CC BY
4UDC: 656.25(045)(575.1) EDN: https://elibrary.ru/dwaouv
BITTALIK VA IKKITALIK MANEVR SVETOFORLARI UCHUN MIKROPROTSESSORLI BOSHQARUV BLOKINI YARATISH
Ametova Elnara Kuandikovna1, Qudratov Javohir Bahodir o'g'li2
1texnika fanlari bo'yicha falsafa doktori (PhD), "Avtomatika va telemexanika" kafedrasi dotsenti, ORCID: 0000-0003-0872-3599, e-mail:
[email protected]; 2tayanch doktorant, ORCID: 0009-0005-3573-9811, e-mail: [email protected]
Toshkent davlat transport universiteti
Annotatsiya. Maqolada elektromagnit relelardan voz kechish, mikroelektron op-torelelar bilan almashtirilgan blok sxemasi tuzish, bittalik manevr svetoforlari uchun HMI mikroelektron elementlardan tashkil topgan mikroprotsessorli boshqa-ruv bloki ishlab chiqish masalasi ko'rib chiqilgan. Blokning sxematik diagramma-si tahlil qilindi hamda qaysi elementlarni qaysi mikroelektron qurilmalar bilan al-mashtirish kerakligi aniqlandi. 5 ta rele sxemani o'z ichiga olgan blokda relelar ish-chi holatga o'tishdagi toklarning harakatlanish yo'nalishi bo'yicha elektr zanjirlari o'rganildi. HMID blokidan quvvat oladigan tugmachali rele o'rniga blok ishlashini tahlil qilish hamda qabul qilingan oqim kuchini hisoblash ushbu sxemada PVG-612 tipidagi optoreledan foydalanish zarurligini ko'rsatdi. Izlanishlar natijasida ikkita DGU olish va blokning virtual modeliniyaratishga erishildi. Biz yaratayotgan blok temiryo'l teruvchiguruh bittalik va ikkitalik manevr svetoforlarini boshqaradi. Kalit so'zlar: temiryo'l avtomatikasi, telemexanika, elektromagnit rele, mexanik kontakt, blokli elektr-releli markazlashtirish, optorele, elektr zanjir, avtomatik tugmali rele, boshqaruv relesi, mikroprotsessorli tizim, mikroelektron, mikrokontroller, optojuftlik.
СОЗДАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ОДИНОЧНЫМИ И ДВОЙНЫМИ МАНЕВРОВЫМИ СВЕТОФОРАМИ
Аметова Эльнара Куандиковна1, Кудратов Жавохир Баходирович2
Доктор философии по техническим наукам (PhD), доцент кафедры «Автоматика и телемеханика»; 2базовый докторант
Ташкентский государственный транспортный университет
Аннотация. В статье рассматривается вопрос об отказе от электромагнитных реле, составлении блок-схемы с заменой на микроэлектронные оп-тореле, разработке микропроцессорного блока управления, состоящего из микроэлектронных элементов ИМ1 для одиночных маневровых светофоров. Была проанализирована принципиальная схема блока и определено, какие элементы следует заменить какими микроэлектронными устройствами. В блоке, содержащем 5 релейных цепей, были исследованы электрические цепи по направлению движения токов при переходе реле в рабочее состояние. Анализ работы блока вместо кнопочного реле, питающегося от блока ИМЮ, а также расчёт допустимой силы тока показали необходимость использования в этой схеме оптореле типа PVG-612. В результате исследований удалось получить два DGU и создать виртуальную модель блока. Созданный блок управляет как одиночными, так и двойными маневровыми светофорами. Ключевые слова: железнодорожная автоматика, телемеханика, электромагнитное реле, механический контакт, блочная электрическая релейная централизация, оптореле, электрическая цепь, автоматическое кнопочное реле, управляющее реле, микропроцессорная система, микроэлектроника, микроконтроллер, оптопара.
