Программное обеспечение

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Функциональная структура системы

РПЦ «Диалог-Ц» разработана специалистами ООО «Диалог» и предназначена для оборудования или замены существующих постов ЭЦ при полной или частичной реконструкции, а также для подключения станционных устройств к системам ДЦ, ДК и СПД-ЛП.

Система представляет собой комплекс микропроцессорных и релейных устройств, обеспечивающих установку, замыкание и размыкание маршрутов на станции при соблюдении требований безопасности движения поездов путем проверки взаимозависимостей микропроцессорными средствами (программно), и релейными схемами существующих ЭЦ (аппаратно). В РПЦ интегрируются функции:

- электрической централизации;

- линейного пункта систем ДЦ, ДК и СПД;

- аппаратуры телеуправления малыми станциями;

- постовой аппаратуры маневровой локомотивной сигнализации – МАЛС (на крупных станциях);

- оповещения работающих на путях;

- логического контроля за действиями ДСП в условиях нарушения нормальной работы устройств СЦБ.

Пропадание сигналов ТС или прием ложной информации индицируется литерами красного цвета ОК (отключение контроля), при этом все объекты станции окрашиваются в серый цвет.

Кроме традиционных функций релейной ЭЦ дополнительно на программном уровне по командам пользователя обеспечивается выполнение функций блокировки (исключения пользования):

· закрытие движения по путям и секциям станции;

· блокировка и последующее разблокирование любой стрелки в установленном положении;

· блокировка и последующее разблокирование любого светофора в закрытом положении.

Функции блокировки используются ДСП при производстве работ или возникновении неисправностей отдельных устройств.

РПЦ «Диалог-Ц» обеспечивает посылку ответственных команд для управления объектами во вспомогательном режиме при возникновении неисправностей.

В РПЦ «Диалог-Ц» реализован логический контроль действий ДСП и устройств СЦБ. На основе информации, автоматически получаемой от контролируемых объектов ЭЦ, и вводимых ДСП оперативных данных осуществляются программные проверки:

· положения стрелки;

· рельсовых цепей при маршрутизированных передвижениях;

· правильности установки маршрутов;

· перекрытия сигнала путем контроля команды отмены от ДСП, ложной занятости рельсовых участков маршрута, потери контроля стрелки или перегорания нити лампы;

· открытия только одного пригласительного сигнала в зоне управления каждого ДСП;

· проезда светофора с запрещающим показанием;

· последовательности занятия и освобождения путевых участков с оценкой возможной их ложной занятости или свободности;

· соответствия сигнализации светофора поездному положению.

Протоколирование осуществляется на жестком диске АРМ ДСП, куда записывается информация о состоянии объектов СЦБ, действиях ДСП и командах управления. Срок ее хранения составляет не менее 30 суток.

Протоколы с АРМ ДСП передаются на АРМ ШН для последующего просмотра событий с отметкой времени. Просмотр возможен с любого момента периода хранения как в реальном , так и в ускоренном масштабе времени.

Технические средства

РПЦ «Диалог-Ц» содержит:

· АРМ ДСП, включая пульт резервного управления;

· управляющий вычислительный комплекс;

· исполнительные релейные устройства;

· напольные устройства;

· устройства энергоснабжения.

АРМ ДСП обеспечивает отображение состояния объектов управления и формирования заданий по управлению объектами в диалоговом режиме взаимодействия. Состав АРМ входит основная и резервная ПЭВМ стандартной конфигурации и индустриального исполнения. Используемые в АРМ мониторы имеют не менее 17” по диагонали. Их количество определяется путевым развитием станции и для крупных станций допускается подключение не более девяти основных и девяти резервных на каждый системный блок. Питание АРМ осуществляется от источников бесперебойного питания и гальванически развязано от остальных потребителей 220В.

АРМ ДСП взаимодействует с УВК и другими подсистемами (диагностики, МАЛС, ДЦ, ДК и др.) посредством изолированной локальной сети по стыку RS-485 (основной и резервной).

Резервный пульт управления содержит ключи-жезлы для отправления хозяйственных поездов на примыкающие перегоны, а также кнопку ответственной команды. Дополнительно он может содержать индивидуальные кнопки ответственных команд, а также минимальный набор элементов управления и контроля для организации движения поездов по основным путям станции. В отдельных случаях для этого применяется пульт управления существующей ЭЦ. В исходном состоянии органы управления пульта должны быть отключены, а при необходимости управления они подключаются поворотом ключа. При передаче управления для исключения выдачи на устройства несанкционированных команд фиксируемые органы устанавливаются ДСП в положение, соответствующее фактическому состоянию объектов и контролируются схемой изменения режимов управления.

