Функциональная структура

Система ЭЦ-МПК обеспечивает автоматизацию задания маршрутов, управления и контроля за объектами на станции. ЭЦ-МПК является современной, открытой, наращиваемой, легко адаптируемой к условиям конкретной станции в ходе проектирования, а также при изменениях во время эксплуатации. ЭЦ-МПК интегрируется с исполнительными схемами традиционных релейных ЭЦ.

Благодаря реализации ряда функций средствами вычислительной техники достигается сокращение площадей служебно-технических помещений в здании поста по сравнению с ЭЦ релейного типа. Поэтому система эффективна как при новом строительстве, так и при реконструкции устройств на станции с возможностью размещения аппаратуры в существующих зданиях постов ЭЦ. Кроме того, технические средства ЭЦ-МПК выполняют функции линейного пункта ДЦ без дополнительных затрат.

Использование современных стандартных средств вычислительной техники для ввода и отображения информации не требует изготовления специализированных средств контроля и органов управления (табло и манипуляторов). Информационный обмен между компонентами системы базируется также на стандартных протоколах вычислительных систем и локальных сетей.

Автоматизация функций ЭЦ по установке маршрутов и других, не связанных с обеспечением безопасности, выполняется средствами вычислительной техники. Это позволяет оптимизировать и упростить принципиальные электрические схемы, сократить количество используемых реле. Из традиционных функций ЭЦ на средства вычислительной техники возлагаются следующие задачи:

• выполнение маршрутного набора;

• реализация режима автодействия светофоров;

• двукратный перевод стрелки;

• последовательный перевод стрелок;

• фиксация неисправностей;

• оповещение монтеров пути;

• обдувка стрелок;

• резервирование предохранителей.

Кроме того, обеспечивается выполнение и ряда новых функций, возникающих благодаря ис­пользованию программируемой элементной базы:

• автоматическое протоколирование действий персонала, работы системы и устройств (функция «черного ящика»);

• оперативное предоставление нормативно-справочной информации и данных технико-распорядительного акта станции;

• реализация функций линейного пункта ДЦ для кодового управления станцией без дополнительных капитальных затрат;

• автоматизация управления путем формирования маршрутных заданий на предстоящий период без ограничения емкости буфера;

• накопление маршрутов как по принципу очереди, так и по времени исполнения (без ограничения емкости буфера) для схем исполнительной группы, допускающих такую возможность;

• хранение, просмотр и статистическая обработка отказов в ЭЦ;

• поддержка оперативного персонала в нештатных ситуациях (исключение некорректных действий пользователя, режим подсказки);

• реконфигурация зоны управления (возможность привлечения помощника при увеличении загрузки или, наоборот, использование нескольких человек в дневной период и одного—ночью, либо передача на кодовое управление с близлежащей соседней станции в ночное время суток);

• сопряжение с информационными системами вышестоящего уровня (АСОУП, АСУСС и др.).

В системе реализуются программное, маршрутное и индивидуальное управление стрелками, кроме того, обеспечивается возможность автоматической установки маршрутов на предстоящий период (при согласии ДСП) с выдачей речевых сообщений в случаях недопустимых отклонений и нарушений работы устройств. Функциональная структура ЭЦ-МПК представлена на рис. 5.1.

Рис 5.1.Функциональная структура ЭЦ-МПК

2. Аппаратные средства и техническая структура

ЭЦ-МПК имеет трехуровневую структуру (рис. 5.2), где верхний уровень устройств пред­ставляют автоматизированные рабочие места дежурного по станции (АРМ ДСП) и электромеха­ника поста централизации (АРМ ШНЦ). Ко второму уровню относится комплекс технических средств управления и контроля (КТС УК). Третий уровень включает исполнительные схемы релейной централизации, при этом безопасность движения обеспечивается минимальным чис­лом реле I класса надежности.

АРМ ДСП реализован на резервированных персональных компьютерах (комплекты «А» и «Б») промышленного исполнения стандартной конфигурации с процессором типа Pentium.

Органами управления в системе являются манипуляторы типа «мышь» и клавиатуры. Выда­ча команд возможна только с одного комплекта — активного, второй находится в «горячем» резерве и может быть использован только как средство визуализации для отображения общего плана станции или нормативно-справочной информации. На рабочем столе ДСП монтируется групповая пломбируемая кнопка ответственных команд. На отдельном щитке устанавливаются ключи-жезлы примыкающих перегонов, индикация и стрелочный коммутатор макета стрелки, а также кнопка отключения электроснабжения поста ЭЦ (используется при возникновении не­штатных ситуаций, например, при пожаре).

В качестве средства отображения используются 17—21 -дюймовые мониторы в зависимости от размеров станции. С помощью акустических колонок в системе обеспечивается возможность выдачи речевых сообщений об отказах устройств, задержках открытия сигналов и др.

