Коммуникации с помощью АПК-ДК

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конспект

Коммуникации с помощью АПК-ДК

Составил:

Липатов К.Г.

1. Назначение

Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля (АПК-ДК) предназначен для получения достоверной информации о поездном положении и состоянии устройств СЦБ в полном объёме и обеспечения ей не только дистанций сигнализации и связи, но и других хозяйства по потребности.

Этот комплекс совместим со всеми системами управления верхнего уровня (АСОУП, ЕЦДУ и др.), а также может функционировать самостоятельно, без привлечения других систем.

Основными целями внедрения АПК-ДК является:

- автоматизация основных функций поездного диспетчера;

- получение своевременной, полной и достоверной информации об устройствах ЖАТС за счет, непрерывного контроля за их техническим состоянием;

- повышение надежности работы устройств, за счет своевременного выявления перед отказных состояний и профилактики сбоев.

Возможность выполнения принципиально новых функций:

- анализ эксплуатационных действий оперативного и диспетчерского персонала по управлению движением поездов;

- оптимизация пропуска поездов;

- анализ качества работы устройств;

- определение перед отказного состояния устройств;

- прогнозирование состояния устройств;

- оптимизация процесса поиска и устранения отказов;

- создание информационной базы для частичной автоматизации технического обслуживания устройств ЖАТС;

- восстановление, с целью анализа, действительного состояния устройств ЖАТС и поездного положения за прошедшие периоды времени автоматизации подлежит технология работы аппарата поездных диспетчеров, а также технология работы ШЧ по контролю за состоянием устройств, с возможностью передачи оперативной информации о поездном положении и состоянии устройств работникам других служб.

2. Устройство

Источниками информации являются:

- приборы линейных пунктов и сигнальных точек и переездов участков железных дорог;

- станционные устройства автоматики, позволяющие контролировать поездную и технологическую ситуацию на станции (рельсовые цепи, сигналы, стрелки);

- аппаратура центрального поста ДК, ДЦ и ЭЦ станций;

- станционные приборы и устройства, позволяющие контролировать технические и технологические нарушения в работе систем (повреждение источников питания, перегорание предохранителей, нажатие аварийных кнопок и т. д.);

- аппаратура контроля аналоговых сигналов (ПИК-10);

- аппаратура ДИСК (ПОНАБ);

- приборы и устройства специальных систем крупных сортировочных станций, обеспечивающих технологию сортировочной работы (АРС, ГАЦ);

- аппаратура передачи данных (для приема информации с СПД ЛП);

- пожарно-охранная сигнализация;

- прочие устройства.

Съем информации с приборов и устройств предусматривает:

- использование релейных повторителей в необходимых случаях;

- непосредственное подключение входных цепей контроллеров с использованием гальванических (релейных) развязок;

- подключение к пульту-табло, выносному табло и пульту-манипулятору станций;

- использование бесконтактного способа подключения.

АПК-ДК позволяет:

- обеспечивать информацией о поездном положении и состоянии устройств аппарат поездных диспетчеров;

- фиксировать и отображать поездную ситуацию на участках и станциях;

- контролировать действия оперативного и обслуживающего персонала;

- своевременно регистрировать отказы и сбои в работе устройств СЦБ;

- выявлять перед отказные состояния устройств;

- собирать статистику, анализировать причины некачественной работы устройств;

- учитывать количество срабатываний приборов;

- формировать БД комплекса задач, анализа и прогнозирования состояния устройств для АРМов верхних уровней (в т. ч. - АРМ ШЧД УО, АРМ РТУ, АРМ ШЧТД);

- обеспечивать информацией о поездном положении и состоянии устройств автоматизированные системы других хозяйств;

- автоматизировать поиск неисправностей.

В АПК-ДК предусмотрена диагностика сигнальной точки кодовой автоблокировки (АБ):

- контроль напряжения на дополнительной обмотке дроссель трансформатора питающего конца рельсовой цепи;

- напряжение на обмотке путевого реле;

- исправность изолирующих стыков;

- напряжение питания дешифратора ДА;

- напряжение на обмотке реле 3;

- ток в цепи питания разрешающих ламп светофора;

- импульсная работа реле ОИ.

3. Структура АПК-ДК

Структура системы АПК-ДК - трехуровневая.

