Замена системы управления эскалатора метро на микропроцессорную: проект ТП и что проверит эксперт

Замена релейно-контакторной схемы тоннельного эскалатора на микропроцессорную систему управления с частотным преобразователем меняет главное — то, как машина решает, когда ей остановиться. Поэтому такой проект проходит экспертизу промышленной безопасности, а эксперт смотрит в нём не на красоту шкафа, а на то, что произойдёт с пассажирами при отказе контроллера, пропадании питания или ошибке в программе.

Типичная ситуация: подрядчик привозит готовый шкаф управления, называет работу «заменой электрооборудования» и обещает уложиться в окно закрытия выхода. Через месяц выясняется, что проекта техперевооружения нет, алгоритм работы защит никто не описал, а без положительного заключения эскалатор пускать нельзя. Окно закрытия растягивается, станция работает с ограничениями.

Почему это техническое перевооружение

В Федеральном законе № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» техническое перевооружение прямо включает автоматизацию опасного производственного объекта или его частей, а также модернизацию и замену применяемых технических устройств. Перевод управления эскалатором на программируемую логику — ровно этот случай. Статья 8 закона требует вести техперевооружение по документации, которая прошла экспертизу промышленной безопасности, если она не входит в состав проектной документации, проверенной государственной экспертизой.

Технические требования к эскалаторам задают федеральные нормы и правила «Правила безопасности эскалаторов в метрополитенах», утверждённые приказом Ростехнадзора от 03.12.2020 № 488. Где проходит граница между ремонтом и техперевооружением для других работ — замены привода, ступеней, металлоконструкции, — разобрано в отдельном материале о техперевооружении эскалаторов метрополитена. Здесь — только система управления.

Что меняется при переходе с реле на контроллер

• логика пуска, остановки и блокировок переезжает из жёстко смонтированной схемы в программу;
• асинхронный двигатель получает частотный преобразователь: плавный разгон, режим пониженной скорости или ожидания при отсутствии пассажиров;
• появляются самодиагностика, журнал событий и передача данных в диспетчерскую;
• часть сигналов от датчиков идёт не на реле, а на входы контроллера.

Каждый из этих пунктов даёт выгоду в эксплуатации и одновременно новый вид отказа, которого у релейной схемы не было. Проект обязан показать, что эти отказы не приводят к опасному состоянию.

Что эксперт проверит в проекте

Устройства безопасности не зависят от программы

Первый вопрос эксперта: что будет, если контроллер завис или выдал неверную команду. Правильный ответ проекта — выключатели безопасности разрывают цепь питания привода и тормоза аппаратно, а контроллер только фиксирует факт срабатывания и пишет его в журнал. Если какая-то функция безопасности всё же реализована программно, проект должен обосновать надёжность этого решения: применение контроллера, предназначенного для функций безопасности, резервирование каналов, самоконтроль, соответствие стандартам функциональной безопасности программируемых систем. Фраза «защиты реализованы в ПЛК» без такого обоснования — почти гарантированное замечание.

Контроль скорости и реверса

Самый опасный сценарий для тоннельного эскалатора — самопроизвольный реверс гружёного полотна, работающего на подъём, и неконтролируемый разгон на спуске. С частотным преобразователем появляется соблазн доверить контроль скорости самому преобразователю. Эксперт будет искать независимый датчик скорости и направления, который отключает привод и накладывает тормоза вне зависимости от состояния преобразователя, а также описание реакции системы на расхождение заданной и фактической скорости.

Тормоза при потере питания

Рабочий и аварийный тормоза должны срабатывать при снятии напряжения, без участия контроллера и без запаса энергии в самой системе управления. В проекте проверяют, не удерживает ли источник бесперебойного питания контроллера цепь растормаживания, как ведёт себя преобразователь при провале сети и рекуперации, какой тормозной путь получается с учётом нового закона разгона и торможения.

