Пояснительная записка (Оборудование станции МПЦ Ebilock-950 с ССО Ebitrack-2000), страница 3

Рисунок 2.1 – Структура системы МПЦ Ebilock-950

ЦП выполняет функции централизации, получает и обрабатывает команды с АРМ ДСП через систему передачи данных АРМ, разделяет их на ответственные и не ответственные и посредством системы передачи данных ОК посылает приказы в систему ОК для исполнения. А также наоборот получает статусы от системы ОК и посылает статусы индикации на АРМ ДСП.

Для связи с концентраторами системы передачи данных МПЦ центральный процессор R4N использует дублированную сеть Ethernet и стандартные протоколы TCP/IP. Высокопроизводительная сеть Ethernet и протоколы TCP/IP используются также для связи между платами процессорных устройств основного и резервного компьютера центрального процессора R4N с целью сравнения результатов обработки данных. Главная цель ЦП состоит в обработке данных таким образом, чтобы предотвратить выполнение опасных команд от системы управления.

Релейная аппаратура размещается на типовых стативах в релейном помещении поста МПЦ. Релейная часть оборудования - это рельсовые цепи, кодирование, увязки с блокировкой по каждому пути прилегающих перегонов, увязки с другими релейными устройствами и системами.

Система объектных контроллеров является частью системы МПЦ. Данная система осуществляет взаимодействие между компьютерной частью централизации с релейными устройствами и напольным оборудованием.

ОК делятся на следующие типы:

• сигнальный;

• стрелочный;

• релейный;

• системы счета осей.

Объектные контроллеры системы Ebilock-950 используют отечественные рельсовые цепи, светофоры, электроприводы, реле и дают возможность осуществлять увязки с системами автоблокировки, переездной сигнализации, кодирования рельсовых цепей, системой счета осей и другими системами.

2.4 Системы передачи данных

2.4.1 Общие положения

Системы передачи данных это закрытые сети связи между центральным процессорным устройством, системой объектных контроллеров, автоматизированными рабочими местами и другими центральными процессорами (в случае их наличия).

Система объектных контроллеров управляет напольными объектами, такими как электроприводы стрелок и светофоры, получает приказы от центрального процессорного устройства и посылает статусы о состоянии объекта обратно.

Процессоры A и B (A и B компьютеры) выполняют функции централизации параллельно, получая команды от АРМ ДСП, обрабатывают их и безопасным образом, в зависимости от реальной ситуации на станции, посылают приказы в систему объектных контроллеров, получают статусы информации от системы объектных контроллеров и посылают статусы информации в АРМ ДСП. ЦП поддерживает ответственные и неответственные сообщения, где ответственные сообщения защищены дополнительным уровнем инкапсуляции.

Сервисное процессорное устройство (сервер АРМ) выполняет сервисные функции, такие как ввод/вывод от/к АРМ ДСП, системы объектных контроллеров (через систему передачи данных), а также является интерфейсом для безопасных процессоров А и В, посылая информацию, получаемую от АРМ и системы ОК и получая информацию, для того чтобы передать её в АРМ и систему ОК. На малых станциях, как и в нашем случае, для обеспечения функционирования АРМ, установка отдельного сервера не требуется.

2.4.2 Внешний интерфейс

Интерфейс между сервисным процессорным устройством и АРМ – Ethernet. Протокол – TCP/IP.

Интерфейс между сервисным процессорным устройством и системой передачи данных – Ethernet. Протокол – TCP/IP.

В состав программного обеспечения системы входит:

• системное ПО для сервисного процессорного устройства;

• прикладное ПО зависимостей (А и В) для безопасных процессоров А и В;

• станционные данные определяют топографию и другие характеристики станции и пере­дачи данных. Станционные данные для ПО зависимостей генерируется в двух версиях, А и В, в различных форматах. Станционные данные разрабатываются индивидуально для каждой стан­ции;

• логика централизации выполняется на основе типовых материалов по проектированию СЦБ и инструкций ОАО РЖД. Программное обеспечение генерируется диверсифицировано в программы А и В, которые интегрируются со станционными данными (А и В соответственно). Логика централизации адаптируется индивидуально для каждой станции;

• блоки зависимостей разрабатываются раздельно для каждого заказчика – в соответствии с техническим заданием;

• безопасное ПО разрабатывается в двух экземплярах, А и В, двумя независимыми груп­пами разработчиков. Обе разработанные программы выполняются параллельно. Каждая про­грамма выполняет пакет логики, генерируя приказы на объектные контроллеры, только если это допустимо по условиям зависимостей;

• приказы на объектные контроллеры и состояния от объектных контроллеров приходят в двух диверсифицированных записях, также называемых А и В. Безопасное ПО проверяет данные в записях А и В при получении статусов от объектных контроллеров, и проверяет приказы до того, как любые приказы будут посланы на объектные контроллеры.