Первый уровень - подсистема сбора и обработки информации нижнего уровня, начинается датчиками, фиксирующими дискретную и аналоговую информацию о состоянии аппаратуры ЭЦ, АБ, АПС, ДИСК и других объектов, определяемых при проектировании (например, пожарно-охранная сигнализация).

Далее аппаратура сбора информации с датчиков, включая перегонную. И, наконец, станционный концентратор, реализующий функции сбора низовой информации, АРМ-ШН с возможностью выдачи информации к ДСП и функции составляющей подсистемы второго уровня.

Второй уровень АПК-ДК - подсистема сбора информации со станций и передачи ее концентратору ЦП АПК-ДК. Здесь на OS QNX с использованием каналов ТЧ реализуются функции СПД с возможностью выдачи информации на верхний уровень системы и другим пользователям, при необходимости.

Третий уровень системы включает две взаимосвязанные подсистемы в соответствии с двуединой целью создания системы.

Первая подсистема - подсистема автоматизации оперативного управления движением отделения дороги, включающая ЛВС, АРМы ДНЦ, ДНЦО, ДГП, реализующие свои функции на базе информации от АПК-ДК, других ДК и ДЦ и АСОУП.

Вторая подсистема - подсистема автоматизации технологических процессов ШЧ включает в себя, прежде всего, АРМ-ШЧД, АРМы ШН и реализует свои функции на базе информации, получаемой от нижнего уровня АПК-ДК, из АС-Ш (ЛВС дистанции) и от первой подсистемы верхнего уровня.

В качестве линий связи используются:

- кабельные линии или существующие линии ДСН для съема информации с перегона;

- физические линии связи (2 пары);

- выделенные ВЧ каналы;

- волоконно-оптические линии связи.

Для передачи информации АПК-ДК с линейных станций и перегонов используются существующие линии связи (ВЧ каналы), ВОЛС и существующая аппаратура передачи информации. Для повышения достоверности и уменьшения потерь передаваемой информации в системе используются модемы - USR Courier и Motorola.

Для исключения потерь информации о состоянии устройств на станциях и перегонах, а также о поездном положении на участке, организуется связевое «кольцо», позволяющее направлять информационные потоки по исправному звену.

Таблица 1. - Информационная емкость:

Дискретные датчики на станции	120 на один контроллер
Аналоговые сигналы на станции	10 на один контроллер
Число контроллеров на станции	Не ограничено
Дискретные датчики на сигнальной точке или переезде	14
Аналоговые сигналы на переезде или станции	8/16
Количество сигнальных точек в одном станционном комплекте	28
Цикл опроса станционной аппаратуры	не более 200 мс;
Периодичность передачи данных перегонной аппаратуры:
- поездное положение - состояние устройств	не более 4 с; не более 30 с
Количество станций (линейных пунктов)	Не ограничено

Таблица 2. - Линии связи:

Станционный уровень	ВОЛС: Выделенный канал ТЧ; Физические цепи; Групповой канал; Линия ДСН для связи с СТ.
Технологический уровень	ЛВС ШЧ и ЛВС НОД
Подключение удаленных пользователей	ВОЛС: Выделенный канал ТЧ; Физические цепи; Сеть передачи данных ТСP/ IP.
Подключение к АСОУП	Сеть передачи данных ТСP/ IP.

Таблица 3. - Пользователи:

На станции	ДСП, электромеханик
В ШЧ	ШЧД, руководители ШЧ
В НОД	ДНЦ, ЭЧЦ, ДНЦО, ДНЦС, ШНД
Удаленные от НОД	ШЧ, вокзал, ЭЧ, ПЧ, ТЧ и др.

Таблица 4. - Программное обеспечение:

Станционный уровень	QNX
Технологический уровень	Windows NT, СУБД Oracle

Таблица 5. - Технические средства:

Станционный уровень	Промышленные компьютеры
Технологический уровень	Промышленный сервер и стандартные компьютеры

Таблица 6. - Архивируемые данные:

Поездное положение	1 месяц
Исполненный график	1 месяц
Приложение к графику	1 месяц
Срабатывание ДИСК	1месяц
Отказы устройств СЦБ	Не менее 1 года

4. Технические средства нижнего уровня

В качестве концентраторов информации АПК-ДК используются ПЭВМ Pentium 166 с монитором SVGA, объемом оперативной памяти 32 Mb, объемом жесткого диска не менее 2,1 Gb.