CREATION OF A MICROPROCESSOR-BASED CONTROL UNIT FOR SINGLE AND DOUBLE SHUNTING TRAFFIC LIGHTS
Ametova Elnara Kuandikovna1, Kudratov Javohir Bakhodirovich2
Abstract. The paper deals with the rejection of electromagnetic relays, drawing up a block diagram with replacement by microelectronic optorelays, development of a
H^TH6ocnHK^HTHpoBaHHe/citation: Ametova, E. K., & Kudratov, J. B. (2024). Creation of a microprocessor-based
control unit for single and double shunting traffic lights. (In Uzbek). Science and Innovative Development, 7(3), 73-80. 73
doctor of Philosophy in Technical Sciences (PhD), Associate Professor of the Automation and Telemechanics Department; 2Base Doctoral Student
Tashkent State Transport University
Kelib tushgan/Получено/ Received: 29.04.2024
Qabul qilingan/Принято/ Accepted: 24.05.2024
Nashr etilgan/ Опубликовано/Published: 28.06.2024
Kirish
O'zbekiston temiryo'llari avtomatika va telemexanika tizimida marshrutli releli markazlashtirish ko'p yillar davomida faol qo'llaniladi. Bu tizimda ko'p miqdorda elektromagnit relelardan foydalaniladi. Ko'plab rivojlangan davlatlar temiryo'l stansiyalarida mikroprotsessorli tizimlar ishlatilmoqda. Shu sababli rele ishlab chiqarishga bo'lgan ehtiyoj keskin kamaydi va zavodlarning aksariyat qismi o'z ish faoliyatini to'xtatgan. Releli elektr markazlashtirish mikroprotsessorli tizimlardan tizim tezligi nisbatan sekinligi, relelar o'lcham jihatdan mikroprotsessorli tizimlardan ko'ra ko'p joyni talab qilishi va signal uzatish turlari bilan farqlanadi. Maqolada blokli elektr markazlashtirish tizimi qurilmalari va aynan terish guruhi bloki HMI ko'rib chiqildi. Ushbu relelardan foydalanishni bekor qilish va ularning mikroelektron qurilmalarga almashtirilishi sababli marshrutli releli markazlashtirish bloklarida elektromexanik qurilmalar o'rniga mikroelektron qurilmalarni qo'llash imkoniyatini ko'rib chiqish masalasi dolzarb bo'lmoqda (Nikitin et al., 2013).
V.V. Sapojnikovning "Mikroprotsessorli markazlashtirish tizimlari" nomli kitobida (2008) mikroprotsessorli tizimlarning releli tizimlarga nisbatan bir qancha afzalligi va bu kabi tizimlarning qurilish arxitekturasi soddaligi samaradorligi yuqoriligi keltirilgan. Shuningdek, A. Albagul, V. Ifechi, V. Viswanathan, S. Rajeswari, Ramteke, D.Rotake va S. Karmore bittalik manevr svetoforlari uchun HMI mikroelektron elementlardan tashkil topgan mikroprotsessorli boshqaruv blokini ishlab chiqishga oid ilmiy tadqiqotlar olib borgan.
1-rasm. KDR relesi 2-rasm. PVG-612 opto parasi
Material va metodlar
Maqolaning maqsadi HMI blokidagi mavjud KDR (kodli rele) relelarini qisman optoreledan foydalangan holda, mikroelektron qurilmalarga almashtirish uchun algoritm tuzish masalasini ko'rib chiqishdir. Mexanik kontaktli elektromexanik relelardan foydalanishning bekor qilinishi, texnik savolning yechimi sifatida uning chulg'amlari va kontaktlarini optorelega
microprocessor control unit consisting of HMI microelectronic elements for single shunting traffic lights. The circuit diagram of the block was analyzed and it was determined which elements should be replaced by which microelectronic devices. In the block containing 5 relay circuits, the electrical circuits were investigated according to the direction of movement of currents when the relay transitions to the operating state. Analysis of the operation of the block instead of a push-button relay powered by the HMID unit, as well as the calculation of the allowable current intensity showed the necessity of using in this circuit an optorelay of the PVG-612 type. As a result of the research it was possible to obtain two DGUs and create a virtual model of the block. The created unit controls both single and double shunting traffic lights. Keywords: railway automation, telemechanics, electromagnetic relay, mechanical contact, block electric relay centralization, optorelay, electric circuit, automatic push-button relay, control relay, microprocessor system, microelectronics, microcontroller, optocoupler.
