Jerzy FRĄ CZEK Mieczysław STY PKA
PODSYSTEM STEROWANIA
ELEKTRONICZNEJ WAGI KOLEJOWEJ
Streszczenie. W referacie przedstaw iono podsystem sterowania ważeniem w chodzą
cy w skład elektronicznej, wielopom ostowej wagi kolejowej służącej do statycznych i dynam icznych pom iarów masy w agonów znajdujących się w składzie pociągu. Z ada
niem podsystem u je st grom adzenie próbek masy w agonów , dokonyw anie obliczeń i u- dostępnianie uzyskanych wyników.
CONTROL S U B S Y S T E M OF E L E C T R O N IC R A IL W E IG H IN G S Y S T E M
Sum m ary. This paper presents a w eighing control subsystem w hich is a part o f the electronic m ulti-platform rail w eighing system designed for static and dynam ic m easu
rem ent o f m asses o f cars in a draft. The task o f the subsystem is gathering the samples o f m ass m easurem ent, perform ing calculations and m aking the obtained results availa
ble.
1. WSTĘP
Podsystem sterow ania w ażeniem PSW je st jednym z elem entów elektronicznej, w ielopo
mostowej w agi kolejowej służącej do statycznych i dynam icznych pom iarów masy w agonów w składzie pociągu. Pom iary statyczne wykonywane są dla wagonu stojącego nieruchom o na pomostach wagi. Pom iary dynam iczne wykonywane są w czasie przejazdu pociągu przez w a
gę. Podstaw ow ym zadaniem podsystem u sterow ania je st grom adzenie próbek m asy odpow ia
dających poszczególnym w agonom w czasie pom iarów dynam icznych.
2. ELEMENTY UKŁADU WAGI
Rys. 1. poglądow o przedstaw ia główne elementy wagi i um iejscow ienie PSW w całym u- kładzie wagi.
66 J. F rączek , M . Stypka
RS 485
Rys. 1. Elektroniczna w aga kolejow a Fig. 1. E lectronic raił w eighing system
LI -L 3 pom osty pomiarowe F tensom etryczny czujnik siły C l - C I O czujniki położenia
A M X w zm acniacze pomiarowe
O CP układ obróbki sygnałów z czujników położenia
PC kom puter osobisty
PSW podsystem sterowania ważeniem.
( p a n e l: klawiatura, wyświetlacz)
Poszczególne elem enty układu pełnią następujące funkcje:
Pom osty pom iarow e LI - L3 w yposażone są w tory kolejowe umożliwiające przejazd po
ciągu i podparte są tensom etrycznym i czujnikami masy, po cztery czujniki na pom ost. Pomo
sty w raz z czujnikam i służą do przetworzenia wartości masy obciążającego je w agonu na sy
gnały elektryczne.
Sygnały elektryczne są doprowadzone do wzmacniaczy pomiarowych AM X, gdzie nastę
puje ich końcow a obróbka. Z każdym pomostem związany je st jeden w zm acniacz AMX.
W zm acniacze A M X dokonują pom iarów masy w sposób ciągły z częstotliw ością 4 Hz przy pom iarach statycznych lub 16 Hz przy pomiarach dynamicznych. W szystkie wzmacniacze A M X oraz układ PSW są połączone linią transm isyjną w standardzie RS 485. PSW na żąda
nie uzyskuje od poszczególnych wzmacniaczy wynik ostatnio wykonanego pomiaru.
Pom iar masy pojedynczego wagonu może być przeprowadzony tylko w sytuacji, gdy w szystkie osie m ierzonego w agonu znajdują się na jednym pomoście lub parze pomostów, oraz osie w agonów poprzedniego i następnego nie obciążają pomostu lub zestaw u pomostów, na których w ykonyw any je st pomiar. Przy pomiarach dynam icznych przedział czasu, w któ
rym zachodzi pow yższa sytuacja, nazywany je st oknem pomiarowym.
