Ebilock-950

Автоматизированное рабочее место электромеханика

FEU951 - АРМ электромеханика представляет собой программное обеспечение, предназначенное для управления, наблюдения за работой, обнаружения неисправностей и тестирования центральногр процессора IPU.

При запуске программы FEU появляется диалог приветствия (если была произведена соответствующая установка программы). В противном случае АРМ электромеханика запускается простым открытием окна FEU. Для просмотра информации о программе пользователю необходимо нажать кнопку About FEU (О программе FEU). При этом запускается диалог About FEU. Для открытия окна FEU необходимо нажать кнопку Continue (Продолжение). Для прекращения работы и выхода из программы FEU необходимо нажать кнопку Exit (Выход) [3].

Для начала работы с программой FEU необходимо выполнить следующую последовательность действий:

из панели инструментов запустить диалог Add IPU (Добавление IPU) и добавить соответствующий центральный процессор в перечень IPU (если это необходимо);

из перечня IPU на панели инструментов FEU выбрать (путем нажатия на кнопку) нужный IPU и открыть окно этого центрального процессора;

из окна выбранного IPU установить связь между IPU и FEU путем нажатия кнопки Connect (Соединить).

Если IPU и FEU не были предварительно подготовлены к работе, то необходимо передать системные файлы в EPU и вспомогательные файлы от IPU к FEU, использовав диалог File Transfer. (Передача файлов).

Каждый IPU имеет сокращенное название и индивидуальный IP адрес.

Пользователь вводит имя IPU и IP (Internet protocol) адрес; выбирает тип Ebilock, а также производит выбор стороны ЦП (какой процессор левый или правый будет работать в оперативном режиме, а какой - в резерве). Если это необходимо, пользователь изменяет путь к вспомогательному файлу. Данная опция может быть установлена в окне настроек FEU. Пользователь вводит свое идентификационное имя и пароль. По его желанию, ввод пароля может быть отложен до момента доступа к центральному процессору.

Кнопки в диалоге имеют функциональное значение, соответствующее надписи:

Для очистки окна необходимо нажать кнопку Clear (Очистить);

Для добавления центрального процессора и очистки окна, необходимо нажать кнопку Add Another. (Добавить еще);

Для добавления центрального процессора и выхода из этого окна, необходимо нажать кнопку ОК. На рисунке 2.4 показано окно добавления ЦП в перечень IPU.



Рисунок 2.4 - Окно для добавления центрального процессора в перечень IPU

На рисунке 2.5 показано окно для удаления ЦП из списка IPU.

Рисунок 2.5 - Окно для удаления ЦП из перечня IPU

Используя это окно, можно удалить центральный процессор из перечня IPU, выбрав (путем нажатия) необходимый IPU из представленного перечня. В окне будут представлены IP адрес, имя пользователя, путь к вспомогательному файлу, тип Ebilock и сторона ЦП (левая или правая). Для удаления выбранного IPU необходимо нажать на кнопку Delete (Удалить). Это необходимо, когда IPU отсоединен.

Окно настройки FEU используется для просмотра и установки свойств FEU. Оно содержит четыре листа. Первый лист содержит информацию общего характера и не позволяет ее изменять.

Второй лист содержит дополнительную информацию и позволяет изменить режим запуска программы.

Третий лист позволяет настроить функции авторизованного доступа для различных функций программы.

Четвертый лист позволяет изменить параметры буферов, включить режим автоматической подготовки дампов (записи содержимого оперативной памяти в дисковый файл для последующего анализа) при завершении программы.

Окно настройки FEU используется для просмотра и установки свойств FEU. Окно сигналов о неисправностях (алармов) предназначено для просмотра и удаления алармов ото всех IPU. Информация, содержащаяся в окне: общее количество алармов. количество алармов в состоянии "active"n максимальное количество алармов. Максимальное количество алармов устанавливается в настройках FEU. Алармы представлены в окне в хронологическом порядке. Входящие алармы отображаются динамически (если IPU подсоединен). На рисунке 2.6 показано, как выглядит главное окно IPU.



Рисунок 2.6 - Главное окно IPU

Если центральный процессор IPU не подсоединен к АРМу электромеханика, в окне появится только надпись NOT CONNECTED (не подсоединен).

2.3 Компьютер централизации «Ebilock-950»

Основу МПЦ составляет центральное процессорное устройство IPU950 (компьютер обработки зависимостей) с тремя процессорами, один из которых служит для выполнения небезопасных функций и два - для выполнения безопасных функций (рисунок 2.7). К безопасным функциям относятся:

управление входными данными;

обработка зависимостей;

управление выходными данными.

Для повышения коэффициента готовности системы, компьютер горячего резерва может заменить рабочий компьютер в случае обнаружения его неисправности.

Структура процессорного устройства IPU950 включает в себя: системные аппаратные средства (ILC951), системное программное обеспечение (OS950), программное обеспечение сервисного процессорного устройства (SPU950), программное обеспечение безопасного процессорного устройства (FSPU950), программное обеспечение модуля ввода/вывода (IOМ950), программное обеспечение для конфигурирования и настройки центрального процессора IPUTools950 и программное обеспечение для тестирования и отладки центрального процессора IPUTestEnv950.

Логика централизации представляет собой пакет программного обеспечения, содержащий правила централизации и специфический для каждой из станций состав оборудования и таблицу маршрутов.

Рисунок 2.7 - Конфигурация IPU

На рисунке 2.8 показана схема процессорного устройства.



Рисунок 2.8 - Схема процессорного устройства

На рисунке 2.9 схематически показан вид шкафа спереди с аппаратурой Ebilock 950 (комплектация: 2 комплекта Ebilock 950).

Параметры:

вес:

центральное процессорное устройство - 16 кг, полностью укомплектованный шкаф - 200 кг.

размеры: ширина 600 мм, глубина 600 мм,

высота для внутреннего монтажа 1800 мм, высота 2000 мм. Передняя часть шкафа закрывается дверью. Ввод кабелей в шкаф - через низ шкафа.

Напряжение питания: 220 В; 50 Гц - одна фаза 3-х фазного напряжения 380 В (в шкаф подаётся 3 фазы+0+PE).

