манипуляция вызов функции аналогично амплитудной за исключением параметра - обозначающий метод обработки сигнала корреляционный (когерентный), некогерентный, квадратурный и т.д.

При моделировании реального устройства предпочтение отдадим частотному методу. В нашей системе примем метод манчестерского кодирования.

Входы передатчика предусматривают ввод данных от периферийных устройств - драйверов системы судового освещения. Выход передатчика коммутируется в модели на блок канала передачи данных - устройства (рекурсивный фильтр) обеспечивающего свёртку полезного сигнала от передатчика и шума (в нашей модели Гауссовского).

С выхода канала передачи данных сигнал поступает на аттенюатор изменяющий мощность сигнала в пределах задаваемых на вкладке блока. С выхода сумматора сигнал поступает на Приёмник Slave - устройство. Далее аналогично функциям задания параметров модуляции получаем детектированный сигнал, дополнительные устройства модели позволяют получать спектрограмму сигнала, а также наблюдать динамику процесса в реальном времени.

Структура протокола базируется на следующих принципах:

– пакетная передача данных с фиксированной длиной;

– обнаружение пакетов и синхронизация на основе кодированной преамбулы;

– манчестерское кодирование информационных битов;

– дополнительная выборка;

– точно известная скорость передачи данных.

Манчестерское кодирование позволяет удалить из сигнала постоянную составляющую, что улучшает работу компаратора приёмного модуля. При таком кодировании «1» представляется спадом сигнала, а «0» - подъёмом. Спад или подъём располагаются посередине интервала передачи бита, а вначале производится переключения уровня так, чтобы через полбита можно было выполнить спад или подъём.

Кодированная преамбула позволяет синхронизировать приём и повышает вероятность обнаружения пакетов данных, искажённых помехами, одновременно снижая вероятность ложного обнаружения пакетов при их отсутствии в условиях непрерывного шумового потока.

В преамбуле используется NRZ - кодировка; передаётся она со скоростью вдвое большей, чем информационные биты.

Преамбула вычисляется на основе ряда критериев, один из которых - минимальная кроскорреляция на всём множестве возможных двоичных кодов с манчестерским кодированием, второй - минимальные побочные максимумы автокорреляционной функции.

Вычисление для 16 - битной преамбулы выполняется прямым перебором.

Принцип действия декодера состоит в следующем. Цифровой поток с выхода приёмника поступает на микроконтроллер ЦП. ЦП выполняет выборку двоичного сигнала из этого потока со скоростью в восемь раз превышающую скорость передачи битов. Таким образом, за время передачи одного бита МК принимает 8 отсчётов сигнала, а за время передачи преамбулы 64 отсчёта.

На начальном этапе в МК ЦП непрерывно выполняется процедура корреляции входного потока отсчётов с 64- битным шаблоном преамбулы. Для двоичного сигнала это сумма значений битов, получившихся после побитной операции сложения по модулю два текущего буфера входных отсчётов и битов шаблона, рисунок 3.31.

Рисунок 3.31 - Структура декодирования протокола

Если значение корреляции достигает некоторой контрольной границы, МК принимает решение о начале приёма битов данных и запускает процедуру корреляции с шаблоном бита, равного 1. В качестве точки привязки для отсчётов битовых интервалов берётся точка максимума на корреляционной функции преамбулы, после того как она превысила контрольную границу. В конце каждого битового интервала, через каждые 8 отсчётов, МК принимает решение о значении принятого бита. Корреляция больше 3 означает приём «1» в противном случае - «0».

Как видно при приёме бита, возможно, искажение трёх из восьми отсчётов без возникновения ошибки. Относительная доля искажённых значений отсчётов при приеме преамбулы должна быть меньше, поскольку она служит источником синхронизации.

В связи с этими соображениями оправдано выбирать граничное значение детектирования преамбулы на 5-6 единиц меньше значения её пика.