Компьютеры АРМ ДСП объединены в локальную вычислительную сеть (ЛВС). В эту сеть включено АРМ ШНЦ, а также при необходимости могут быть включены другие пользователи информации о передвижении поездов. За счет использования локальной сети АРМ (в том числе ДСП) могут быть территориально рассредоточены на станции в наиболее предпочтительных с точки зрения контроля технологического процесса местах размещения оперативного и обслу­живающего персонала.

Второй уровень системы — КТС УК—также имеет 100-процентный резерв и основывается на двух PC-совместимых промышленных контроллерах и периферийных платах сопряжения с электрическими схемами ЭЦ (рис. 5.3).

Внутри корпуса контроллера размещена несущая пассивная плата расширения BP-8S, которая имеет восемь равнозначных между собой слотов (разъемов) ISA и служит для обмена ин­формацией между компонентами контроллера. Вертикально в плату расширения устанавлива­ются одноплатный компьютер и звуковая плата, обеспечивающая формирование речевых сооб­щений о приближении поездов для работающих на путях.

Основу одноплатного компьютера составляют центральный процессор; энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) емкостью 16 Мб; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью до 64 Мб. Кроме того, на материнской плате компьютера располагается видеоадаптер, контроллер клавиатуры, система портов, обеспечивающих подключение внешних устройств («мыши», жесткого диска, накопителя на гибких дисках, сети Ethernet и др.). Это позволяет значительно упростить отладку системы и диагностирование в процессе эксплуатации.

Питание контроллеров и плат КТС УК осуществляется от вторичных импульсных источни­ков, преобразующих 24 В постоянного тока в необходимую последовательность напряжений для вычислительных средств (+12 В,-12 В, +5 В,-5 В).

Номенклатура периферийного оборудования включает:

• платы сопряжения для контроля за состоянием объектов — устройство матричного ввода
УМВ-56/8;

• модули управления выводом—устройство управления УДО-48Р и УДО-24Я;

• модули аналогового ввода RIO- 7017.

Устройство матричного ввода обеспечивает съем информации о состоянии 56 двухпозицион-ных объектов ЭЦ. Контакты контролируемых объектов подключаются к электронной схеме, в

которой для обеспечения гальванической развязки по питанию между контроллерами КТС УК и поста ЭЦ используются оптроны (рис. 5.4, а). Оптронами называются оптоэлектронные приборы, в которых используются излучатели и фотоприемники, оптически и конструктивно связанные друг с другом. При включенном состоянии контакта контролируемого реле во входной цепи через излучатель в прямом направлении протекает ток и энергия электрического сигнала преобразуется в оптическое излучение. Внутри оптрона связь входа и выхода осуществляется с помощью оптического сигнала. Световой сигнал, попадая на фотоприемни—базу транзистора приемной части оптрона,—инициирует ионизацию в кремнии и образование зарядов в открытой базовой области, что вызывает протекание коллекторного тока теперь уже от источника питания контроллера через резистор R3 (так же, как от внешнего базового тока). Включение резистора R2 в цепь базы оптрона повышает быстродействие схемы и обеспечивает пороговый эффект, поскольку фототранзистор не переходит в состояние проводимости до тех пор, пока ток фотодиода не превысит величины, достаточной для получения разности потенциалов

Рис. 5.3. Структурная схема КТС УК

база-эмиттер на резисторе R2. При обработке сигнала контроллером низкому потенциалу на коллекторе транзистора оптрона соответствует «логическая 1»(реле включено). Использование оптронов в схеме считывания состояния контролируемых объектов ЭЦ обеспечивает высокую электрическую изоляцию (гальваническую развязку питания контролируемых объектов от пи­тания контроллера) входа и выхода (более 1000 В), однонаправленность потока информации — отсутствие обратной связи с выхода на вход, невосприимчивость оптического канала к воздей­ствию электромагнитных полей. Во входной цепи оптрона включен резистор R1, ограничиваю­щий ток через излучатель. Универсальным излучателем для оптронов служит инжекционный диод. Наиболее распространенными типами фотоприемников в современных оптронах являются фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры. Конструктивно пары излучатель—фотопримник располагаются в одном корпусе. Коммутационными элементами на этих платах являются 24 малогабаритных электромеханических реле.

Устройства управляющих выходов (окончаний) UDO-48P и UDO-24R предназначены для под­ключения к контроллеру соответственно 48 и 24 внешних объектов управления и обеспечения гальванической развязки по питанию между его источниками для КТС УК и объектов. При

включении питания программа управления микропроцессором считывает 8-битный адрес платы UDO и переходит в режим ожидания команд от контроллера комплекта.