Потребляемая мощность - 500 Вт. (2 комплекта).



Рисунок 2.9 - Шкаф с центральным процессором Ebilock 950

Все блоки, размещаемые в шкафу, соединяются с общей точкой заземления гибким медным проводом (типа «экран») сечением не менее 10 мм2. Общая точка заземления шкафа соединяется медным проводом сечением не менее 25 мм2 с общей заземляющей магистралью здания.

Для обеспечения функционирования системы Ebilock 950 необходима подводка и подключение следующих внешних кабелей:

- сеть переменного тока 380 В (ЗФ+О+РЕ), 50 Гц (например, кабель типа ВРГ сечением 2,5мм2);

Все блоки, разметаемые в шкафу, соединяются с общей точкой заземления гибким медным проводом (типа «экран») сечением не менее 10 мм2. Общая точка заземления шкафа соединяется медным проводом сечением не менее 25 мм2 с общей заземляющей магистралью здания.

Для обеспечения функционирования системы Ebilock 950 необходима подводка и подключение следующих внешних кабелей:

сеть переменного тока 380 В (ЗФ+О+РЕ), 50 Гц (например, кабель типа ВРГ сечением 2,5мм2);

постовые кабели петель связи с объектными контроллерами (типа КВПЭФ 4x2x0,5);

связь с АРМ дежурного по станции;

связь с АРМ дежурного электромеханика.

Связь с АРМ ДСП осуществляется по асинхронному, последовательному каналу с использованием интерфейса RS-232C. Физически это четырёхпроводный кабель. При этом существует ограничение по дальности связи - не более 15м. Связь с АРМ ДСП возможно осуществить с помощью локальной сети ETHERNET. При этом дальность связи составляет не более 100м.

Кроме того должна быть предусмотрена возможность подключения АРМ дежурного по станции к локальной вычислительной сети.

Связь с АРМ дежурного электромеханика осуществляется по локальной вычислительной сети. Ограничения по дальности связи определяются топологией локальной вычислительной сети.

Аппаратные средства системы IPU950 являются отдельным продуктом под названием ILC951.

ILC951 состоит из модулей, установленных в 19-ти дюймовый корпус, содержащий пассивную объединительную плату для межмодульной связи и распределения питания. IPU950 занимает левую и правую половины корпуса. Модули устанавливаются парами, и каждый модуль является частью IPU950. Максимальный вес IPU950 составляет 16 кг.

На рисунке 2.10 приведена компоновка системы ILC951 с максимальным количеством модулей, которые могут быть использованы.

Объединительная плата состоит из двух отдельных плат. Одна используется для безопасности, синхронизации по двойному каналу, межмодульной связи, подводке питания и заземления, а также для одной из трех связей между платами IOM. Вторая плата используется для двух оставшихся связей между платами IOM.

Функции объединительной платы:

распределение питания между модулями;

раздельное питание левой и правой половины IPU950;

распределение сигналов в пределах каждой половины IPU950;

внутренняя шина;

соединения между платами IOМ;

распределение сигналов между половинами IPU950;

индикация работа/горячий резерв;

синхронизация реального времени;

взаимодействия двойного канала;

линия идентификации;

идентификатор положения плат.

Рисунок 2.10 - Схема продукта ILC951



Модуль питания имеет следующие характеристики:

Позиции размещения: С1/С2 (левая половина),

С13/С14 (правая половина);

Входное напряжение: 110-240 В; 50 Гц (85-265 В/42-62 Гц);

Выходное напряжение: +5В/10 А; +12 В/3,0 А; -12В/0,5 А.

Выходное напряжение имеет защиту от короткого замыкания. Индицируется пропадание выходного напряжения. Имеется согласующий резистор на межмодульной шине. Имеется защита от высокой температуры и электромагнитного воздействия. Поддержка в течение 30мс выходного напряжения при пропадании входного.

Индикация: три зеленых светодиода на лицевой панели горят, если система работает, и показывают, что напряжения +5В, +12В и -12В находятся в заданных пределах.

Для изменения подающегося напряжения необходимо убедиться, что кабель питания отсоединен, и в маленьком окошке на разъеме посмотреть на текущую установку, которая может быть 115 или 230 вольт. Для изменения установки напряжения нужно осторожно открыть крышку, используя тонкую отвертку, и поднять ее вверх. С помощью отвертки повернуть селектор так, чтобы была видна необходимая величина напряжения. Аккуратно закрыть крышку, и убедиться, что в окошке видна правильная величина напряжения. Для второго модуля питания должна быть повторена та же операция.

На рисунке 2.11 показана схема объединительной платы.



Рисунок 2.11 - Схема объединительной платы

DEM (дисковый и сетевой модуль) состоит из двух отдельных подсистем: подсистема сетевого интерфейса и подсистема жесткого диска. Эти подсистемы не могут работать в расширенном диапазоне температур, выходящем за пределы +5°С-+40°С. Подсистемы контролируются сервисным устройством IPU950.

Позиции размещения: СЗ (левая половина), С12 (правая половина).

В DEM включена микросхема сетевого контроллера. Разъем AUI (15-ти контактный) предназначен для подключения системы с помощью, например, витой пары к различным внешним устройствам. Разъем BNC используется для подключения с помощью коаксиального кабеля устройств, расположенных в том же помещении.

В одно и то же время может использоваться только один из разъемов. Сетевой разъем используется для подключения к системе IPU950 АРМа ШН (FEU), а на этапе разработки - в общую сеть предприятия. Разъем может также использоваться для подключения к системе АРМа ДСП (COS).

DEM также содержит SCSI контроллер, внутренний жесткий диск и внешний SCSI разъем, на который можно подключить до 5 различных SCSI- совместимых устройств, например: жесткие диски, CD-устройства и ленточные накопители.

СРМ (модуль центрального процессора) состоит из трех одинаковых процессоров Motorola 68030 с тактовой частотой 32 МГц с межмодульной шиной и двух интерфейсов двойного канала.

Три процессора на плате СРМ называются: безопасный процессор А (FSPA), безопасный процессор В (FSPB) и сервисный процессор (SPU).

Безопасные процессоры выполняют все правила централизации, а сервисный процессор отвечает за операции ввода/вывода и управления.