Диммер LD2-D400R / DIN

Диммер, светорегулятор LD2-400R предназначен для автоматизации жилых, офисных и промышленных помещений. Предназначен для работы в сети RS-485 с использованием протокола Modbus/RTU. Является элементом распределенной шинной системы LanDrive2. Возможно отдельное использование в других системах, использующих протокол Modbus. Поддерживает работу со сторонними Modbus-контроллерами, OPC-серверами, SCADA-оболочками.

Особенностью диммера является разрывный способ подключения. Используется только фазный провод. Актуально для выключателей, в которых не подведен нулевой провод. Присутствует 2 цифровых входа с автономными сценариями, позволяющими управлять освещением без центрального контроллера. Наличие данной функции позволяет ускорить работу системы в несколько раз, а также повысить отказоустойчивость каждого модуля в сети LanDrive. В данной модели диммера, обработка включения освещения ведется автономно, что позволяет избежать задержек при управлении освещением.



На основании исследования возможных реализаций управления системой освещения применим дриммер LD2-400R. Управление системой освещением с ЦПУ необходимо модифицировать, это вызвано с прокладкой двухжильной линии (в обычном исполнении используется один провод - фазный).

Протокол обмена рисунок 3.32, является модифицированной версией протокола Modbus, адаптированной под микропроцессорный диммер LD2-400R.

Управляющим устройством является пульт освещения в ЦПУ, или компьютер с устройством связи через COM-порт, с использованием интерфейса RS-485.

Структурная схема соединения рисунок 3.33, включает в себя контроллер сопряжения с ЭВМС и кнопочным пультом управления освещением, дриммер LD2-400R подключённый к линиям освещения.



Рисунок 3.32 - протокол обмена, модифицированный в протокол Modbus

Структурная схема система освещения включает щит освещения, контроллер управления освещением, диммеры LD2-D400R.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.33 - Структурная схема системы судового освещения

ЭВМ PC имеет интерфейс управления судовым освещением, через контроллер освещения команды управления и/или тестирования светодиодов. Диммер LD2-D400R посредством реализации функций протокола Modbus, осуществляет связь с другими подчинёнными диммерами. Подключение дриммеров осуществляется через силовые линии судового освещения.

3.5 КОНТРОЛЛЕР УПРАВЛЕНИЯ СУДОВЫМ ОСВЕЩЕНИЕМ

Контроллером освещения выбираем микроконтроллер фирмы Atmel ATmegs8535. Микроконтроллер имеет четыре восьмиразрядных портов ввода - вывода, 10 битные АЦП с восьмью входами, коммутируемыми программно, интерфейс UART, встроенные компараторы, ШИМ- контроллеры и др.

Для управления судовым освещением имеется кнопочный пост на панели управления освещением в ЦПУ. Отображение текущего значения включённых линий осуществляется на семисегментных индикаторах собранных на единой панели.

Управление освещением осуществляется через порты С и D микроконтроллера. Линии порта В подключены к кнопочной клавиатуре, порт А работает в режиме АЦП.

Резисторы, подключённые к выводам семисегментных индикаторов, ограничивают ток через сегменты (светодиоды) индикаторной линейки.

Клавиатура может содержать до восьми кнопок управления, вторые контакты кнопок управления соединяются между собой и подключаются к контакту 33 платы контроллера.

Микросхема DD2- КТ5514КТ1 включает в себя девять элементов с открытыми коллекторами. Функционально каждая ячейка представляет собой ключ, через который удобно коммутировать мощную нагрузку на общий провод схемы.

Листинг программы управления и индикации состояния линий

; 1101 1001 старший Fuse-байт

; 1110 1111 младший Fuse-байт

;Светодиодная матрица 7 сегментов, динамическая индикация

;справа налево по кольцу движутся символы: 7 6 5 4 3 2 1

.include "c:\Program Files\Atmel\AVR Tools\AvrAssembler2\Appnotes\m8535def.inc"