2.4.3 Система передачи данных ОК

Система передачи данных ОК - сеть для связи между центральным процессорным устройством и системой ОК. Система ОК должна иметь гальваническую развязку с ЦП. Система передачи данных ОК – это резервированная высокоскоростная дублированная сеть Ethernet, построенная на базе ВОЛС и оптических управляемых коммутаторов сети ОК. Коммутаторы сети ОК в дальнейшем будем называть FSW.

В качестве концентраторов связи системы ОК применены концентраторы СОМ5. Левый и правый порты КС подключаются к разным коммутаторам системы передачи данных. Интерфейс между коммутатором сети и концентратором – Ethernet.

Система передачи данных ОК может иметь различную конфигурацию. Конфигурация системы передачи данных во многом зависит от размещения оборудования на станции (централизованное или децентрализованное), одиночная станция или участок и т.д.

Для одиночной станции с централизованным размещением оборудования система передачи данных ОК строится на четырех оптических коммутаторах и двух неуправляемых коммутаторах c медными портами для увеличения количества подключаемых КС. Это оборудование устанавливается в шкафах ЦП и ТО.

2.4.4 Система передачи данных АРМ

Система передачи данных АРМ – сеть для связи между центральным процессорным устройством и системой АРМ. Система передачи данных АРМ – это резервированная высокоскоростная дублированная сеть Ethernet. Коммутаторы сети ОК в дальнейшем будем называть ESW.

Система передачи данных АРМ может также иметь различную конфигурацию. Конфигурация системы передачи данных во многом зависит от размещения оборудования на станции (централизованное или децентрализованное), одиночная станция или участок и т.д.

Система передачи данных АРМ станции с централизованным размещением оборудования строится таким образом: встроенные в ЦП коммутаторы соединяются с неуправляемыми коммутаторами с медными портами. Это оборудование устанавливается в шкаф ЦП.

2.4.5 Система передачи данных ITI

Система передачи данных ITI - сеть взаимодействия между центральными процессорными устройствами. Сеть ITI использует каналы связи сети ОК или АРМ, в зависимости от особенностей построения сети ОК и сети АРМ в конкретном случае, поэтому сеть ITI необходимо выделять в отдельную виртуальную сеть.

Приоритетным является объединение сети ITI с сетью ОК. Но это решение будет справедливым только тогда, когда сеть ОК объединяет в единое оптическое кольцо все взаимодействующие ЦП. Если сеть ОК разделена на отдельные оптические кольца, а сеть АРМ объединяет в единое оптическое кольцо все взаимодействующие ЦП, тогда сеть ITI можно совместить с сетью АРМ. В случае если сети ОК и АРМ не позволяют использовать их каналы связи, то необходимо организовать дополнительное оптическое кольцо сети ITI. В нашем проекте использование данной системы передачи данных не предусматривается.

2.5 Конструктивные характеристики элементов МПЦ Ebilock-950

2.5.1 Центральный процессор

Центральное процессорное устройство проверяет все условия для безопасного движения поездов и управляет станционными объектами. Как в любой вычислительной системе в этом компьютере выделяется аппаратная часть и программное обеспечение. Программное обеспечение для ЦП разработано и принадлежит ООО «Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)».

В состав центрального процессора R4N входят два промышленных компьютера (полукомплекты VCS_N1 и VCS_N2), монтируемые в 19-дюймовую полку (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Структурная схема процессорного устройства

Полукомплект VCS_N1 функционирует в рабочем режиме, а VCS_N2 - в резервном. Резервный процессор не влияет на функционирование рабочего, но к нему непрерывно поступает информация со стороны системного программного обеспечения о состоянии рабочего процессора. В случае сбоя рабочего процессора резервный берет на себя всю обработку информации с сохранением имеющихся данных. Каждый полукомплект имеет встроенные типовые промышленные коммутационные модули сети Ethernet

Для связи с концентраторами ОК МПЦ центральный процессор R4N использует дублированную сеть Ethernet и стандартные протоколы TCP/IP через оптические коммутаторы FSW, а для системы передачи данных АРМ – управляемые оптические коммутаторы ESW. Высокопроизводительная сеть Ethernet и протоколы TCP/IP используются также для связи между платами процессорных устройств основного и резервного компьютера центрального процессора R4N с целью сравнения результатов обработки данных (DSW).

Полукомплект реализует параллельно с другим собственную программную версию А и В, обрабатываемые разными процессорами, логики ЭЦ по выполнению взаимозависимостей и взаимозамыканий. Каждая из этих двух частей использует свой собственный формат данных и вырабатывает свои собственные приказы, которые передаются на объектные контроллеры. В системе используется диверсифицированное программирование. Для обеспечения независимости программ А и В друг от друга, они разрабатываются двумя отдельными группами программистов.