Управляющий вычислительный комплекс обеспечивает:

1. сбор данных о состоянии контролируемых объектов и передачу информации (сигналы ТС) в АРМ и увязываемые подсистемы;

2. проверка взаимозависимостей и допустимости поступающих команд на программном уровне;

3. управление исполнительной группой ЭЦ;

4. взаимодействие с устройствами станционной автоматики: обдувка и обогрев стрелок, оповещение работающих на путях и др.

УВК строится на использовании двух безопасных микроЭВМ БМ1602, работающих в горячем резерве. Для больших станций могут устанавливаться по две БМ-1602 на район станции.

Основной системный блок АРМ ДСП по основной шине RS-485 подключается через преобразователи интерфейсов RS-485/RS-232 к первым портам первой и второй БМ-1602, а резервный – соответственно к их вторым портам.

Шина RS-485 обеспечивает среднее время передачи команд ТУ не более 0,2 с., а сигналов ТС – не более 0,5 с.

Для исключения воздействия на обмен данными увязываемых информационных подсистем их системные блоки подключены к шинам только приемниками стыка RS-422, т.е могут только принимать данные. При этом обмен данными обеспечивает среднее время передачи сообщений не более 1,0 с.

Питание БМ-1602 осуществляется от аккумуляторной батареи 24В и гальванически развязано от остальных потребителей. Питание вентиляторов БМ-1602 осуществляется от источника бесперебойного питания 220В.

Релейная исполнительная группа содержат схемы установки и замыкания маршрута, контроля его проследования и размыкания, управления стрелками, светофорами и др.

2.3 Безопасная микроЭВМ БМ-1602

БМ-1602 обеспечивает выполнение основных функций РПЦ по контролю и управлению маршрутами, стрелками, сигналами, другими объектами станции и прилегающих перегонов

Безопасное функционирование БМ-1602 обеспечивается:

- двумя процессорными комплектами, работающими синхронно по одинаковым программам. Результаты их работы сравниваются схемой встроенного аппаратного контроля. При отказе одного из комплектов исключается возможность реализации ответственных команд;

- помехозащищенным кодированием с кодовым расстоянием d≥4;

- применением для реализации ответственных команд модулей с безопасными выходами.

Функциональная схема БМ-1602 содержит:

· блок питания БП;

· модуль центрального процессора ЦП;

· интерфейсные модули.

БМ-1602 представляет собой моноблочную конструкцию и имеет многомодульную структуру с шинной организацией. Корпус выполнен в стандарте 6U «Евромеханика», с нижней стороны которого крепится блок вентиляторов. Процессорный блок устанавливается на первом месте, рядом с блоком питания. Далее устанавливаются интерфейсные модули, тип и количество которых определяется проектом.

БП состоит из двух одинаковых преобразователей постоянного напряжения (ППН1 и ППН2). Каждый из них предназначен для получения от станционного источника 24В±20% трех стабилизированных напряжений +5В, +12В, -12В. При этом каждый из преобразователей питает ту часть модуля, которая подключена к соответствующей шине (Ш1 и Ш2). Земли обоих ППН объединены и образуют общую минусовую цепь.

ЦП – основной узел БМ-1602, осуществляющий управлением всего комплекса. Функционально ЦП состоит из двух идентичных микропроцессорных блоков (МБ1 и МБ2), коммуникационного блока (КБ), генератора тактовых импульсов (ГТИ), схемы сравнения (СС), схемы запуска (СЗ) и схемы выбора шин (СВШ).

Все интерфейсные модули содержат схему формирования базового адреса (СФА). Каждому модулю отведено 16 адресов, которые формируются подачей напряжения +24В В на соответствующие входы СФА.

В одном корпусе БМ-1602 может устанавливаться до 16 интерфейсных модулей:

- модули токовых выходов ТП;

- модули токовых входов Вх;

- модули токовых выходов-входов ТВВ;

- модуль релейных выходов Вых.Р40;

- модуль безопасных выходов БВ;

- модуль релейных выходов Вых.

Все модули связаны между собой системной шиной, которая состоит из двух идентичных шин Ш1 и Ш2.