.deft1=r16

.deft2=r17

.defcatod=r18

.defcod=r19

.defdy1=r20

.defdy2=r21

.defdy3=r22

.defcnt=r23

.deftmp=r24

.equRAM=$060

.equcycles=100

.equInterval=256-77

.CSEG

.org 0

rjmp RESET ; Reset Handler

nop;rjmp EXT_INT0 ; IRQ0 Handler

nop;rjmp EXT_INT1 ; IRQ1 Handler

nop;rjmp TIM2_COMP ; Timer2 Compare Handler

nop;rjmp TIM2_OVF ; Timer2 Overflow Handler

nop; rjmp TIM1_CAPT ; Timer1 Capture Handler

nop; rjmp TIM1_COMPA ; Timer1 CompareA Handler

nop; rjmp TIM1_COMPB ; Timer1 CompareB Handler

nop;rjmp TIM1_OVF ; Timer1 Overflow Handler

rjmp TIM0_OVF ; Timer0 Overflow Handler

nop; rjmp SPI_STC; ; SPI Transfer Complete Handler

nop; rjmp UART_RXC ; UART RX Complete Handler

nop; rjmp UART_DRE ; UDR Empty Handler

nop; rjmp UART_TXC ; UART TX Complete Handler

nop; ADC Conversion Complete Interrupt Handler

nop; rjmp EE_RDY ; EEPROM Ready Handler

nop; rjmp ANA_COMP ; Analog Comparator Handler

RESET:

ldit1,15;Сторожевой таймер: без wdr сброс

outWDTCR,t1;через 2с

wdr

ldit1,HIGH(RAMEND);инициализация стека

outSPH,t1

ldit1,LOW(RAMEND)

outSPL,t1

ldit1,1<<TOV0

outTIFR,t1

clrt1

outTCCR0,t1

ldit1,1<<TOIE0

outTIMSK,t1

ldit1,1<<TOV0

outTIFR,t1

ldit1,Interval;Таймер0 отсчитывает 77 циклов

outTCNT0,t1;с предварительным делением

ldit1,3;тактовой частоты микроконтроллера

outTCCR0,t1;на 64 (Ck/64 prescaling)

ldit1,$ff

outPORTB,t1

outPORTD,t1

outDDRD,t1;порты C и D - выходы

outDDRC,t1

clrt1; линии порта С сбрасываются

outPORTC,t1;чтобы не вспыхивали индикаторы

;при программном переходе на RESET

ldicatod,1;catod хранит номер СВЕТЯЩЕГОСЯ разряда

;индикатора

sei

;Блок загрузки символов строки

ldiYL,low(RAM)

ldiYH,high(RAM)

clrcod

stY+,cod

stY+,cod

stY+,cod

stY+,cod

stY+,cod

stY+,cod

stY+,cod

stY+,cod

ldicod,$a2; 7

stY+,cod

ldicod,$bd; 6

stY+,cod

ldicod,$ad; 5

stY+,cod

ldicod,$87; 4

stY+,cod

ldicod,$ae; 3

stY+,cod

ldicod,$3e; 2

stY+,cod

ldicod,$82; 1

stY+,cod

ldicod,$00; стирание разряда за последним символом

stY+,cod

;конец блока загрузки символов строки

ldidy2,15;число сдвигов символов после

; которого информация в строке обновляется.

ldidy1,cycles

start:

ldit1,(1<<SE)+(0<<SM1)+(0<<SM1) ;микроконтроллер

outMCUCR,t1;в Idle mode при переходе

sleep; в режим sleep

dec dy1;индикация строки без смещения символов

brnestart;в течение cycle переходов в режим sleep

ldidy1,cycles

;Блок смещения строки на одну цифру влево:

ldiYL,low(RAM)

ldiYH,high(RAM)

ldiZL,low(RAM+1)

ldiZH,high(RAM+1)

ldicnt,15

more:

ldcod,Z+

stY+,cod

deccnt

brnemore

;Конец блока смещения строки на одну цифру влево

decdy2

brnem2;если вся строка прошла индикатор,

rjmpReset;новая загрузка символов в память

m2:rjmpstart

;обработка прерывания Таймера0

TIM0_OVF:

wdr

outPORTD,catod;индицировать разряд № (catod-1)

outPORTC,cod;через порт С подать на аноды

;напряжения для индикации разряда (catod-1)

lslcatod;следующий разряд

tstcatod;если его номер =0,

brnem1

ldicatod,1;установить его равным 1

;блок выбора кода в зависимости от номера разряда

m1:ldiYL,low(RAM)