Позиции размещения: С4 (левая половина), С11 (правая половина).

На передней панели расположены четыре индикатора:

RUN (система работает) - зеленый. Указывает, что сервисный процессор работает;

ONL (эта половина в рабочем режиме) - зеленый. Горит, когда данная половина находится в рабочем режиме. Не горит при загрузке программ;

SRV (сервисный режим работы) - желтый. Показывает, что этот модуль работает в сервисном режиме;

- ERR (сбой/неисправность) - красный. Этот индикатор горит в том случае, когда один или более процессоров в модуле не работает в данный момент. Следовательно, если индикатор горит, то какой-то процессор обнаружил сбой/неисправность.

Опишу работу процессорного устройства. Передача между центральным процессорным устройством централизации (IPU) и объектными контроллерами производится через концентраторы информации, которые подключаются к шине ввода/вывода компьютера через петли связи. Центральное процессорное устройство и концентраторы информации соединяются между собой последовательно при помощи металлического или волоконно-оптического кабеля через встроенные в них модемы. Обмен информацией между компьютером и концентраторами производится последовательной передачей.

Телеграммы к объектам, в основном, содержат информацию управления, например: изменить положение стрелки или открыть светофор на разрешающее показание. Эта информация является результатом обработки данных о зависимостях между объектами и поэтому должна быть безопасной.

Для обеспечения безопасности программная секция зависимостей системы разделена на две части, А и В, каждая из которых обрабатывает зависимости. Каждая из этих двух частей использует свой собственный формат данных и вырабатывает свои собственные приказы, которые передаются на объектные контроллеры. Эти приказы затем сравниваются между собой объектными контроллерами. То есть в системе используется диверсифицированное программирование. Программы А и В независимы друг от друга. Для этого они разрабатываются двумя отдельными группами программистов. Для обеспечения аппаратной безопасности программы А и В обрабатываются разными процессорами.

АРМ ШН подсоединяется к IPU950 и обеспечивает взаимодействие электромеханика с системой.

АРМ ШН представляет собой экранное приложение, работающее на персональном компьютере и использующее сетевое взаимодействие.

Аппаратные и программные требования:

Pentium 133 MHz, 32 Mb RAM, 1 Gb жесткий диск, CD-ROM и/или накопитель ZIP;

операционная система Windows NT 4.0 должна поддерживать взаимодействие по протоколу TCP/IP и иметь стандартные программы ftp и telnet для связи с IPU950;

- стандартная сетевая карта, поддерживаемая операционной системой, для взаимодействия между АРМом и системой.

Возможно три способа подключения АРМа к системе через плату DEM:

используя AUI разъем. Разъем в системе IPU950 - типа DB15 с гнёздами;

используя коаксиальный кабель. Используется разъем BNC, 3 Т-образных разветвителя и две 50-омные заглушки;

используя адаптер. Данный способ используется для соединения оборудования, например, витой парой. В этом случае на AUI разъем устанавливается переходной адаптер.

Коаксиальный кабель является наименее чувствительным к электрическим воздействиям и может использоваться для подключения АРМа ШН. Имеется возможность подключать АРМ ШН, используя терминальный сервер.

Разъём AUI используется на этапе разработки и для подключения к внутренней сети Общества.

АРМ ШН главным образом используется для ведения журналов и записи сигналов извещения о сбоях и неисправностях.

АРМ ШН также имеет следующие возможности:

индикация ошибочных сообщений. Сбои/неисправности и сообщения об ошибках показываются в окне журнала. Поддерживается два типа журнала - системный журнал и журнал безопасности. Для удобства просмотра существует возможность выбора временного интервала;

контроль состояния напольных объектов. В окне журнала водится состояние выбранного объекта. Имеется возможность сортировки объектов;

контроль состояния подключенных систем, т.е. АРМ ДСП, объектные контроллеры;

печать сбоев/неисправностей. АРМ ШН может печатать любую выделенную информацию;

анализ журналов;

запись загрузочных файлов в IPU 950 при изменениях зависимостей.

АРМ ДСП может быть представлено как средство взаимодействия между дежурным и системой IPU950 и, следовательно, напольным оборудованием, для управления пропуском поезда. АРМ может быть как локальным, т.е. располагаться на станции, так и удаленным, например, при диспетчерской централизации.

АРМ ДСП может:

устанавливать маршруты для пропуска поездов, задавать команды и получать индикацию от напольного оборудования;

обеспечить обработку поступающих сбоев/неисправностей и событий.

Для загрузки программного обеспечения и настройки системы используется удаленный терминал или его эмулятор. Терминал подключается к разъему AUX 1 на плате СРМ.

Используется соединительный кабель, входящий в поставку системы.

При соединении используются следующие параметры: скорость 9600 бод, 1 стоповый бит, без четности и программного контроля (XON/XOFF).

Расстояние между системой и терминалом не должно превышать 15 метров.

Имитатор станции подключается к платам ЮМ тестируемого IPU950 для имитации различных ситуаций на напольном оборудовании (т.е. на объектных контроллерах) и прохождении поезда по станции.

Имеется возможность проимитировать следующее:

отключение объекта;

изменение состояния объекта;

разделение петли связи;

контроль состояния объектных контроллеров и концентраторов - сбои/ неисправности, связь и др.;

неправильный адрес, данные и контрольная сумма в телеграммах;

прохождение поезда по станции.

Внешнее устройство CD-ROM (например, NEC CDR-3460A или аналогичный ему) может подключаться к SCSI порту на плате DEM системы. Операционная система может быть перенесена с компакт диска в систему IPU950.

Анализатор линии является стандартным измерительным устройством, используемым во время поиска неисправности при передаче информации:

контроль содержания при преобразовании сообщения;

тестирование специальных команд;

измерение битовых ошибок;

контроль импульсов;

измерение времени задержки.

В систему IPU950 необходимо устанавливать источник бесперебойного питания, если существует вероятность пропадания или нестабильности питающего напряжения, которое может привести к остановке системы.