Podsystem sterow ania ważeniem wagonów wykorzystując czujniki położenia C l - CIO w yznacza opisane wyżej przedziały czasu, czyli okna pomiarowe. Próbki zebrane w tych przedziałach czasu służą do obliczania mas poszczególnych wagonów (w dynam icznym trybie pracy).
Układ O CP w stępnie przetw arza sygnały z czujników położenia. Do PSW są dostarczane sygnały inform ujące o w ykryciu przez czujniki osi pociągu oraz sygnały inform ujące o awarii czujników.
W zmacniacze A M X oraz układ PSW i O CP są fizycznie um ieszczone w jednej obudowie znajdującej się w bezpośredniej bliskości wagi.
Wyniki pom iarów pochodzące z PSW i wzmacniaczy AM X są przesyłane do zdalnego komputera PC przez łącze transm isyjne RS 485 przystosowane do przesyłania inform acji na odległość około 1 km. Z kom putera PC m ogą być przesyłane zlecenia do PSW.
O program owanie PSW zapew nia też obsługę panelu złożonego z klawiatury i w yśw ietla
cza, służącego do kontaktu z obsługą wagi.
3. USTALANIE M A SY W AGONÓW
W obu trybach pracy statycznym i dynam icznym układ PSW z częstotliw ością 4 lub 16 Hz odpytuje w szystkie w zm acniacze pom iarowe uzyskując ostatnio zm ierzone wartości m asy na poszczególnych pom ostach.
W trybie statycznym dalsze funkcje PSW sprow adzają się do obliczania wynikowej masy, wyświetlania jej na w yśw ietlaczu i przesłania informacji do kom putera zdalnego.
W trybie dynam icznym PSW wyznacza w spom niane w poprzednim punkcie okna pom ia
rowe. Próbki m asy zebrane w czasie trw ania okien pom iarowych są grom adzone. Jeżeli w czasie przejazdu w agonu przez pom osty wagi pow stanie więcej niż jedno okno pom iarowe, to dla każdego z okien próbki są grom adzone oddzielnie. Po zakończeniu przejazdu wagonu przez w agę zebrane próbki masy są opracowywane. Uzyskane wyniki są odsyłane do zdalnego komputera PC i w yprow adzane na wyświetlacz.
W przypadku pow stania więcej niż jednego okna pom iarowego wybierane je st to okno, na podstawie którego obliczona będzie masa wagonu. Kryterium wyboru je s t najw iększa ilość próbek zebranych w oknie. Kryterium może też być rozrzut wartości próbek. M ożna też obli
czać m asę w agonu na podstaw ie próbek zebranych w dwóch lub trzech oknach pom iarowych.
W trybie dynam icznym proces grom adzenia próbek w oknach pom iarow ych i obliczania masy je s t prow adzony dla każdego wagonu w składzie przejeżdżającego przez w agę pociągu.
4. R EA LIZA CJA UK ŁADU
Układ PSW został zbudow any w oparciu o m ikroprocesor SAB 80C166 [1]. Program w y
konywany przez m ikroprocesor pełni funkcje identyfikacji w agonów, ustalania okien pom ia
rowych oraz funkcje kom unikacyjne.
4.1. Identyfikacja w agonów
Identyfikacja w agonów je st przeprow adzana na podstawie sygnałów z dw óch pierw szych czujników położenia znajdujących się przed wjazdem na wagę. Identyfikacja sprow adza się do ustalenia, czy kolejny wagon m a dwie czy cztery osie (om awiany układ uw zględnia tylko wagony dw u- i czteroosiow e).
68 J. F rączek, M . Stypka
D odatkow o w czasie identyfikacji wynaczana je st prędkość i przyspieszenie wagonu.