ldiYH,high(RAM)

sbrccatod,1

adiwYL,1

sbrccatod,2;определение адреса (Y) кода,

adiwYL,2;для разряда № (catod-1)

sbrccatod,3

adiwYL,3

sbrccatod,4

adiwYL,4

sbrccatod,5

adiwYL,5

sbrccatod,6

adiwYL,6

sbrccatod,7

adiwYL,7

ldcod,Y

;конец блока выбора кода в зависимости от номера разряда

ldit1,Interval;перезапуск таймера

outTCNT0,t1

reti

Сигнал управления дриммером представляет собой ШИМ - сигнал в зависимости от кода, вводимого с клавиатуры, или поступающего с управляющего компьютера по каналу RS-232. Управление с ЭВМ осуществляется с использованием встроенных функций UART микроконтроллера.

Листинг программы ШИМ-контроллера

; 1101 1001 старший Fuse-байт

; 1110 1111 младший Fuse-байт

.include"c:\Program Files\Atmel\AVR Tools\AvrAssembler2\Appnotes\m8535def.inc"

.CSEG

.org 0

rjmp RESET ; Reset Handler

nop;rjmp EXT_INT0 ; IRQ0 Handler

nop;rjmp EXT_INT1 ; IRQ1 Handler

nop;rjmp TIM2_COMP ; Timer2 Compare Handler

nop;rjmp TIM2_OVF ; Timer2 Overflow Handler

nop;rjmp TIM1_CAPT ; Timer1 Capture Handler

nop;rjmp TIM1_COMPA ; Timer1 CompareA Handler

nop;rjmp TIM1_COMPB ; Timer1 CompareB Handler

rjmp TIM1_OVF ; Timer1 Overflow Handler

nop;rjmp TIM0_OVF ; Timer0 Overflow Handler

nop;rjmp SPI_STC; ; SPI Transfer Complete Handler

nop;rjmp USART_RXC ; USART RX Complete Handler

nop;rjmp USART_DRE ; UDR Empty Handler

nop;rjmp USART_TXC ; USART TX Complete Handler

nop;ADC Conversion Complete Interrupt Handler

nop;rjmp EE_RDY ; EEPROM Ready Handler

nop;rjmp ANA_COMP ; Analog Comparator Handler

.deftemp= r16

.defcnt= r18

Reset:lditemp,high(RAMEND)

outSPH,temp

lditemp,low(RAMEND)

outSPL,temp

lditemp,15

outWDTCR,temp

wdr

lditemp,1<<PD5

outDDRD,temp

outPORTD,temp

lditemp,1<<TOIE1

outTIMSK,temp

lditemp,(1<<PWM11) + (1<<PWM10) + (1<<COM1A1) + (1<<COM1A0)

outTCCR1A,temp

lditemp,1

outTCCR1B,temp

lditemp,1<<SE

outMCUCR,temp

sei

Cycle:ldiXL,low(1023)

ldiXH,high(1023)

Step:sleep

sbiwXL,1

brneStep

rjmpCycle

TIM1_OVF:

outOCR1AH,XH

outOCR1AL,XL

wdr

reti

Приведённые листинги программ полностью решают задачи управления линиями освещения с ЦПУ, местные выключатели освещения непосредственно подключаются к диммерам, управляющими освещением.

3.6 ВЫВОДЫ

В результате анализа функций управления освещением принята схема централизованного контроля и управления, с возможностью коммутации с местных выключателей. Контроль исправного состояния светодиодов осуществляется с драйвера освещения вмонтированного в светильники.

При этом формируется определённая команда «Неисправно в линии №ХХХ ХХ светодиодов».

Связь драйверов освещения осуществляется через диммеры (микроконтроллеры регуляторы освещения). Подключение диммеров осуществляется через линии освещения.

Контроллер освещения спроектирован на базе микроконтроллера ATmega 8535. Связь с ЭВМ PC осуществляется через встроенный интерфейс UART. Управление диммером через ШИМ - контроллер.