При обмене информацией с UDO-48P используется блочный циклический код. Байт адреса, определяющий конкретную плату UDO, входит в состав кодируемой информации с кодовым

Рис. 5.4. Электрические схемы устройств сопряжения с объектами контроля и управления

 

расстоянием настройки d- 3. При получении команды, адресная часть которой совпадает с соб­ственным адресом, микропроцессор проверяет правильность приема (отсутствие ошибок) и, если команда принята верно, переключает соответствующие объекты, после чего передает в линию сигнал квитирования о реализации команды. В противном случае принятая команда аннулиру­ется, и микропроцессор опять переходит в режим ожидания команд.

В качестве релейных окончаний в модуле UDO-24R используются малогабаритные электро­механические реле с контактом типа «тройник» (рис. 5.4, б). Для включения исполнительного объекта (например, реле ЭЦ) контроллер КТС УК формирует команду для соответствующей платы, передаваемую по последовательному интерфейсу RS-485, чем достигается малопровод-ность монтажа (применяется двухпроводная линия). Собственный микропроцессор платы вывода осуществляет включение электронного ключа на плате управления. Вследствие протекания тока через обмотку выходного реле последнее включается и в зависимости от использования фронтового или тылового контакта замыкает либо размыкает цепь управления исполнительным реле ЭЦ.

В платах UDO-48P выходными элементами являются оптоэлектронные приборы—твердо­тельные реле (рис. 5.4, в). Поступившая от контроллера команда обрабатывается микропроцес­сором платы, который формирует управляющее слово, поступающее на микросхему дешифра­тора. Вследствие этого через соответствующий излучающий диод оптопары протекает электри­ческий ток, образующийся световой поток открывает силовой полупроводниковый ключ в выходной цепи (например, сильноточный семистор), где включено исполнительное реле.

Установленные на плате светодиоды индицируют состояние каждого выходного ключа: горя­щему светодиоду соответствует замкнутое состояние, а погасшему—разомкнутое. Варисторы предназначены для защиты твердотельных реле от перенапряжений.

КТС УК состоит из двух параллельно и независимо функционирующих комплектов — ос­новного и резервного, включенных в ЛВС. Один из них является активным, он осуществляет реализацию управляющего воздействия на объекты и передачу информации о состоянии конт­ролируемых объектов по каналу связи АРМ. Другой комплект при этом является пассивным и находится в «горячем» резерве. Оба комплекта в процессе работы обмениваются информацией между собой по ЛВС. Схема переключения комплектов обеспечивает переход управления с одного комплекта на другой следующими способами:

• автоматически при нарушениях работы активного комплекта на основе диагностической информации, которой обмениваются комплекты по ЛВС;

• автоматически для обеспечения периодической проверки исправности пассивного комп­лекта;

• дистанционно из АРМ ДСП при систематических сбоях индикации или затруднениях при выполнении команд управления;

• вручную электромехаником с помощью кнопок переключения комплектов на панели управ­ления КТС УК для ремонта или профилактического обслуживания.

При этом осуществляются переключения шин питания плат управления объектами, а также индикация активного и пассивного состояний комплектов на панели управления и мониторах АРМ. Благодаря информационному обмену между комплектами по ЛВС, а также непрерывному контролю устройств пассивным комплектом, в процессе переключений исключаются нарушения в работе исполнительных схем (перекрытия сигналов, сброс искусственной разделки, нештатные переключения режимов «День/ночь» и др.).

Схема переключения комплектов представлена на рис. 5.5 и состоит реле ГРУ и его повторителя ПГРУ. В ней обмотки реле ГРУ включены встречно-параллельно. Положение контактов реле и кнопок соответствуют активному состоянию основного комплекта КТС УК.

Рис. 5.5. Схема переключения комплектов КТС УК

При необходимости передачи функций управления резервному комплекту от АРМ ДСП пе­редается соответствующая команда, адресованная резервному комплекту. Контроллер этого ком­плекта кратковременно включает твердотельное реле Р и создается цепь питания обмотки 1 -3 реле ГРУ. Реле ГРУ, включившись, встает на самоблокировку через контакты 41-42 своего по­вторителя ПГРУ, а все полюса питания цепей управления переключаются на аппаратуру резерв­ного комплекта.

Для того, чтобы вернуть функции управления основному комплекту, по соответствующей команде с АРМ ДСП включается твердотельное реле О основного комплекта и замыкает цепь питания встречно включенной обмотки 4-2 реле ГРУ. Магнитные потоки обоих обмоток будут компенсировать друг друга, реле ГРУ выключится, выключив затем свой повторитель ПГРУ, и схема придет в исходное состояние.

Аналогично передача управления основному или резервному комплекту может осуществ­ляться также нажатием соответствующих кнопок на панели управления.