almashtirish taklif etildi. Almashtirishni amalga oshirish uchun blokning prinsipial sxemasi tahlil qilindi va algoritmlari tuzildi. Blokdagi har bir rele uchun algoritm blok-sxemasi va ishlash shartlari o'rganildi.
Shuni ham alohida ta'kidlash joizki, yangi va zamonaviy mikroprotsessorli markazlashtir-ish tizimlarini joriy etish har doim ham iqtisodiy samaradorlikni oshirmaydi, chunki bu turd-agi tizimlar tannarxi qimmatligi bois o'z-o'zini qoplashi uchun uzoq yillar talab etiladi. Bundan tashqari, amaldagi tizimni to'laligicha yangilashdan ko'ra, uning qismlarini ketma-ketlikda yan-gilab borish birmuncha osonroq va iqtisodiy samaraliroqdir. Elektromagnit relelardan voz ke-chish uchun ularning vazifasini to'liq bajara oladigan mikroelektron optorelelar va joriy blok sxemasi tuzib chiqilib, 2024-yilning 1-yarmida Toshkent davlat transport universiteti ilmiy laboratoriyasida virtual ko'rinishda sinov o'tkazildi va muvaffaqiyatli yakunlandi.
Tadqiqot natijalari
Amaldagi mexanik kontaktlarni optorelega almashtirish lozim. Foydalaniladigan optorele tipini aniqlash uchun bu optronning maksimal zarur kommutatsiya toki aniqlab olinadi. KDR1-200 rele chulg'ami knopkali rele zanjirining yakuniy elementi hisoblanadi. Ma'lumotnomaga ko'ra (Soroko & Rozenberg, 2000), rele chulg'ami 200 Om qarshilikka ega, ishga tushish toki esa 120 mA. Bu relelar zanjirida faqat bitta rele chulg'ami ishtirok etgan. Shuning uchun knopkali rele zanjiri kommutatsiyasi uchun 200 mA dan kam bo'lmagan kommutatsiya tokiga ega optron rele zarur.
Knopkali rele zanjiri 28, 29, 210 va 211 klemmalaridan boshlanadi. Quyida uning tokli qo'zg'alish zanjirlari ko'rib chiqildi. Quyidagi 4 ta zanjir bo'yicha KH relesi tokli holatga keladi. Elektr zanjirlar ixtiyoriy tanlangan (3-rasm). Knopkali releni qo'zg'atish 1-elektr zanjiri blokning 2-8 klemmasidan boshlanib, AKH relening ort kontaktlari orqali qo'zg'aladi. 2-elektr zanjiri blokning 2-9 klemmasidan boshlanib, ВП, HKH va AKH relelarining ort kontaktlari orqali 2-1 klemmaga tok yetib boradi va KH rele tokli holatga o'tadi. 3-elektr zanjiri blokning 2-11 klemmasidan boshlanib, HKH relening oldi va AKH relelarning ort kontaktlari orqali tok 2-1 klemmaga yetib borganda, KH relesi qo'zg'aladi.