W ielkości te m ają tylko znaczenie pom ocnicze, służą do kontroli, czy nie zostały przekroczo
ne w arunki eksploatacji wagi. W ystępuje tu różnica w stosunku do poprzedniej wersji układu [2], gdzie pom iary identyfikacyjne polegały głównie na wyznaczeniu zestawu pom ostów, na których będzie w ykonyw any pomiar masy wagonu. W tym celu na etapie identyfikacji doko
nywano pom iarów odległości między osiami każdego mierzonego w agonu i w agonów są
siednich. Pom iary te przy nierównomiernej prędkości pociągu mogły być obarczone znacz
nym błędem . Ponadto nie było m ożliwe grom adzenie próbek z więcej niż jednego okna po
m iarowego.
4.2. U stalanie okien pomiarowych
Zadanie polega na ustaleniu m omentów, w których należy rozpoczynać i kończyć groma
dzenie próbek masy danego wagonu, czyli wyznaczaniu okien pomiarowych. Zadanie to wy
konyw ane je st na podstaw ie sygnałów z czujników położenia (rys. 1). Sygnał z czujnika poło
żenia oznacza, że oś wagonu znalazła się bezpośrednio nad czujnikiem. Zliczanie osi wykry
tych przez poszczególne czujniki przy znajomości ilości osi poszczególnych w agonów pozwa
la na jednoznaczne ustalenie położenia wagonów na pom ostach wagi. Algorytm ustalania o- kien pom iarow ych w ym aga podania ilości osi lokomotywy przed rozpoczęciem pom iarów w trybie dynam icznym .
4.3. Funkcje kom unikacyjne
U kład PSW obsługuje dwie linie transm isyjne w standardzie RS 485. Jedna z nich służy do kom unikacji ze w zm acniaczam i AMX. Podstawowym zadaniem linii je st um ożliw ienie uzy
skiw ania od w zm acniaczy wartości zm ierzonych próbek masy. Dodatkowo PSW w ym ienia ze w zm acniaczam i zlecenia sterujące i informacje diagnostyczne. PSW pośredniczy też w prze
kazyw aniu zleceń od kom putera PC do wzmacniaczy.
Druga linia transm isyjna służy do kom unikacji z kom puterem PC. Kom puter m oże się znajdow ać w odległości około 1 km od układu wagi. Do komputera są odsyłane wyniki po
miarów, a odbierane zlecenia sterujące pracą układu pom iarowego wagi.
5. TESTO W A N IE U KŁA DU
U kład PSW był testow any laboratoryjnie w układzie ze wzm acniaczam i AM X, na których w ejścia podano sygnały elektryczne odpowiadające sygnałom z pom ostowych czujników siły.
N a w ejścia przeznaczone dla czujników położenia podawano ciągi sygnałów z symulatora odpow iadające tym, które wytwarzałby pociąg przejeżdżający przez pomosty wagi. Symulator działa pod kontrolą program u pracującego na PC. Urządzenie umożliwia sym ulowanie prze
jazd ó w dow olnych składów pociągów z różną prędkością stałą lub jednostajnie przyspieszo
ną.
LITERATURA
1. Microcomputer C om ponents U ser’s M anual, Siemens AG 1990.
2. Frączek J., Stypka M., Barna G., Elektroniczna waga kolejowa. Podsystem sterow ania pro
cesem w ażenia, Mat. Konf. „Pojazdy Szynowe” , Poznań - Rydzyna 1996.
Recenzent: Dr hab.inż. Janusz Dyduch Prof. Politechniki Radomskiej
Abstract
This paper presents a w eighing control subsystem w hich is a part o f the electronic multi - platform rail w eighing system designed for static and dynam ic m easurem ent o f m asses o f cars in a draft.
The m ain task o f the subsystem in dynam ic m easurem ent is determ ining tim e intervals, during which m ass m m easurem ent o f particular cars should be perform ed. M ass signal sam ples obtained from the m easurem ent subsystem during these tim e intervals are gathered. Then calculations are perform ed and obtained results are transferred to remote PC com puter and to a local display.
Special sim ulator o f position sensors signals is used for testing the subsystem.