IPU950 может настраиваться для работы многими путями и методами, как аппаратно, так и программно, в зависимости от требований конкретных станций. Пример авторизации АРМов ДСП показан на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 - Пример авторизации АРМов ДСП

Обычно, один АРМ контролирует все области, например, удаленный. Однако, бывают случаи, когда АРМ, например локальный, должен иметь возможность контролировать определенную область без вмешательства удаленного. Локальный АРМ может получить уникальные полномочия в данной области с помощью специальной команды. Если имеется разрешение и данная область свободна, то АРМ получает доступ к этой области.

После использования АРМ должен освободить область. Это делается для того, чтобы не заблокировать доступ другого АРМа при потере соединения с системой.

Следует заметить, что авторизация - не безопасная команда.

2.4 Увязка «Ebilock-950» с объектами управления и контроля

Система объектных контроллеров

Для взаимодействия между центральным процессорным устройством и напольными устройствами служит система объектных контроллеров. Объектные контроллеры (ОК) подключаются к концентраторам связи (КС). Концентраторы собирают информацию о состоянии напольного оборудования от контроллеров и передают им приказы.

Типовая структура объектных контроллеров приведена на рисунке 2.13. Концентраторы соединяются в петли. Каждый конец петли подсоединен к модулю порта в разных платах IOM.

Центральный процессор контролирует напольное оборудование, посылая приказы и получая контроль состояния от объектных контроллеров через концентраторы. Системы централизации соседних районов могут взаимодействовать друг с другом через межмашинную связь. Например, когда поезд покидает один район управления и входит в другой.



Рисунок 2.13 - Типовая структура объектных контроллеров

Система объектных контроллеров (OCS) является составной частью микропроцессорной централизации Ebilock 950, предназначенной для работы на железнодорожном транспорте

Система объектных контроллеров представляет собой распределенную сеть, обеспечивающую контроль и управление напольным оборудованием, как для безопасного, так и для неответственного оборудования.

Центральное устройство централизации (CIS), которое обрабатывает зависимости централизации, представляет собой центральный компьютер. Для обеспечения высокой готовности системы, центральный компьютер обеспечивается резервным комплектом в виде двухпроцессорной системы. Напольное оборудование подключается к центральному компьютеру с помощью петель связи. Каждая петля связи представляет собой коммуникационный канал, обслуживающий до пятнадцати концентраторов. Применение петлевого канала обеспечивает возможность связи с обеих сторон линии, обеспечивая работоспособность даже в случае повреждения кабеля. Каждый концентратор обеспечивает связь с восемью объектными контроллерами, как максимум. В свою очередь, каждый контроллер управляет или контролирует один или несколько напольных объектов, используя для этого собственный интерфейс, микропроцессор и специальное программное обеспечение [3]. На рисунке 2.14 показана структура объектных контроллеров системы МПЦ Ebilock.

Рисунок 2.14 - Структура объектных контроллеров системы Ebilock

Распределенная архитектура системы объектных контроллеров (OCS) позволяет размещать ее в том же помещении что и центральный компьютер или в непосредственной близости от контролируемого напольного оборудования. Использование последнего решения позволяет минимизировать стоимость многопроводных сигнально-блокировочных кабелей за счет сокращения их длины и более широкого применения телекоммуникационных кабелей.

Шкафы объектных контроллеров используются для установки одного или более концентраторов с соответствующим количеством объектных контроллеров и необходимых источников питания. В зависимости от размера и сложности станции один шкаф объектных контроллеров может управлять и контролировать как отдельный район станции, так и целую станцию, или даже несколько станций.

Примечание: Общее адресуемое пространство зависит от количества обрабатываемых данных (т.е., длины сообщений и скорости опроса) и требуемого времени реакции системы для управления различным напольным оборудованием.

Система объектных контроллеров имеет два интерфейса: к CIS, используя петлевые порты, и к напольному оборудованию. Основными составными частями системы являются: петли связи, связевые концентраторы, каналы связи между концентраторами и объектными контроллерами, объектные контроллеры и кабели между объектными контроллерами и напольным оборудованием.

Примечание: Петли связи и кабели между объектными контроллерами и напольным оборудованием не являются частью OCS. Данные изделия должны специфицироваться отдельно.

Петлевой порт является частью Центрального устройства централизации (CIS) и соединяет его с концентраторами, расположенными в определенной петле связи, обеспечивая обмен данными (наборами сообщений). Петлевой порт также определяется как модуль ввода/вывода (IOM). Типовая конфигурация петли связи показана на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15 - Типовая конфигурация петли связи

Петля связи представляет собой среду передачи между петлевым портом и концентраторами. Петля представляет собой четырёхпроводный телекоммуникационный кабель (две витые пары), используемый внутренними модемами. Существует возможность использования внешних систем с РСМ модуляцией, например, при использовании оптоволоконных каналов. В нормальных условиях CIS работает с петлей с первичной стороны (слева), контролируя при этом ее состояние с вторичной стороны (справа). В случае повреждения кабеля, CIS автоматически изолирует поврежденный участок кабеля, реконфигурируя петлю таким образом, чтобы обеспечить работу с обеих ее сторон (слева и справа). Данная особенность позволяет предотвратить отказ всей петли связи в случае одиночного повреждения.

Концентратор обеспечивает обмен информацией между портом петли связи и объектными контроллерами. Он также может использоваться как восстанавливающий повторитель для усиления сигнала в том случае если расстояние между двумя активными концентраторами слишком велико. В связи с тем, что концентратор абсолютно прозрачен с точки зрения обмена сообщениями между объектными контроллерами и CIS, к нему не предъявляются требования по обеспечению безопасности.

Каждый концентратор состоит из двух коммуникационных модулей (один модем на модуль). Для повышения готовности системы, обеспечивается избыточное резервирование в виде второго микропроцессора. Это означает, что передача информации может продолжаться без нарушений в случае какого-либо аппаратного отказа. Однако в случае пропадания питания CIS автоматически изолирует отказавший концентратор и реконфигурирует петлю связи таким образом, чтобы обеспечить связь с остальными концентраторами с обеих ее сторон. Другим названием концентратора является Устройство контроля передачи (CCU).

Контроллерный канал связи работает как канал связи между концентратором и объектными контроллерами. Данный канал связи может быть использован только внутри одного и того же места установки контроллеров.