Обработка данных в компьютере – циклическая. Время цикла составляет 0,6 сек. За время каждого цикла:

• собирается вся информация о состоянии управляемых и контролируемых объектов;

• сравниваются все входные данные;

• обрабатываются данные о зависимостях в двух различных программах;

• сравниваются на соответствие выходные данные;

• составляются и передаются к объектам приказы;

• передаётся как индикация на систему управления и отображения информация, касающаяся состояния объектов.

Отличительными особенностями устройства R4N являются высокая производительность и способность выполнять функции не только центрального процессора, но и центра радиоблокировки. Этот центральный процессор имеет модульную структуру и высокую ремонтопригодность, не требует внутренних систем охлаждения.

2.5.2 Автоматизированные рабочие места

Неотъемлемой частью МПЦ являются автоматизированные рабочие места (АРМ) дежурного по станции и дежурного электромеханика. Главная задача АРМ создание человеко-машинного интерфейса. Он ориентирован на оператора, облегчает восприятие им текущей поездной обстановки, предоставляет всю необходимую информацию для принятия обоснованных решений. АРМ выполняет роль современного аналога пульта-табло релейных систем.

Применение современной вычислительной техники для этого позволяет создать на экране монитора гибкую мнемосхему станции. Она отображает наиболее важные объекты контроля. При этом вид мнемосхемы может изменяться по командам оператора. Это позволяет отобразить специфическую информацию, необходимую для проведения маневровой работы, приема и отправления поездов, проведения проверок оборудования и др.

АРМ дежурного по станции отображает состояние поездной обстановки и неисправности аппаратуры, ввод управляющих команд. Оно позволяет также автоматически регистрировать неисправности аппаратуры, ответственные действия дежурного по станции и другие важные события, предоставлять по его запросам справочную информацию и «историю» поездной работы. При подключении АРМ в информационную сеть существует возможность предоставлять достоверную оперативную информацию руководству дороги.

На терминал электромеханика поступает информация о различных неисправностях в системе, например, обрыв петли связи или перегорание лампы в светофоре. Электромеханик дает чисто технические команды, связанные с функционированием системы.

Применение стандартного персонального компьютера в качестве аппаратной реализации АРМ позволяет снизить стоимость и упростить эксплуатацию и обслуживание системы МПЦ. Программное обеспечение АРМ функционирует под управлением операционной системы Windows NT. Она хорошо зарекомендовала себя в обеспечении живучести приложений. В АРМ использован широко распространенный оконный интерфейс пользователя, интуитивно понятный и легкий для освоения.

Основными функциями АРМа являются:

• отображение путевого развития станции с показом текущего состояния объектов контроля и управления;

• обработка команд дежурного по станции;

• регистрация событий;

• обработка сигналов о неисправностях;

• отображение журнала событий и списка неисправностей.

Программное обеспечение АРМ состоит из ряда связанных между собой подсистем. Среди них - управляющая система реального времени; программа построения символов; программа построения мнемосхемы; база данных; обмен данными.

Система реального времени выполняет прием и передачу данных от оборудования централизации, их обработку, управление графическим отображением плана станции, ведет обработку и регистрацию событий и неисправностей. Программа построения символов объектов позволяет разрабатывать графическое представление стрелок, сигналов и др. в различных состояниях. Программа построения мнемосхемы - инструмент для проектирования размещения на экране путевого развития станции, объектов контроля и управления с использованием символов, разработанных предыдущей программой. АРМ использует две базы данных: описания всех объектов станции и их перекрестные связи; оперативную, в которую заносятся данные в процессе работы системы. Подсистема обмена данных объединяет все компоненты АРМ и базы данных. Размещение оборудования АРМ ДСП показано на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – АРМ ДСП (вид сверху)

Для размещения оборудования используются эргономичная мебель. Количество мониторов, видео-плат и наличие дополнительных интерфейсных плат определяется исходя из задач, возлагаемых на каждое рабочее место. Перечень аппаратуры рабочего места дежурного по станции приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Конфигурация аппаратуры АРМ ДСП

Для всех АРМов на станции применяется унифицированный системный блок, что облегчает обслуживание и при необходимости их ремонт. Все АРМы и ЦП объединяются в локальную сеть с использованием двух и более коммутаторов расположенных в шкафу ЦП. Локальная сеть прокладывается лучами из кабеля 5 категории от патч-панели, расположенной так же в шкафу ЦП до двойных розеток, расположенных в непосредственной близости от рабочих мест. К каждому рабочему месту прокладывается два кабеля (основной и резервный).