Модули ТП и Вх представляют собой устройство сбора информации. Сбор данных осуществляется путем циклического опроса датчиков. Ввод данных осуществляется с использованием фронтового и тылового контактов реле с учетом следующих требований:

· для ввода применяются так называемые «сухие» контакты (не занятые в других схемах);

· съем выполняется через устройства гальванической развязки с обеспечением контроля цепей сбора и ввода данных;

· питание цепей ввода осуществляется от станционной батареи с рабочим напряжением не ниже 24В и потребляемом токе входа не менее 5 мА;

· при оценке состояния осуществляется накопление и обработка данных для обеспечения достоверности при воздействии электромагнитных помех и «дребезге» контактов. Время обработки не превышает 0,5с.

Опрос контактов реле осуществляется по принципу «токовая петля». Для реализации этого принципа ТП содержит 32 токовых выхода (31 и 32 выходы используются для формирования служебной информации). Модуль Вх содержит 16 токовых входов. На выходах ТП последовательно появляется единичный сигнал, который подается на контактную группу контролируемых объектов.

Импульс опроса формируется со стороны БМ1602 и сначала поступает на вход первого модуля токовых выходов ТП1. Это обеспечивает открытие оптрона ED1 и, как следствие, влечет открытие транзистора VT1, включенного по схеме составного транзистора. Через контакты контролируемых реле и диодную развязку сигнал опроса (+24В) поступает на входы модуля Вх. Особенность их схемотехники состоит в преобразовании сигнала, которое реализуется следующим образом.

Со сторны БМ1602 на вход оптрона ED2 непрерывно поступают импульсы частоты контроля, что вызывает периодическое открытие и закрытие его выходного транзистора. При закрытии транзистора снимается шунт с диода оптронной пары ED3, что при наличии входного сигнала опроса приводит к открытию его выходного транзистора. Вследствие этого ранее заряженная емкость С1 (цепь заряда: VCC-R6-C1-VD2-минус) начинает разряжаться на конденсатор С2 (цепь: C1 –«коллектор-эмиттер»транзистора ED3- С2- VD3), что приводит к понижению потенциала на его верхней обкладке. Динамика этого процесса, задаваемая частотой контроля, приводит, таким образом, к понижению потенциала на выходе схемы съема на все время существования импульса опроса.

Тогда, на выходах опрашиваемой группы формируется параллельный код, состоящий из нулей и единиц, при этом логическому значению «0» соответствует разомкнутое состояние контакта, а логической «1»- замкнутое. Такая организация позволяет получить информацию о состоянии 31х16=496 двухпозиционных объектов контроля. Для увеличения количества контролируемых объектов устанавливаются дополнительные модули ТП и Вх. Допускается использование до четырех модулей Вх с одним модулем ТП.

Как правило, должно применяться раздельное использование контактных групп для каждой из БМ-1602. В этом случае для каждой БМ-1602 применяется независимые, но идентичные (используются идентичные контактные группы разных тройников, подключенные к одним и тем же выходам токовых петель и модулей входов) схемы сбора информации о состоянии объектов контроля. Модуль ТВВ совмещает функции ТП и Вх. Он имеет 24 сигнальных выхода для опроса объектов и 16 сигнальных входа. Максимальное количество контролируемых объектов при использовании одного модуля ТВВ равно 24х16=384 двухпозиционных объектов.

Для исключения обходных электрических цепей в схемах контроля состояния объектов используются блоки диодные коммутационные (БДК и БДК2) и блоки релейные диодные коммутационные (БРДК).

Блоки типа БДК имеют 32 сигнальных входа для подключения «сухих» контактов контролируемых объектов и 16 выходов. При отсутствии «сухих» контактов используется блок БРДК или устанавливаются повторители реле. Сигнальные входы могут подсоединяться к «сухим» контактам реле контролируемых объектов, либо подключаться параллельно к их обмоткам, запитанных постоянным или переменным током. Внутри БРДК смонтированы реле-повторители, фиксирующие поступление внешнего сигнала. Контроль состояния повторителей осуществляется по фронтовому и тыловому контактам этих реле.

Модули выходов предназначены для формирования УВ на схемы исполнительных устройств ЭЦ. Управляющие сигналы на выходах сохраняются в течение времени, необходимого для реализации команды, задаваемого программным путем.