В качестве концентратора центрального поста (ЦП) используется аналогичная ПЭВМ, но с процессором Pentium 233 MHz.

Для организации связи между станциями и ЦП применяются модемы Motorola и USR COURIER. В качестве входных модулей для подключения низовой аппаратуры (ПИК-120, ПИК-10, ДИСК) используются платы расширения типа PCL - 741 и PCL - 745.

Съем информации с устройств автоблокировки производится с помощью аппаратуры АКСТ-Ч-16, СЧД-8.

Каналообразующая аппаратура СЧМ и СЧД устанавливается взамен существующей аппаратуры ЧДК (ГКШ, приемники ПК-5) на всех сигнальных точках и в шкафах переездной сигнализации участка контроля. Блоки приемников СЧД-8 устанавливаются непосредственно в корпус концентратора. Количество приемников в корпусе определяется количеством АКСТ установленных на сигнальных точках и переездах. Один приемник рассчитан на работу с восемью контроллерами АКСТ-Ч-16. К одной линии связи может быть подключено до 30 АКСТ и соответственно до четырех приемников. В корпус типа IPC-610-250E возможно установить до шести приемников СЧД-8, при наличии платы вывода индикации на табло дежурного по станции состояния сигнальных точек и переездов. При необходимости установки большего количества приемников (до десяти) необходимо применять корпус IPC-622-300R. К линии связи приемники СЧД-8 подключаются через устройство согласования с линией (УСЛ). Один прибор УСЛ предназначен для работы с двумя линиями связи. При необходимости работы с большим количеством линий необходимо использовать дополнительные УСЛ. Прибор устанавливается в шкафу ДК. УСЛ выполнен с габаритными размерами 140х90х50 мм и имеет два разъема: Х1- для подключения линии и Х2- для подключения к приемникам сигналов. Назначение контактов разъемов приведено в таблице 7.

Таблица 7. - Данные от сигнальных точек на станцию передаются по существующей линии ДСН:

Разъем №	Клемма №
Х1	1	2	3	4
	ДК1	ОДК1	ДК2	ОДК2
Х2	1	2	3	4
	Вых.1.1	Вых.1.2	Вых.2.1	Вых2.2

В качестве аппаратуры съема информации с устройств ЭЦ применены контроллеры ПИК-120 расположенные в кроссовом шкафу УКС-4. Шкаф располагается в помещении ДСП недалеко от пульта - табло (выносного табло) ЭЦ. Контроллеры ПИК-120 удовлетворяют требованиям на контроллер, утвержденным в 1994 году Департаментом сигнализации, связи и вычислительной техники МПС РФ («Разработка диспетчерской подсистемы. Контроллер»). Для контроля напряжений (на путевых реле и других объектах) применен контроллер ПИК-10. Данный контроллер устанавливается рядом с объектом контроля (в пульте, на питающих стойках) и подключается в соответствии со схемами проекта.

Подключение контроллеров ПИК-120 производится непосредственно к пульт-табло (выносному табло) электрической централизации, контактам и кнопкам устройств автоматики, согласно принципиальным и монтажным схемам в соответствии с утвержденной схемой подключения.

4.1 Автомат контроля сигнальной точки

В качестве аппаратуры контроля сигнальной точки в системе АПК-ДК используются специализированные контроллеры типа АКСТ.

В настоящее время наибольшее распространение получил автомат контроля сигнальной точки АКСТ-Ч-16 в различных модификациях.

АКСТ-Ч-16 предназначен для контроля работоспособности устройств АБ и ПС, и осуществляет:

- съем информации о состоянии до 14 контрольных реле;

- контроль величины допуска напряжения источников питания - 2 комплекта;

- контроль исправности изолирующих стыков в системах кодовой АБ.

АКСТ представляет собой генератор, формирующий в линию связи частотную посылку, содержащую информацию о состоянии контролируемых объектов.

Все АКСТ на перегоне подключены параллельно к линии связи и имеют собственную частоту, обеспечивая, таким образом, независимую передачу информации на станцию.