Диспетчерская и противопожарная защита станции

Диспетчеризация — это не только экран с состоянием эскалаторов. Проект должен определить, какие команды допустимы с пульта диспетчера, а какие только по месту, как передаются сигналы о срабатывании защит и неисправностях. Отдельно — связь с системами противопожарной защиты станции: режим эскалатора при пожаре задаётся сценарием эвакуации станции, и проект обязан показать, что сигнал от этих систем принят, отработан и при этом не отключает устройства безопасности.

Резервирование и обходные режимы

Эксперт проверит резервирование питания цепей управления и ответственных датчиков, а если предусмотрен обходной режим работы без преобразователя или с ограниченной функциональностью — что в нём сохраняются все защиты. Ремонтный режим с пульта наладчика тоже должен быть описан: кто и как его включает, что при этом блокируется.

Испытания после монтажа

В составе документации нужна программа и методика испытаний: проверка каждого устройства безопасности имитацией срабатывания, тормозного пути с нагрузкой, контроля скорости и реверса, отключения питания, передачи сигналов в диспетчерскую и противопожарную систему. После этого эскалатор проходит техническое освидетельствование по федеральным нормам и только потом пускается в работу.

Функция	Что должно быть в проекте	Частый пробел
Цепь безопасности	Аппаратное отключение привода и тормоза, контроллер — только регистрация	Защиты заведены только на входы ПЛК
Скорость и направление	Независимый датчик, реакция на расхождение	Контроль отдан частотному преобразователю
Тормоза	Срабатывание при снятии питания, расчёт тормозного пути	Не учтён новый закон торможения
Противопожарная защита	Сигналы, приоритет, режим по сценарию станции	Сценарий не согласован с эксплуатацией станции
Программное обеспечение	Версия, описание алгоритмов, порядок изменения	«Прошивка поставщика» без описания

Прошивка без документации и импортные контроллеры

Отдельный риск — программа как чёрный ящик. Поставщик шкафа передаёт скомпилированную прошивку, алгоритмы работы защит нигде не описаны, изменить логику без производителя невозможно. Для эксперта это значит, что проверить функции безопасности по документации нельзя. Минимум, который стоит требовать от подрядчика до экспертизы:

• описание алгоритмов всех функций, связанных с безопасностью, в объёме, достаточном для проверки;
• фиксацию версии программного обеспечения в проекте;
• порядок внесения изменений в программу и указание, какие изменения затрагивают функции безопасности;
• документы, подтверждающие соответствие применённых контроллеров, преобразователей и датчиков;
• запас комплектующих и план на случай прекращения поставок.

С импортными контроллерами вопрос стал практическим: поставщик ушёл, сервисной поддержки нет, аналог приходится подбирать на ходу. Замена контроллера на другую модель в ходе реализации — это изменение документации на техперевооружение, и по статье 8 116-ФЗ такие изменения тоже проходят экспертизу. Лучше заложить совместимые решения в проект сразу, чем проходить экспертизу повторно в разгар монтажа.

Как не потерять время на экспертизе

Большинство раундов замечаний по системам управления вызвано не ошибками, а тем, что эксперт не может найти ответ в документации. Три вещи сокращают переписку сильнее всего: функциональная схема цепи безопасности с явным разделением аппаратной и программной части, таблица функций безопасности в формате «функция — датчик — исполнитель — реакция — способ проверки» и согласованный со службой станции сценарий взаимодействия с противопожарной защитой.

Когда проект готов, а сроки закрытия выхода уже поджимают, главная задача — быстро найти эксперта именно с областью Э14.3 и не терять дни на замечания по телефону. Для этого в НПИ «Недра» работает сервис «Блиц-эксперт»: вы выбираете объект экспертизы ТП и область Э14.3, загружаете документацию и сами предлагаете цену. Заявку сразу видят все аттестованные по этой области эксперты, в работу её берёт первый, кого устраивают условия. Договор подписывается в личном кабинете, оплата двумя частями по 50%, замечания и исправленные разделы ходят внутри заявки без ограничения числа раундов, а заключение приходит с электронной подписью. Срок — от одного дня, если документация собрана без пробелов, описанных выше.

Фото: m01229, Flickr, CC BY 2.0