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

При выполнении технико-экономического обоснования необходимо произвести расчёт экономического эффекта от разработки и установки новых систем судового освещения и источников света.

Модернизация системы путём добавления блоков:

-контроллера освещения на базе микроконтроллера ATmega 8535;

-кнопочная клавиатура управления освещением;

-блок семисегментных индикаторов;

-диммеры освещения LD2-D400R - 33 штуки;

-драйверы светодиодных систем источников света (встроены в LCD лампы).

Стоимость оборудования устанавливаемого в рамках модернизации системы судового освещения взята на сайтах фирм изготовителей [], при этом учтены оптовые скидки при приобретении малых партий на оборудование, таблица 4.1. Производители микропроцессоров предлагают микропроцессорные комплекты включающие плату с выполненным монтажом микроконтроллера, элементов питания, буферных устройств, кнопочной клавиатуры, линейки LCD семисегментных индикаторов, разъёмом программирования, с возможностью выполнения программирования микроконтроллера с использованием последовательного программатора.

Переоборудование системы судового освещения производится экипажем, электромеханик и дополнительно вспомогательный персонал - 2 человека допущенных к монтажу электротехнических устройств (электрики, матросы имеющие свидетельство эксплуатации электроустановок с напряжением питания до 1000В).

Стоимость замены люминесцентных и ламп накаливания входит в стоимость работ по монтажу системы освещения. Установки нестандартной светотехнической арматуры не требуется, светодиодные лампы, полностью соответствуют установочным стандартам обычных ламп накаливания и люминесцентных ламп.

Производство работ сопряжено с трудностями доступа, монтажа и неудобством производства работ, которые учитываются коэффициентами на производство работ, приведенными в таблице 4.2.

Таблица 4.1 - Себестоимость блока охлаждения на основе усилителей и сравнивающего устройства

№	Наименование компонента	Кол.	Цена за 1 шт., USD	Сумма, USD
1	Микропроцессорный комплект ATmega 8535 (плата, линейка семисегментных индикаторов, кнопочная клавиатура и т.д.)	20	120	2400
2	Диммер LD2-D400R	33	130	4290
3	Драйвер системы освещения MBI5028 (Macroblok)	64	5	320
Итого	7010

Себестоимость работ по монтажу и программированию системы судового освещения, приведены в таблице 4.2, расценки взяты по общестроительным нормам в промышленности и судостроении [].

Учитывая соотношение числа помещений в надстройке, машинном отделении, и неудобных помещений можно определить трудозатраты на модернизацию системы судового освещения.

Таблица 4.2 - Нормы трудозатрат и коэффициенты по сложности производства работ

№	Наименование Работ	Цена за ед.,USD	Всего единиц шт.	Общая цена, USD
1	Монтаж промышленного комплекта системы управления освещением (диммера)	8,5	32	272
2	Монтаж комплекта драйвера освещения	5	64	320
3	Монтаж шины судового освещения	3	96	160
4	Программирование системы управления и шины	5	96	480
	Итого			1232
4	Коэффициенты на работы: на палубе в машинном отделении: необорудованных судовых помещениях	1,4
		1,65
		1,4

Заработная плата и присоединённая стоимость отчислений на налоги не учитывается, калькуляция выполнена только по затратной части на оборудование и работы.

Стоимость работ составит:

долларов,

где СИ - себестоимость изделия, доллары США;

ЗП - заработная плата на монтаж, доллары США;

ПЭР - прочие эксплуатационные расходы, доллары США.

Стоимость ламп аналогов люминесцентных ламп ЛБ-40 и ЛБ 20 - светодиодных ламп LM-T8001, длиной 1200 мм, со стандартным цоколем G13 составляет 57 долларов США, LM-T8001, длиной 600 мм с цоколем G13составляет 37 долларов США. Аналогом ламп накаливания с цоколем Е27, мощностью 40 Вт является светодиодная лампа мощностью 8 Вт - 20 долларов США, аналогом 60 Вт, светодиодная лампа мощностью 12 Вт - 27 долларов США.