Каждый объектный контроллер представляет собой устройство с необходимым набором интерфейсных модулей для управления и контроля состояния специфичного типа напольного оборудования. Объектный контроллер принимает приказы, транслируемые концентратором, и превращает их в сигналы управления для напольного оборудования. Подобным образом, объектный контроллер принимает сигналы от напольного оборудования и превращает их в телеграммы о состоянии и неисправностях, передаваемые в концентратор для трансляции в центральный компьютер. Критические ошибки в объектном контроллере изолируют соответствующий напольный объект и переводят его в предопределенное безопасное состояние.

Объектные кабели представляют собой многопроводные сигнально-блокировочные кабели и используются между объектными контроллерами и напольным оборудованием для подачи питания, а также сигналов управления (приказов) и сбора информации о состоянии (статусов).

Напольное оборудование представляет собой устройства для обеспечения движения поездов и располагаемое непосредственно вблизи железнодорожных путей (стрелки, сигналы и т.п.).

Все устройства устанавливаются на типовую 19-ти дюймовую стойку, помещённую в типовой шкаф. В шкафу размещаются следующие устройства:

источник питания объектных контроллеров и концентраторов PSU71;

источник питания напольного оборудования (стрелки, сигналы, релейное оборудование) PSU41 - PSU61;

4 полки с электронными платами объектных контроллеров и концентраторов, каждая из которых является типовым заводским изделием - рамой (конструктивом) со штепсельными разъёмами и направляющими для установки 23-х электронных плат контроллеров и концентраторов. Монтаж штепсельных разъёмов является типовым и выполняется заводом. На одной полке (раме) может быть установлено до 4-х объектных контроллеров и один концентратор. На один концентратор можно подключить до 8-и контроллеров;

DIN-рейки для предохранителей, автоматических выключателей;

DIN-рейки для клемм подключения монтажных проводов.

В зависимости от проектных решений возможна установка источников питания напольного оборудования (PSU51, PSU61) в отдельных шкафах.

В приложении Г показан внешний вид шкафа с объектными контроллерами

Параметры:

Вес: полностью укомплектованный шкаф - 200 кг.

Размеры:

ширина 600 мм;

глубина 800 мм;

высота для внутреннего монтажа 2000 мм;

высота 2100 мм.

Передняя и задняя части шкафа закрываются дверью.

Ввод кабеля сверху (возможен вариант с нижним подводом кабеля).

Напряжение, подводимое к источнику питания PSU71, - однофазное 200- 250 В, 50 Гц ±2%.

При размещении шкафа предусматривается свободное пространство перед ним и за ним для открытия дверей (шкаф двухстороннего обслуживания).

На полках объектных контроллеров предусмотрены места для печатных плат объектных контроллеров и концентраторов.

Объектные контроллеры и концентраторы связи комплектуются из плат, перечень которых приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Наименование платы

	Номер платы
ССМ	3NSS001014-01
LMP	3NSS001016-01
МОТ	3NSS001017-01
SRC	3NSS001399-01
СОМ	3NSS001018-01
ОСТ	3NSS001021-01



Плата ССМ связывается с платой СОМ концентратора через системную шину, расположенную на задней панели полки ОК, та, в свою очередь, связывается с центральным процессором.

Электропитание платы ССМ включается с помощью одного из выключателей на передней панели платы ОСТ и подаётся на плату через системную шину на задней панели полки ОК.

Плата ССМ имеет интерфейс для считывания адреса (А1 и А2), индивидуализации (IND) и контрольной суммы (CRC), настраивающихся на задней панели с помощью DIP-переключателей.

Одной из функций платы ССМ является мониторинг состояния подключенных к ней контактов реле (до 4 реле). В данном дипломном проекте потребовалось 28 таких плат.

Сигнальный контроллер состоит из платы ССМ и одной либо двух плат LMP.

Плата ССМ содержит ПЗУ с программой работы данного контроллера. Плата ССМ содержит процессор управления объектным контроллером. Плата ССМ используется во всех типах объектных контроллеров (сигнальный, стрелочный, релейный). На плате также устанавливается ПЗУ, содержащее программное обеспечение и файлы данных, необходимые для работы конкретного типа объектного контроллера.

Плата LMP содержит выходы, к которым подключаются обмотки сигнальных трансформаторов. Для подачи напряжения с источника питания на выход платы используются семисторы (Solid State Relays (SSRs)). Плата LMP управляет лампами светофора.

Плата LMP содержит безопасные реле, которые обесточиваются в случае потери связи контроллера с ЦП или обнаружения неисправностей платы, которые могут повлиять на безопасность. В состоянии «без тока» безопасные реле коммутируют напряжение питания с входа платы LMP прямо на запрещающие выходы. Поэтому эти выходы жёстко закреплены для использования под запрещающие показания. В данном дипломном проекте потребовалось 17 таких плат. В приложении Е показана принципиальная схема включения светофоров Ч2, Ч4, в приложении Ж - светофора Н, а в приложении И - светофоров М1, М11. Схемы разработаны по типовому альбому [6].

Компоновка и размещение объектов контроля на стативе показано в приложении Г. Сигнальный ОК может обеспечивать работу светофора в режимах «день», «ночь» и «двойное снижение напряжения». Переключение режимов «день» и «ночь» осуществляется внутри платы LMP, при получении соответствующего приказа. Переключение в режим «ДСН» осуществляется при помощи внешних реле, коммутирующих напряжение питания сигналов. Реле ДСН устанавливаются по одному на каждую обмотку источника питания PSU- 61 (PSU-41), их обмотки запитываются при помощи «сухих контактов», расположенных на плате LMP. Кроме того, каждый ЦП выдаёт приказы на включение режима ДСН только по петлям связи, подключённым к нему непосредственно. Поэтому, в случае использования на станции нескольких ЦП - реле ДСН включаются, исходя из их количества.

Сигнальный контроллер должен «знать», какой тип сигнала подключён к его выходам. Тип сигнала определяется индивидуализацией, настраиваемой с помощью DIP-переключателей, расположенных на задней панели полки ОК.