— 9 г 10 -
RteHIHO RfeHH=1
1
1 r
Ugatish ^
(1-9)П HKH П МП n (1-1) = 1
(2-10) П НКН П МП П (1-1) = 1
(2-10) П AKH П (1-1) = 1
(1-7) П АКН П (1-1) = 1
(2-16) П КН П АКН П(1-1) = 1
(1-8) П КН П АКН П (1-1) = 1
(1-19) П НКН П КН П АКН П (1-1) = 1
4-rasm. HKH relening algoritm sxemasi va elektr zanjirlari
4-elektr zanjiri blokning 2-10 klemmasidan boshlanib, AKH relening old kontaktlari orqali tok 2-1 klemmaga yetib borganda, KH relesi qo'zg'aladi. Oxirgi elektr zanjir 3-zanjirdan biri ishga tushgandan keyin ishga tushib, KH releni tokli holatda ushlab turadi, ya'ni blokning 2-10 klemmasidan tok kirib, KH relening old kontakti orqali rele o'zini tokli
holatdan ushlab turadi. Bu holat 2-10 klemmadan ta'minot uzilmaguncha davom etadi. HKH rele qo'zg'alish zanjiri blokning 1-7, 1-8, 1-9, 1-19, 2-10 va 2-16 klemmalaridan boshlanib, 1-1 klemmaga tok oqib o'tishi orqali rele qo'zg'aladi. HKH relening tokli holatga kelishi 1-elektr zanjiri blokning 1-7 klemmasidan boshlanib, AKH relening ort kontaktlari orqali 1-1 klemmaga tok yetib borishi orqali HKH rele tokli holatga keladi. 2-elektr zanjiri blokning 1-8 klemmasidan boshlanib, KH va AKH relening ort kontaktlari orqali 1-1 klemmaga tok yetib borishi orqali HKH rele tokli holatga keladi. 3-elektr zanjiri blokning 2-16 klemmasidan boshlanib, KH old va AKH relening ort kontaktlari orqali 11 klemmaga tok yetib borishi orqali HKH rele tokli holatga keladi. 4-elektr zanjiri blokning 2-10 klemmasidan boshlanib, AKH relening old kontaktlari orqali 1-1 klemmaga tok yetib borishi orqali HKH rele tokli holatga keladi.
Zanjirlarning qay biri ishlashiga qarab, relening o'z kontakti orqali tokli holatni saqlashga intilish zanjirlari: a) 1-9 klemmadan boshlanib, HKH va МП old kontaktlari orqali 1-1 klemmasiga tok yetib borishi; b) 2-10 klemmadan boshlanib, HKH old va МП ort kontaktlari orqali 1-1 klemmaga tok yetib borishi; d) blokning 1-19 klemmasidan boshlanib, HKH oldi, KH, AKH relelarining ort kontaktlari orqali 1-1 klemmaga tok oqib o'tish holatlarida kuzatiladi (4-rasm).
(1-16) n KH n KHK П МГ = 1 (1-16) П КН П ВП П МГ = 1 (2-12) П ВП П КН П МГ = 1
— 6 —-
Rele ВП=0 Rele ВП=1
1
— 7-3 r
Tugatish
5-rasm. VP relening algoritm sxemasi va elektr zanjirlari
VP rele qo'zg'alish zanjiri blokning 1-17 va 2-12 klemmalaridan boshlanib, 1-14 klemmaga tok oqib o'tishi orqali rele qo'zg'aladi. VP relening tokli holatga kelishi zanjirlarini ko'rib chiqamiz. 1-elektr zanjiri blokning 1-16 klemmasidan boshlanib, KH va KHK relening old kontaktlari orqali 1-14 klemmaga tok yetib borishi orqali VP rele tokli holatga keladi. O'z kontakti orqali tokli holatni saqlashga intilish zanjirlari: a) elektr zanjiri blokning 1-16 klemmasidan boshlanib, KH va ВП relening ort kontaktlari orqali
1-14 klemmaga tok yetib borishi orqali bo'lsa; b) ikkinchi holat elektr zanjiri blokning
2-12 klemmasidan boshlanib, ВП old va KH ort kontaktlari orqali 1-14 klemmaga tok yetib borishi orqali sodir bo'ladi (5-rasm).