Длительность каждого из 16 импульсов определяется состоянием контакта реле, подключаемого к входной клемме АКСТ (замкнут- разомкнут).

Автомат контроля сигнальной точки, синтезирующий частоту, микроэлектронный (АКСТ-Ч) предназначен для контроля работоспособности устройств АБ и АПС путем:

- съема информации о состоянии семи реле релейного шкафа АБ (АПС), контроля величины постоянного напряжения 12В блока БС-ДА и исправности изолирующих стыков в системах кодовой АБ;

- формирования информационной посылки в виде циклического последовательного кода;

- передачи информации на станцию по цепи ДСН способом амплитудной манипуляции на несущих частотах с 11 по 28, используемых для уплотнения цепи ДСН.

Максимальное число сигнальных показаний, снимаемых с одной сигнальной точки - 16. На каждом перегоне может быть установлено до 60 АКСТ-Ч. В типовом комплексе АПК-ДК контролируется следующая информация:

На сигнальных точках автоблокировки:

- наличие напряжения на основном и резервном фидерах питания;

- исправность нити включенного разрешающего огня;

- исправность основной и резервной нити лампы красного огня;

- занятость блока-участка;

- установленное направление движения;

- исправность изолирующего стыка;

- уровень напряжения на ячейке.

На переездах:

- наличие напряжения на основном и резервном фидерах питания;

- включение аккумуляторного резерва устройств автоматической переездной сигнализации;

- положение переезда для движения автогужевого транспорта;

- исправность нитей ламп светофора автогужевого транспорта;

- погасание одного из светофоров автогужевого транспорта;

- обесточивание реле сброса по четному и нечетному пути;

- неисправность БКТ по четному и нечетному пути;

- уровень напряжения на ячейке четного и нечетного путей;

- установленное направление движения по обоим путям;

- извещение по обоим путям;

- состояние рельсовой цепи за переездом по четному и нечетному пути;

- исправность комплекта мигания.

4.2 Аппаратура съема аналоговой информации (ПИК 10)

Прибор ПИК 10 предназначен:

- для измерения средних значений напряжений сигналов переменного тока поступающего на аналоговые дифференциальные входы;

- для измерения сопротивления изоляции электрических цепей (кабель, монтаж и т. д.) контролируемых объектов;

- для преобразования в стандартный цифровой вид сигналов переменного и постоянного напряжения, поступающих на цифровые входы;

- для передачи измеренных значений напряжений и сопротивления изоляции в виде последовательного цифрового кода в концентратор по его запросу;

- для передачи полученного в результате преобразования состояния дискретных датчиков в цифровом коде в концентратор по его запросу.

В состав прибора ПИК 10 входят:

- плата микроконтроллера;

- плата источника питания и реле;

- корпус с двумя блочными разъёмами РП14-30;

- колодка для установки.

К десяти аналоговым дифференциальным входам релейного коммутатора могут прикладываться переменные напряжения амплитудой до 50 В частотой 25 Гц, 50 Гц, или 75 Гц. Эти напряжения подаются через контакты релейного коммутатора. Каждое реле коммутатора предназначено для одного канала. Нормальное состояние контактов всех реле - разомкнутое.

Реле включаются последовательно по командам микроконтроллера только после того, как на микроконтроллер от концентратора поступила команда на проведение измерений напряжения и сопротивления изоляции.

В каждый момент времени во включённом состоянии может находиться только одно реле. На выход релейного коммутатора подается входное напряжение через контакты одного из десяти реле, которое включено в данный момент.

С выхода релейного коммутатора напряжение поступает на дифференциальный вход аналогового преобразователя. Таким образом, к дифференциальному входу аналогового преобразователя последовательно прикладывается напряжение каждого аналогового канала для преобразования в восьми битный код. Для измерения сопротивления изоляции используется входящий в состав ПИК 10 источник постоянного напряжения, создающий токи утечки в измеряемой цепи, которые фиксируются аналого-цифровым преобразователем.

Способ измерения сопротивления изоляции основан на измерениях токов утечки, протекающих между защитным заземлением одной из внешних аналоговых цепей, к которой в данный момент через релейный коммутатор подключен ПИК 10.

Измеренные токи утечки подаются на АЦП микроконтроллера, где преобразуется в цифровой код.