Стрелочный объектный контроллер состоит из платы ССМ и одной либо двух плат МОТ1. Каждая плата МОТ1 предназначена для управления одним стрелочным приводом. В системе МПЦ Ebilock 950 применяется семипроводная схема включения стрелки, где 3 провода используются как рабочие цепи, и 4 провода - как контрольные. В дипломном проекте потребовалось 10 плат МОТ1. В приложении Д показана принципиальная схема включения/контроля съезда 23/39. Схема разработана по типовому альбому [6].

Плата ССМ содержит программируемое ПЗУ с хранящимся на ней описанием работы стрелки.

В отличие от других объектных контроллеров, в стрелочном ОК используются лишь два безопасных входа на плате ССМ из четырех. Также для подключения контактов реле в стрелочном контроллере используются безопасные входы платы МОТ1 (1 вход на плату). Не задействованные безопасные входы платы ССМ используются в стрелочном объектном контроллере для работы со стрелкой в режиме местного и резервного управления.

Плата МОТ1 коммутирует 3-х фазное питающее напряжение 3*220В в рабочую цепь стрелки при помощи семистора и двух безопасных реле, а также выдаёт в контрольную цепь стрелки переменное напряжение амплитудой 35В, следя за прохождением импульсов в контрольной цепи. Положение стрелки контролируется по полярности и амплитуде импульсов, проходящих в контрольной цепи. Положение стрелки принимается плюсовым, если напряжение в контрольной цепи: в жилах JI5-J17 равно 17-27В = (+ на JI5) и J14-J16 равно 30-40В-; положение стрелки принимается минусовым если, напряжение в контрольной цепи: в жилах JI5-JI7 равно 30-40В- и JI4-JI6 равно 17-27В= (+ на Л6).

Изменение направления вращения двигатели достигается изменением чередования фаз в рабочей цепи стрелки.

Плата COM обеспечивает обмен информацией с другими системами, например с ЦП, через петлю связи, а также персональным компьютером для диагностики и тестирования. Две платы СОМ (одна находится в горячем резерве) совместно с платой ОСТ образуют концентратор связи, который может обеспечивать связь с восемью ОК. В данном дипломном проекте потребовалось 8 таких плат.

Плата OCT используется для обеспечения взаимодействия между объектными контроллерами и концентратором связи, а также для разводки питания внутри полки, необходимого для работы объектных контроллеров. Кроме этого, данная плата используется для соединения концентратора связи с объектными контроллерами на соседних полках, когда это необходимо. В данном дипломном проекте потребовалось 8 таких плат.

В системе объектных контроллеров применяются следующие типы источников питания:

для питания рабочих цепей стрелок - PSU51;

для питания светофоров и интерфейсных реле - PSU61, PSU41;

для питания вентиляторных модулей и логики объектных контроллеров -PSU71.

Иногда в МПЦ Ebilock-950 источники питания PSU-71 используются для питания интерфейсных реле и для выдачи питания в линейные провода (П, М и ЛП, ЛМ).

В источниках питания PSU71 используются выходные автоматические выключатели номиналом: для питания логики OK - 10А; для питания вентиляторных модулей - 2А. В источниках питания PSU61 и PSU41 используются выходные автоматические выключатели для питания интерфейсных реле номиналом 10А.

Функции системы объектных контроллеров

Управление сигналами. Сигнальный объектный контроллер обеспечивает возможности управления сигнальными показаниями светофоров и индикаторов с одновременным контролем состояния сигнальных цепей (ламп).

Снижение сигнальных показаний. Переключение на более запрещающее показание, например, запрещающее, в случае обнаружения неисправности и невозможности включения требуемого показания.

Контроль яркости свечения. Выходное напряжение может быть переключено между высоким и низким уровнями для обеспечения высокой и низкой яркости свечения, соответственно (например, день/ночь).

Контроль состояния цепей. Следующие четыре состояния рабочих цепей могут быть проконтролированы: включено, выключено, обрыв в цепи (например, перегорание нити лампы) и короткое замыкание.

Проверка холодных нитей. Обрыв в цепи может быть определен на выключенной (темной) нити светофорной лампы.

Двухнитевые лампы. Использование двухнитевых светофорных ламп с основной и резервной нитями вместо однонитевых обеспечивает повышенную надежность работы сигналов.

Мигающие сигнальные показания. Обеспечивается возможность использования мигающих показаний с предопределенными параметрами и контролем их соответствия.

Детектор ошибки заземления. Определение и индикация утечки тока на землю.

Управление стрелками. Стрелочный объектный контроллер обеспечивает контроль и управление стрелками. Основными функциями объектного контроллера являются:

Определение состояния стрелки (т.е. "плюс", "минус", отсутствие контроля положения).

Управление мотором стрелочного привода может осуществляться как по командам CIS, в режиме центрального управления, так и с использованием аппаратуры местного управления в соответствующем режиме.

Управление мотором стрелочного привода:

Различные типы моторов. Объектный контроллер может управлять однофазными, трехфазными и моторами постоянного тока.

Безопасный выход высокой мощности. В связи с тем, что мотор управляется непосредственно объектным контроллером, отсутствует необходимость в дополнительных промежуточных элементах.

Контроль времени. В случае, если перевод стрелки не закончен в течение заранее определенного времени, перевод стрелки будет прекращен для предотвращения её повреждения.

Детектор ошибки заземления. Определение и индикация утечки тока на землю.

Стрелки с несколькими стрелочными приводами (например, спаренные стрелки или стрелки с подвижными сердечниками) требуют скоординированного управления. В этой ситуации централизация работает с этими стрелочными приводами как с одним логическим объектом. В тоже же время система объектных котроллеров (OCS) управляет каждым стрелочным приводом индивидуально. В существующих системах механизм отключения стрелочных приводов реализован дополнительными средствами (внутри стрелочного привода). OCS может управлять как одиночными, так и спаренными стрелками, содержащими до четырех стрелочных приводов, рассматривая их как один логический объект.

Следующие основные функции выполняются объектным контроллером при работе с несколькими стрелочными приводами:

Определение положения. Объектный контроллер вычисляет состояние логического объекта для передачи в CIS, используя логическую операцию И Булевой алгебры применительно ко всем приводам, относящимся к стрелочному переводу.

Задержка последовательного пуска. В связи с тем, что одновременный пуск нескольких стрелочных моторов приводит к значительным скачкам рабочего тока, для каждого выхода управления мотором стрелочного привода применяется индивидуальная задержка.