Qolgan yordamchi relelar zanjirlari kamroq bo'lib, ularda jarayon oddiyroq kechadi, ya'ni bitta elektr zanjirdan qo'zg'alib, tokli holatga keladi. Ishchi holatidan o'z kontakti ulanishi natijasida keyingi zanjir ulanishi rele Mnni tokli ishchi rejimda ushlab turadi. HM1 blokning 2-14 klemmasidan tok kelib, KHK relening old kontakti orqali tok 1-14 yetib borishi bilan MP rele ishga tushadi. 1-9 klemmadan kelib turgan ta'minotni MP rele o'z kontakti yordamida HKH relening ort kontaktlaridan o'tkazib, 1-14 klemmaga tok yetib borishi orqali o'zining ishchi holatini saqlashga intiladi va jarayon qaysi kontakt yoki ta'minot uzilishi sodir bo'lguncha davom etadi (6-rasm).
(2-14) n KHK П МГ = 1
(1-9) П МП П (НКН) П МГ = 1
— 4 —■- — 5-■-
Rele МП=0 Rele МП =1
Tugatish
6-rasm. MP relening algoritm sxemasi va elektr zanjirlari
6
BKM relesining ishga tushish jarayoni MP relening ishga tushishi kabi sodir bo'ladi. Bu rele ham bitta elektr zanjirdan qo'zg'alib, tokli holatga o'tadi. Keyin tokli ishchi holatidan o'z kontakti orqali boshqa zanjir yordamida rele BKM tokli ishchi rejimida ishlashda davom etadi. HM1 blokning 2-14 klemmasidan tok kelib, KH relesining old kontakti orqali tok 1-14 yetib borishi bilan BKM relesi ishga tushadi. KH relesining toksiz holatga o'tishi bilan blokning 2-12 klemmasidan kelib turgan ta'minot BKM relesining old kontakti va KH relening ort kontaktlari orqali tok oqib o'tishi, 1-14 klemmaga tok yetib borishi esa BKM relesi o'z tokli holatini saqlash zanjirini yuzaga keltiradi. Jarayon zanjirdagi kontakt yoki ta'minot uzilishi natijasida ochiq zanjir hosil bo'lguncha davom etadi (7-rasm).
Sinov natijalariga ko'ra, KDR turdagi relelar kontaktlarini PVG-612 turdagi optojuftliklar bilan almashtirish mumkinligi amalda isbotlandi va mikroelektron
qurilmalar asosida yaratilgan yangi blokning dasturiy ta'minoti hujjatlari olindi. Bu bittalik tizimi va manevr svetoforlari boshqaruvini o'z ichiga olgan olimlar va texnologlar uchun uzluksiz odam-kompyuter munosabatlari hamda xalqaro standartlarni qo'llab-quvvatlashni talab qiladi. Xususan, smart kontrakt protokoli, sensorga asoslangan avtomatlashtirilgan bloklovchi sistemalar, internet of things (IoT) va kommunikatsiya protokollari, algoritm va boshqa texnologiyalarga bu sohada katta e'tibor qaratilgan.
— 4 —1- - 5 —1-
Rele МП=0 Rele МП=1
(2-14) П KH n МГ = 1(2-12) П ВКМ П (КН) П МГ = 1
Tugatish
7-rasm. MP relening algoritm sxemasi va elektr zanjirlari
6
Yuqorida qayd etilgan ilmiy tajriba natijasi yuzasidan 2 ta dasturiy ta'minot patentlandi hamda O'zbekiston Respublikasining elektron hisoblash mashinalari uchun yaratilgan dasturlar va ma'lumotlar bazalarining huquqiy himoyasi to'g'risidagi "Temiryo'l avtomatikasi va telemexanikasida ikkita birlashgan manevr svetoforlarini boshqaruvchi terish guruhi mikroprotsessorli blokida KH relesi"ning №DGU-37139, "Temir yo'l avtomatikasi va telemexanikasi bittalik manevr svetoforini mikroprotsessorli boshqarish bloki KH relesining dasturiy ta'minotlari" № DGU-36073 olindi.