Ориентировочно требуется 200 ламп LM-T8001, длиной 1200 мм и 300 ламп LM-T8001, длиной 600 мм. Ламп для замены ламп накаливания 40 Вт, типа Е27 требуется 100 шт., и светодиодных ламп для замены ламп накаливания 60 Вт - 50 Вт. Ресурс светодиодных ламп составляет не менее 50000 часов, с гарантийным сроком не менее 3-х лет.

Стоимость ламп необходимых для замены составит:

долларов США.

Стоимость обычных ламп составит 650-700 долларов США, т.е. приблизительно в 40 раз дешевле. Однако электрическая мощность потребляемая системой освещения в пять раз меньше - всего 8 КВт вместо 40 КВт. Режим работы системы освещения продолжительный, с суточным потреблением - 960 КВт. Модернизация системы освещения позволит сократить эту величину до 192 КВт.

Экономический эффект, экономия электрической мощности за время эксплуатации судна с учётом расходов на модернизацию системы освещения, за пять лет эксплуатации (50 000 часов) составит:

.

При стоимости 1 КВт/ч 10 центов США, экономия составит 140160 долларов США в год, за пять лет 700800 долларов США. Общая стоимость модернизации составит 34708 долларов США.

Экономический эффект составит:

долларов США.

5. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ПРОИЗВОДТСВЕ РАБОТ НА СУДНЕ

При проведении работ в цепях измерительных приборов, устройств защиты все вторичные обмотки избирательных трансформаторов тока и напряжения должны быть постоянно заземлены. В сложных схемах релейной зашиты для группы электрически соединенных вторичных обмоток трансформаторов тока независимо от их числа допускается осуществление заземления только в одной точке.

При производстве работ на трансформаторах тока или в их вторичных цепях должны соблюдаться следующие меры безопасности:

1. шины вторичных цепей не должны использоваться в качестве вспомогательных токопроводов при монтаже или токоведущих цепей при работе;

2. присоединение к зажимам указанных трансформаторов тока цепей измерения и защиты должны производиться после полного окончания монтажа вторичных схем;

3. при проверке полярности приборы, которыми она производится, должны быть надежно присоединены к зажимам вторичной обмотки до подачи импульса тока в первичную обмотку.

При работах в цепях трансформаторов напряжения с подачей питания от постороннего источника необходимо снять предохранители со стороны высшего и низшего напряжения и отключить автоматы от вторичных обмоток.

При производстве работ в цепях или на аппаратуре средств автоматизации должны быть приняты меры случайного включения этих средств (заблокировать автоматический запуск).

Запрещается:

1. в цепях между трансформатором тока и зажимами, где установлена закорачивающая перемычка, производить работы, которые могут привести к размыканию цепи.

2. на панелях или вблизи места размещения аппаратуры систем автоматизации производить работы, вызывающие сильное сотрясение релейной аппаратуры, грозящее ложным срабатыванием реле;

3. проводить работы в системах автоматизации, находящихся под питанием (электрическим, пневматическим и гидравлическим).

В порядке текущей эксплуатации обслуживающему персоналу разрешается производить следующие работы:

-без снятия напряжения системы - чистку и обтирку корпусов оборудования системы;

-при частичном (при невозможности полного) и полном снятии напряжения - работы по смене ламп, перегоревших предохранителей, ремонту, замене монтажного комплекта (кроме комплектов релейных выходных элементов по управлению объектом, замена и ремонт которых возможны при полном снятии напряжения), замене разъемов, соединительных проводов;

-при полном снятии напряжения - измерение сопротивления изоляции переносным мегомметром.

Перед началом работ с частичным или полным снятием напряжения системы должны быть выполнены следующие действия:

-произведены необходимые отключения;

-вывешены необходимые предупредительные плакаты;

-проверено отсутствие напряжения на части системы, предназначенной для работы;

-непосредственно после проверки отсутствия напряжения вывешен плакат "работают люди".

На месте производства работ должны быть отключены;

токоведущие части; токоведущие части, доступные случайному прикосновению работающих.