Синхронизация управления. В случае, когда один из моторов не запустился при работе остальных, объектный контроллер отключает все моторы для предотвращения повреждения стрелки.

В отличие от основного режима центрального управления, когда CIS контролирует и управляет стрелочным приводом, существуют ситуации, где требуется возможность местного управления стрелочным приводом. Режим местного управления реализован таким образом, что контроль состояния стрелочного привода осуществляется CIS, в то же время команды на перевод стрелок передаются от оборудования местного управления. Для решения данной задачи на поле должно устанавливаться оборудование местного управления. В данном режиме работы не допускается установка маршрутов через стрелку, находящуюся на местном управлении, таким образом, все приказы от CIS для данного контроллера будут отвергнуты, за исключением приказа на возврат в режим центрального управления.

Следующие функции реализованы для решения задач местного управления:

Контрольные лампы местного управления. Одна или две лампы для индикации положения стрелки и режима местного или резервного управления могут быть использованы. Данные лампы подключаются к выходам управления лампами объектного контроллера и могут быть использованы только в режимах местного и резервного управления.

Кнопки местного управления. Одна или две кнопки местного управления могут быть использованы. Состояние кнопок проверяется по входам контроля состояния контактов и может быть использовано только в режимах местного и резервного управления.

Переключение с центрального на местное управление. Оператор может разрешить режим местного управления, используя специальную команду, формируемую CIS, в ответ на запрос данного режима работы.

Переключение с местного на центральное управление. Оператор может разрешить режим центрального управления, используя специальную команду, формируемую CIS, в ответ на запрос о прекращении режима местного управления.

В некоторых случаях может применяться режим резервного управления стрелочным приводом. Данный режим во многом аналогичен режиму местного управления, но отличается от него в части перехода в данный режим и возврата из него. Переход в данный режим и возврат из него осуществляется поворотом специального ключа, а не по команде CIS, как в случае местного управления.

Ключ резервного управления. Специальный ключ, установленный в замок, используется для перехода в режим резервного управления. Система объектных контроллеров постоянно проверяет состояние замка. При обнаружении ключа резервного управления начинается отсчет предопределенного временного интервала, по окончанию которого CIS информируется о новом состоянии объекта.

Переключение с центрального на резервное управление. Режим резервного управления включается непосредственно ключом резервного управления.

Переключение с резервного на центральное Управление. Возврат в режим центрального управления осуществляется непосредственно ключом резервного управления.

Контроллер безопасных/не ответственных входов/выходов позволяет как управлять безопасными выходами и контролировать состояние входов (контактов) безопасным образом (безопасная конфигурация), так и осуществлять управление и контроль для не ответственных входов и выходов в существующей конфигурации. В зависимости от выбранной конфигурации следующие функции могут быть использованы:

Управление безопасными реле. Возможно управление безопасными реле различных типов.

Различные безопасные применения. Типовыми примерами таких приложений могут служить интерфейсы для счетчиков осей, автоблокировки и переездной сигнализации.

Контроль состояния контактов. Следующие четыре состояния могут быть определены: включено, выключено, обрыв в цепи, короткое замыкание. Данные функции не используются в полном объеме для не ответственных приложений.

Различные не ответственные применения. Типовыми примерами таких приложений могут служить интерфейсы для систем обдува и обогрева стрелочных приводов.

Основной задачей безопасной проверки состояния входов является проверка состояния различных контактов (контакты реле, переключатели, кнопки) как в безопасных, так и в не ответственных схемах. Данная функция реализуется во всех типах объектных контроллеров.

- Контроль состояния схем. Следующие четыре состояния могут быть определены: включено, выключено, обрыв, короткое замыкание.

- Состояние рельсовой цепи

Задачей данной функции является достоверное определение состояния рельсовой цепи (свободно/занято). Данная функция является разновидностью случая контроля состояния безопасного входа и реализована во всех объектных контроллерах за исключением релейного.

Контроль состояния. Следующие четыре состояния путевого реле могут быть определены: занято, свободно, обрыв, короткое замыкание.

Время задержки. Для обеспечения достоверного проследования короткой подвижной единицы по короткой рельсовой цепи с высокой скоростью, существует возможность настройки времени для определения занятия/освобождения рельсовой цепи.

Подавление дребезга контактов. Существует возможность настройки временных соотношений при определении состояния рельсовой цепи для предотвращения появления ложной информации, например, в результате вибрации.

2.5 Кабельные сети

Общая характеристика кабельных сетей

Кабельные сети применяем для соединения объектов централизации. По назначению кабельные сети подразделяются на сети: стрелок (для управления, контроля и электрообогрева приводов), светофоров и рельсовых цепей (питающие и релейные концы). В каждой кабельной сети однотипные объекты группируем с помощью разветвительных муфт. До разветвительных муфт прокладываем групповые кабели, от муфт к каждому объекту - индивидуальные. Для соединения отрезков применяем разветвительные муфты - РМ4-28, РМ7-49, РМУ7-84, РМ8-112. В кабельных сетях светофоров применяем трансформаторные ящики.

Для защиты от опасных влияний тягового тока в кабельных сетях станции применяем экранирование с заземлением на контур. Экранирование применяем к кабельным сетям светофоров и стрелок. Для прокладки используем сигнально-блокировочный кабель с медными жилами с полиэтиленовой изоляцией в пластмассовой (поливинилхлоридной) оболочке марок СБЗПуЭ и СБЗПу. Все сигнальные кабели с медными жилами диаметром 0,9 мм.

Расчёт длины и жильности кабельных отрезков

Длины кабеля между объектами определяем по формуле 3.1:

(2.1)

где 1,03 - коэффициент, учитывающий увеличение кабеля вследствие изгибов его в траншее;

Lорд - разница ординат между объектами, м;

n - число пересекаемых путей;

Lтр=1,5 м - длина кабеля на подъем его из траншеи и разделку,

Lз=1,0 м - запас длины кабеля у объекта на случай перезаделки.

Для кабелей, выходящих из поста ЭЦ предусматриваем дополнительные 65 метров на ввод в здание и относ поста ЭЦ от крайнего пути.