Xulosalar
O'tkazilgan tajriba va olingan xulosalarga asosan, releli turdagi bloklarni mikroprotsessorli elementlar bilan almashtirish mumkinligi bu turdagi zamonaviy bloklar o'zining bir qancha ustunliklari bilan sohada avtomatik jarayonlarni tezlashtiradi. Birinchidan, ular mantiqiy amallarni tezkor bajaradi; ikkinchidan, ular energiya tejamkor, uchinchidan esa bu turdagi zamonaviy bloklar mahalliylashgan, ya'ni mamlakatimiz hududida ishlab chiqariladi. Tabiiyki, bittalik va ikkitalik manevr svetoforlarini boshqaruvchi bloklarni yangi mikroprotsessorli bloklar bilan almashtirish stansiyalarda xizmat ko'rsatishni ancha soddalashtiradi.
REFERENCES
1. Azizov, A., & Ametova, E. K. (2023a). Metod matematicheskogo modelirovaniya organizatsionno-tekhnologicheskoy sistemy diagnostirovaniya mikroprotsessornykh blokov nabornoy gruppy zheleznodorozhnoy avtomatiki i telemekhaniki [Method of mathematical modeling of the organizational and technological system for diagnosing microprocessor units of the dialing group of railway automation and telemechanics]. (In Russian). Izvestia Transsib, 1 (53), 36-45.
2. Azizov, A., & Ametova, E.K. (2023b). Mikroprotsessornoye ustroystvo nabornogo bloka upravleniya svetoforami na stantsiyakh [Microprocessor device for dial-up control of traffic lights at stations]. (In Russian). Descendants of Muhammad al-Khorazmi, 116-122.
3. Azizov, A., & Ametova, E.K. (2023c). Model', algoritm i funktsionirovaniye mikroelektronnogo rele ri bloka UP-M [Model, algorithm and functioning of the microelectronic relay and UP-M block]. Descendants of Muhammad al-Khorazmi, 31-37. https://scholar.google.com/ citations=pubdate&citation_for_view= WHjjKOFINEC
4. Azizov, A., & Qudratov, J. (2022). Mikroelektron NPM-69 blokkini mikroprotsessor asosida dasturini va prinsipial sxemasini yaratish avfzalligi [The advantage of creating the program and principle scheme of the microelectronic NPM-69 block based on the microprocessor]. (In Uzbek). Development and Innovations in Science: Proceedings of the International scientific-inline conference, 22-25. Netherlands. https://doi.org/10.5281/zenodo.6376143
5. Interstate Council for Organization, Metrology and Standardization (1995). Dependability in technics. Dependability prediction. Basic principles (GOST 27.301-95). Minsk.
6. Nikitin, A.B., Kononov, V.A., & Lykov, A.A. (2013). Osnovy proektirovaniya elektricheskoy tsentralizatsii promezhutochnykh stantsiy (A.B. Nikitina, Ed.; 2nd ed., add. and process.). (In Russian). Moscow: Federal State Budgetary Educational Institution of Training and Methodological Center for Education in Railway Transport.
7. Qudratov, J. (2024). Temir yo'l avtomatika va telemexanika tizimi terish guruhining bittalik manevr svetoforlarini boshqarish mikroprotsessorli blok [Microprocessor unit for controlling single maneuvering traffic lights of the railway automation and telemechanics system dialing group]. (In Uzbek). Science and Technology in the Modern World, 18(25), 73-76. https://doi. org/10.5281/ zenodo.10897708
8. Sapozhnikov, V. V. (2008). Sistemy mikroprotsessornoy tsentralizatsii [Microprocessor centralization systems]. (In Russian). Moscow: Educational and methodological center for railway transport.
9. Soroko, V.I., & Rozenberg, E.N. (2000). Apparatura zheleznodorozhnoy avtomatiki i telemekhaniki (Vol. 2; 3rd ed.). (In Russian). Moscow: NPF «Planeta».