Кроме этого, ПИК 10 может быть использован для контроля десяти дискретных датчиков. В этом случае на десять цифровых дифференциальных входов оптронного преобразователя могут подаваться переменные (частотой 50 Гц) или постоянные напряжения амплитудой 36 В.

Эти напряжения через ограничительные резисторы прикладываются ко входам оптронов.

С выходов оптронов сигналы поступают на входы микроконтроллера, который производит окончательное преобразование десяти сигналов.

Связь ПИК 10 с концентратором осуществляется по инициативе концентратора по последовательному каналу передачи.

Выходы микроконтроллера прибора ПИК 10 и канал гальванически развязаны. Максимальная скорость передачи информации 9600 бод.

При подключении одного из контроллеров ПИК-10 в цепь амперметра имеется возможность отслеживать и протоколировать ток провода стрелок.

ПИК 10 имеет корпус идентичный по габаритным размерам и креплению реле НМШ, что позволяет устанавливать эти приборы на свободных местах полок НМШ.

На основании корпуса ПИК 10 размещены два блочных разъёма Х1 и Х2 типа РП14-30 (штыри) с направляющими. Путевые реле подключаются ко входу ПИК-10 через ограничительные резисторы 51,1 кОм с допуском 1%. Подключение ПИК-10 для измерения напряжения на фидерах питания осуществляется через понижающие трансформаторы типа СТ-5М или ПРТА-25. Перемычки на трансформаторах необходимо установить в положение соответствующее 15-25 В выходного напряжения. Возможно подключение ПИК-10 для измерения напряжения фидеров к понижающим трансформаторам без ограничительных резисторов. В этом случае напряжение должно быть 10-15 В.

Одновременно к каналу связи может быть подключено до 12 приборов ПИК 10, поэтому в составе системы каждый прибор ПИК 10 имеет адрес.

Этот адрес задается перемычками на входном разъеме.

4.3 Аппаратура съема дискретной информации

Прибор ПИК 120 имеет 120 цифровых входов, и предназначен:

- для преобразования в стандартный цифровой вид постоянного напряжения от -36 В, до +36В или переменного напряжения от 36 В, до 50 Гц, поступающего на цифровые входы;

- для передачи в последовательном коде полученного в результате преобразования массива данных в концентратор по его запросу.

В состав прибора ПИК 120 входят:

- плата микроконтроллера;

- корпус с одним разъёмом СН2-10ШБ и пятью блочными разъёмами РП14-30.

Приборы ПИК 120 располагаются в специальных шкафах типа УКС-4.

На сто двадцать цифровых входов оптронного преобразователя ПИК 120 могут поступать постоянные напряжения в диапазоне от -36 В до +36 В или переменные напряжения амплитудой 36 В и частотой 50 Гц.

Все 120 входов образуют 15 восьмиканальных групп. В каждой группе общие провода каналов (со второго по восьмой) объединены, а первый канал имеет независимый общий провод.

Такая организация входных цепей позволяет подключать ПИК 120 к гальванически развязанным источникам сигналов.

Связь ПИК 120 с концентратором осуществляется по последовательному каналу.

Выходы микроконтроллера прибора ПИК 120 и канал связи гальванически развязаны.

Максимальная скорость передачи информации 9600 бод.

На один вход концентратора может быть подключено 4 прибора ПИК 120, поэтому, в составе системы каждому прибору ПИК 120 необходимо присвоить адрес в диапазоне от 0 до 3.

В релейных помещениях станций ПИК-120 размещаются в шкафу с габаритными размерами 800 на 250 на 500.

В этом же шкафу расположено кроссовое поле для подключения к действующим устройствам. Максимальное число дискретных сигналов, подключаемых к одному шкафу - 480. Число шкафов в системе не ограничено. Цикл опроса станционных устройств не превышает 200мс. На станциях типовой комплекс ДК контролирует состояние следующих объектов:

- рельсовых цепей;

- сигналов;

- стрелок;

- маршрутов;

- участков удаления и приближения;

- фидеров питания;

- предохранителей;

- изоляции источников питания;

- контрольных схем;

- специальных кнопок (например, искусственной разделки, отмены маршрута, открытия пригласительных сигналов, аварийного перевода стрелки, включения макета стрелки и т. д.).