Жильность кабеля определяем исходя из принципиальных схем включения прибора и необходимости запаса жил. При расчете жильности кабельных сетей стрелок учитываем также удаление от поста ЭЦ.

Особенности проектирования отдельных видов кабельных сетей

При построении кабельной сети стрелок (приложение Л) учитываем не только жилы управления и контроля, но и электрообогрев. На станции применена пятипроводная схема управления стрелочным электроприводом.

Для электрообогрева стрелочных приводов устанавливаем трансформаторы в трансформаторных ящиках у стрелочных разветвительных муфт. При расстановке учитываем, что один трансформатор может обогреть не более пяти стрелок (Ртр=300 ВА, каждый резистор потребляет 25 Вт). На каждом участке кабельной сети сверху указаны длины кабеля, общее число жил, число запасных жил; снизу указано число жил на управление стрелками и обогрев.

Найдем длину кабеля от поста ЭЦ до разветвительной муфты СТ8:

Дополнительно предусмотрим длину кабеля на ввод в здание и относ поста ЭЦ от крайнего пути. Получим 170+70=240 (м)

Найдем длину кабеля от разветвительной муфты СТ8 до стрелки 35:

Для остальных стрелок расчет производим аналогично.

Определяем жильность кабелей от поста ЭЦ до каждой стрелки, учитывая тип стрелочного электропривода СП-6М. Выбираем сечение жилы кабеля 0,78 мм2 .

Строим схему потребляемых токов с указанием их значения и длин участков магистрали. Затем последовательно вычисляем удельные сопротивления шлейфов для всех участков магистрали по формуле:

(2.2)

где - допустимое падение напряжения на i-м шаге вычисления, В;

- сумма моментов потребляемого тока для N участков, число которых на каждом шаге вычисления сокращается на единицу, путём отбрасывания предыдущего.

Таблица 2.2 - Количество np жил кабеля в зависимости от удельного сопротивления шлейфа Rш

	0,047	0,0352	0,0235	0,0196	0,0157	0,0137	0,0117	0,0106	0,0094	0,0086
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

Находим сопротивление шлейфа для первого участка:

;

Ом/м.

Согласно найденному значению шунта находим значение нормативного шунта: , что соответствует двум жилам.

После этого я определил действительное падение напряжения на первом участке:

; (2.3)

В,

а также допустимое падение напряжения на участке БВ:

;

В.

Далее нашёл сопротивление шлейфа для второго участка:

;

Ом/м.

Согласно найденному значению шунта находим значение нормативного шунта: , что соответствует двум жилам.

Расчёта Rш на участке АГ:

;

Ом/м.

Согласно найденному значению шунта находим значение нормативного шунта: , что соответствует двум жилам.

После этого я определил действительное падение напряжения на участке:

;

В.

При построении кабельной сети светофоров (приложение М) руководствуемся только принципиальными схемами включения огней светофоров, так как дублирование жил не требуется в виду потребления незначительных токов. Предусматриваем кабели с парной скруткой жил. Число жил кабеля для включения ламп светофоров определяем по принципиальным схемам каждого светофора: для маневровых требуется 4 жилы, для выходных (Н4, Н5, Н7, Ч3, Ч5) - 10 жил, для выходных НI, Н3, ЧII, Ч4 - 11 жил, для выходных НII, ЧI - 12 жил, для входных Н, Ч - 14 жил, для заградительных З1 и З2 - 3 жилы. Светофоры подключаем через разветвительные муфты. До входных светофоров и заградительных предусматриваем отдельные кабели.

Кабель для питающих концов рельсовых цепей (приложение Н) размещаем в общей траншее. На каждый питающий конец рельсовой цепи затрачивается по две недублируемые жилы. Применяем кабели с парной скруткой, поскольку используем ТРЦ. Расчеты необходимых длин ответвлений производим по формуле (3.1). Питающие концы РЦ (ДТ) расположенные в непосредственной близости к релейным шкафам входных светофоров подключаем через РШ, соответственно произойдет совмещение в кабеле идущем к РШ проводов питающих концов РЦ и цепей входных светофоров. Каждый релейный конец подключаем двухжильным кабелем. Применяем кабели с парной скруткой. Расчёты необходимых длин ответвлений производим по формуле (3.1). Релейные концы РЦ, расположенные в непосредственной близости к релейным шкафам входных светофоров подключаем через РШ, но совмещение в кабеле, идущем к РШ проводов релейных концов РЦ с другими цепями не допустимо. Поэтому данные релейные концы (ДТ) подключаются через групповые кабели релейных концов.

2.6 Размещение оборудования на посту ЭЦ

Так как здание поста ЭЦ находится в хорошем состоянии, то принимаем решение разместить проектируемую систему микропроцессорной централизации в существующих помещениях поста ЭЦ. План расположения релейных и микропроцессорных стативов, а так же источников бесперебойного питания, автоматизированных рабочих мест дежурного по станции и электромеханика представлен в приложении Р. На плане цифрами обозначены:

1 - кресло АРМ ДСП (основное);

2 - кресло АРМ ДСП (резервное);

3 - миниколонна для подключения основного АРМ ДСП, включает в себя блок из 6 розеток электропитания и 2 розетки 2RJ45;

4 - миниколонна для подключения резервного АРМ ДСП, включает в себя блок из 6 розеток электропитания и 2 розетки 2RJ45;

5 - миниколонна для подключения АРМ ШН, включает в себя блок из 6 розеток электропитания и 2 розетки 2RJ45;

6 - кресло АРМ ШН;

7 - релейный статив;

8 - шкаф МПЦ с объектными контроллерами;

9 - шкаф МПЦ с центральным процессором и источником питания.



3. Электропитание устройств МПЦ

3.1 Компоновка ЭПУ

В состав ЭПУ входят: вводный щит (ЩВПУ), распределительный щит (РЩ) и шкаф устройств бесперебойного питания (УБП), изображенных в приложении К. Питание устройств МПЦ осуществляем от двух внешних независимых источников по фидерам IФ и IIФ. Также используем дизель-генератор ДГА в качестве третьего независимого источника питания с установкой дополнительного коммутационного щита (ЩДГА). В приложении П показана структурная схема ЭПУ Ebilock-950.

...