Модуль Вых.Р40 содержит 40 релейных управляющих выходов для реализации простых команд. Из них 32 выхода выдают управляющие сигналы через фронтовые контакты исполнительных реле модуля, а 8 – через фронтовые и тыловые (тройник).

Модуль БВ предназначен для реализации ответственных команд. Он содержит 16 выходов и позволяет подключить до 16 управляющих реле.

Модуль Вых содержит 28 управляющих выходов для реализации простых команд и 4 безопасных выхода для ответственных. В модуле Вых используются реле, через контакты которых формируется воздействие на схемы ЭЦ.

К релейным выходам модулей выходов допускается подключение любого типа реле (НМШ, РЭЛ, КДРШ и др.) с рабочим напряжение до 24 В и сопротивлением обмотки не менее 40 Ом, а к безопасным выходам – реле типа НМШ или РЭЛ с сопротивлением обмотки не менее 1200 Ом и рабочим напряжением 24В.

БМ-1602 устанавливаются в релейном либо другом помещении станции в специальном шкафу. В качестве клеммных соединителей используются соединители типа Vago. При размещении шкафа должен быть обеспечен доступ к лицевым сторонам корпусов модулей БМ-1602. В шкафу должна быть предусмотрена установка втяжных вентиляторов со сменными фильтрами (для создания избыточного давления) и вытяжных вентиляторов и установка кондиционера. Должно быть предусмотрено включение и выключение вентиляторов и кондиционера по командам телеуправления от АРМ ДСП, а также автоматическое включение от термодатчиков. БМ-1602 должна размещаться как можно дальше от мощных источников электромагнитных помех (например, электропитающей установки). Это расстояние должно быть не менее 3 м.

Программное обеспечение

Структура рабочего программного обеспечения (ПО) состоит из ПО АРМов и ПО БМ-1602. В свою очередь ПО АРМ ДСП включает следующие блоки:

- объектов контроля и управления (перечень объектов и их взаимосвязей);

- формирования команд, в том числе и ответственных;

- передачи управляющих команд;

- вычисления изменений состояния объектов за последний опрос УВК и правильности приема ТС;

- отображения поездной ситуации;

- проверки логических условий безопасности работы ЭЦ;

- организации диалога с пользователем;

- протоколирования.

Программное обеспечение БМ-1602 написано на языке низкого уровня «Ассемблер-86» и состоит из трех основных блоков:

· тестирования, предназначенного для проверки внутренних ресурсов модуля ЦП;

· инициализации, обеспечивающего проверку конфигурации, наличия подключений внешних цепей программирования режимов работы модемов и приведение в исходное состояние выходных цепей;

· рабочего цикла, предназначенного для установления и поддержания обмена информацией с другими абонентами, сбора и обработки информации о состоянии объектов контроля, выдачи управляющих сигналов на объекты управления и самодиагностики.

Работа БМ-1602 начинается с подачи питания на адресные входы СФА периферийных модулей и блок питания. БП вырабатывает стабилизированные напряжения постоянного тока для питания модулей. При достижении от БП номинальных значений напряжений СЗ модуля ЦП вырабатывает сигнал сброса (RESET), который приводит все схемы БМ-1602 в исходное состояние. В процессе работы сигнал RESET формируется в случаях асинхронной работы комплектов, приема команды перезапуска по ТУ или внешнего воздействия на соответствующую кнопку.

На этапе тестирования, инициализации и работы БМ-1602 состояние ЦП можно контролировать по показаниям индикаторов на лицевой панели. В начале тестирования включается первый каскад схемы сравнения СС.

Каждый МБ1 и МБ2 модуля ЦП проверяет исправность собственных: процессора, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). По окончании тестирования ОЗУ МБ проверяет работу первого каскада СС и если каскад работает исправно и тестовые сигналы с МБ одинаковые, запускается второй каскад СС. Визуально исправность работы СС можно контролировать по индикации светодиодов на лицевой панели.

На этапе тестирования МБ проверяет наличие подключенных периферийных модулей. Если модуль установлен и на его СФА подано соответствующее напряжение, он отвечает на запрос. После завершения опроса всех адресов, МБ принимает решение о конфигурации БМ-1602. На заключительном этапе тестирования МБ производит инициализацию COM-портов и определяет типы подключенных к ним устройств. Параллельно со сбором информации МБ инициализирует КБ с целью установления связи с АРМ ДСП. При успешном соединении обеспечивается поддержание протокола обмена информацией между МБ и АРМ ДСП.