6. ЭКОЛОГИЯ

На танкере «Tavrichesky Bridge» ежегодно замене подлежат около одной тысячи ламп типа ЛБ-40 и ЛБ-20. Как показывает опыт, достаточно часто, разгерметизация ламп, с утечкой ртутных паров происходит при замене вышедших из строя ламп.

Проблема утилизации люминесцентных ламп ЛБ, ЛД, ДРЛ, выработавших свой ресурс, весьма актуальна, так как в настоящее время этот вопрос не охвачен ни одним международным документом.

В [2] сказано, что люминофорный слой ламп содержит целый набор вредных элементов - свинец, стронций, бериллий, а также около 120 мг металлической, легко испаряющейся ртути. Пары ртути относятся к I классу отравляющих веществ и характеризуются высокой токсичностью [2].

По данным [2] одна люминесцентная лампа содержит от 70 до 120 мг ртути, поэтому общая масса ежегодно утилизируемой ртути с танкера может составлять 100 граммов. Предельно допустимая концентрация паров ртути в воздухе помещений составляет 10-5 мг/л [2]. Испарение такого количества ртути приведёт к загрязнению десяти миллионов кубических метров воздуха по ПДК.

При вдыхании паров ртути она концентрируется в мозге, возникают нервно-психические нарушения, головокружение и постоянные головные боли, а также снижается память, расстраивается речь, возникает скованность, общая заторможенность [3].

Отказ от эксплуатации ртутных ламп вызванных модернизацией системы освещения исключает вышеперечисленные факторы, влияющие на экипаж и окружающую среду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе дипломного проектирования выполнены расчёты по модернизации системы судового освещения. Замена ламп дневного освещения типа ЛБ40 и ЛБ20, а также ламп накаливания мощностью 40Вт и 60 Вт, светодиодными лампами позволит сократить мощность потребляемую системой судового освещения в пять раз.

Расходы, связанные с переоборудованием будут покрыты в первый же год эксплуатации экономией электрической мощности генерируемой на нужды системы судового освещения.

Актуальность темы обеспечивается вопросами экологии связанной исключением из эксплуатации ртутных ламп ЛБ40 и ЛБ20, а также с их хранением переработкой и утилизацией.

Вопросы эргономики и трудозатрат связанные с системой судового освещения уменьшают трудоёмкость работ, что в первую очередь диктуется большими сроками службы светодиодных ламп, а система встроенного контроля позволяет решать задачи непрерывного мониторинга системы судового освещения.

Рабочие функции, реализованные в драйверах освещения, позволяют определять исправность системы освещения по типам отказов «КЗ» или «Обрыв». Применение диммеров в системе судового освещения позволяет реализовывать функции управления по судовым силовым сетям освещения с использованием интерфейса RS-485, а обмен с удалёнными контроллерами обеспечивается по стандартному протоколу Modbus.

Все элементы, применённые в разработанной системе судового освещения, совместимы по требованиям SCSDA систем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Голубев Н.В. Проектирование энергетических установок морских судов. - Л.: Судостроение, 1980. - 312 с.

2. Зубрилов С.П. Косовский В.И. Охрана окружающей среды при

эксплуатации судов. -Л.: Судостроение, 1989.

3. http://www.phileds.com/products/lamp_emergency_lighting/ Светодиодные лампы.

4. Назаров А.В., Козырев Г.И., Шитов И.В., Обрученков В.П., Древин А.В., Краскин В.Б., Кудряков С.Г., Петров А.И., Соколов С.В., Якимов В.Л, Лоскутов А.И. Современная телеметрия в теории и на практике. Учебный курс. - СПб.: Наука и Техника. 2007.

5. Водовозов А.М. Микроконтроллеры для систем автоматики. - Вологда.: ВоГТУ, 2002. -128с.

6. Водовозов А.М. Цифровые элементы систем автоматики. Учебное пособие. - Вологда.: ВоГТУ, 2002.-110с.

7. Жадобин Н. Е., Крылов А. П., Малышев В. А. Элементы и функциональные устройства судовой автоматики. - СПб.: Элмор.1998.

8. Кузнецов С.В. Основы технической эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматизации: Учеб. для ВУЗов. - М.: Транспорт, 1991.

Размещено на Allbest.ru