Конструкция ПИК 120 представляет собой стальную пластину - основание с «отбортовкой», к которому на резьбовых стойках привинчена плата А1 с радиоэлементами.

ПИК 120 имеет блочный разъем Х1 типа СН2-10ШБ и пять блочных разъёма Х2- Х6 типа РП14-30 (штыри) с направляющими.

Составление таблицы должно производиться в соответствии с приведенными ниже рекомендациями:

1) Все контролируемые датчики группируются по восемь штук, причем первый датчик «восьмерки» имеет свой отдельный обратный провод, что позволяет подключать объекты с индивидуальным питанием, а остальные семь датчиков имеют общий обратный провод. Порядковый номер датчика и номенклатура обратных проводов указывается в соответствующих строках первого столбца таблицы.

2) Во втором столбце таблицы, начиная с первой секции табло, записываются названия датчиков, состоящие из уникального для данной станции имени, а также указанного в скобках номера и цвета индикатора. В конце списка для каждой секции табло желательно оставить свободные строки для одной - двух «восьмерок» датчиков, а расписывание датчиков для новой секции - всегда начинать с первого датчика очередной «восьмерки». Несколько датчиков, передающих информацию об одном элементе путевого развития (например, белые и красные индикаторы стрелочной или без стрелочной секции), должны подключаться в пределах одного шкафа УКС-4.

3) В остальных двух столбцах таблицы расписываются адреса клемм табло, к которым подключаются провода для считывания сигналов датчиков а также адрес подключения к шкафу.

4.4 Аппаратура среднего уровня

Информация с устройств нижнего уровня поступает на концентраторы среднего уровня, расположенные на линейных пунктах, где производится ее дальнейшая обработка, архивное хранение и передача на следующий уровень. Выдача информации о состоянии контролируемых устройств и поездном положении производится в реальном масштабе времени.

Концентратор линейного пункта предназначен для решения следующих задач:

- обработка сигналов, принимаемых от контроллеров съема аналоговой и дискретной информации со станционных устройств ЭЦ (ПИК10, ПИК120, измерение тока перевода стрелок), аппаратуры ДИСК;

- сбор и обработка сигналов, получаемых с устройств АБ (СЧД-10);

- отображение в реальном времени принимаемой информации;

- архивация и хранение информации в течении определенного времени (настраивается);

- передача и прием информации от других концентраторов;

- передача обработанной информации в АРМ ШНС (в случае установки его на станции).

- обмен информацией с системами ДЦ.

В качестве концентратора информации используется совместимая ПЭВМ промышленного исполнения.

Использование на станциях промышленных компьютеров повышает надежность работы комплекса в целом. Это достигается за счет применения в составе комплектующих ПЭВМ узлов, удовлетворяющих более жестким условиям эксплуатации, а также за счет оснащения промышленных плат дополнительными аппаратными средствами не свойственными бытовым ПЭВМ. В зависимости от конкретного проектного решения, станционный концентратор может располагаться как в помещении ДСП на отдельном компьютерном столе, так и в релейной ЭЦ станции на специальных стойках. В качестве каналообразующей аппаратуры используются модемы, позволяющие связывать концентраторы по выделенным каналам, включая оптоволокно, или физическим цепям.

5. Поиск и устранение отказов

5.1 АКСТ

При отсутствии контроля или сбоях в передаче информации о состоянии устройств на сигнальной точке или переезде необходимо с помощью прибора для измерения уровня убедится в наличии или отсутствии сигнала на частоте проверяемого АКСТ.

При низком уровне производится регулировка с помощью переменного резистора или перемычек на АКСТ. При отсутствии сигнала проверяются цепи питания АКСТ. При неисправности АКСТ автомат подлежит замене. При отсутствии информации о перегоне проверяется линия связи и СЧД.

5.2 ПИК-120

сигнализация связь автоматизированный

При отсутствии информации с пульта ДСП по индикаторам ПИК-120 «контроль» и «передача» убеждаются в исправности платы ПИК-120. При отсутствии контроля проверяются предохранители полюсов питания ДК в пульте.

При отсутствии передачи заменяется плата ПИК-120. При замене необходимо проверить установку настроечных перемычек на плате.

Размещено на Allbest.ru