Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

АПК АСДК разработан с использованием принципов построения распределенных глобальных информационных сетей, в том числе системы передачи данных линейных предприятий (СПД ЛП), главные из которых:

• возможность обмена информацией между любыми абонентами сети;

• возможность обмена информацией произвольного вида, в том числе информацией реального времени;

• программная поддержка любой конфигурации связи абонентов сети;

• администрирование доступа в сети;

• динамическая маршрутизация информации.

Аппаратно-программный комплекс автоматизированной системы диспетчерского контроля осуществляет сбор, обработку и передачу в сеть автоматизированной системы диспетчерского контроля цифровой и аналоговой информации с устройств СЦБ. Все автоматизированные рабочие места (АРМ) АСДК реализованы на персональных компьютерах IBM PC AT, работают в реальном режиме времени, имеют графическое представление (в виде мнемосхем) на экране монитора информации о состоянии устройств СЦБ и поездном положении на контролируемых объектах.

АСДК состоит из двух подсистем (нижний и верхний уровни):

• подсистемы сбора и передачи информации, состоящей из датчиков состояния контролируемых технических средств (постовые и перегонные устройства СЦБ, устройства связи и пр.) и устройств считывания дискретной информации, измерения аналоговых сигналов (измерения напряжений и токов устройств), первичной обработки и передачи этой информации программируемыми контроллерами, построенными на новейшей элементной базе;

• подсистемы маршрутизации информационных потоков, обработки и отображения информации и связи c внешними автоматизированными и вычислительными системами, в том числе АСОУП и АСШ, реализованной с использованием специального сетевого и прикладного программного обеспечения для персональных компьютеров.

Для обеспечения съема и передачи на станции дискретных и аналоговых сигналов от сигнальных и переездных установок аппаратура нижнего уровня содержит:

• модуль линейный аналоговый (МАЛ), предназначенный для сбора и преобразования в цифровой код аналоговой информации от восьми контролируемых устройств;

• модуль линейный аналоговый (МАЛ), предназначенный для сбора и преобразования в цифровой код аналоговой информации от восьми контролируемых устройств;

• генератор линейных сигналов (ГЛС), служащий для сбора дискретных сигналов от 15 контролируемых устройств (контакты реле) я реле состояния блок участка (переезда). Кроме того, ГЛС принимает цифровой код измеренных аналоговых величин и передает его в линию в виде последовательного циклического кода. Линейные выходы всех генераторов линейных сигналов (до 24) подключаются параллельно к двухпроводной линии связи (кабельной или воздушной), например ДСН.

Одновременная передача информации с 24 сигнальных установок в общую линию связи основана на частотном разделении каналов. Кодирование информации о состоянии 15 контролируемых устройств или аналоговой информации каждым ГЛС выполняется по принципу временного разделения каналов. Состояние каждого контролируемого устройства (контакта реле) или код аналоговой информации передается в дискретной форме модулированными по длительности паузами между частотными посылками. Одновременно модулированными по длительности частотными посылками посылается информация о состоянии блок участка (переезда).

Рисунок 1.2 – Структурная схема автоматизированной системы диспетчерского контроля

При наличии аналоговой информации от МАЛ на входах ГЛС последовательный циклический код линейного сигнала содержит 4 байта (2 байта дискретной информации и 2 байта аналоговой). За один цикл передачи информации ГЛС передает код о напряжении одного аналогового сигнала. Во втором байте последовательного кода, содержащего аналоговую информацию, включено сообщение о состоянии четырех информационных каналов для сокращения времени получения данных по этим каналам. При передаче любого сообщения модулированными по длительности частотными посылками посылается информация о состоянии блок участка (переезда). При передаче дискретной информации ГЛС формирует импульсную последовательность циклического кода. На этом рисунке Ч - частотная посылка; Б - бесчастотная посылка (пауза).

Информация от каждой сигнальной установки по линии связи (например, ДСН с развязкой конденсаторами от цепей постоянного тока) поступает на станционную приемную аппаратуру и выделяется полосовыми фильтрами модулей приемных каналов ПК. После дешифрации принятого сигнала ПК выставляет информацию я последовательную интерфейсную шину RS-232 для использования аппаратурой верхнего уровня АСДК. При необходимости, поэтому же стыку, информация может быть выведена на модули индикации.

Аппаратно-программная реализация нижнего уровня обеспечивает ретрансляцию любой информации с нескольких информационных каналов, ее доставку по любому из возможных соединений, причем в случае разрыва соединения система пытается отыскать и установить новое соединение для передачи информации. Программное обеспечение нижнего уровня АСДК решает задачи автоматической переконфигурации информационных связей, программное обеспечение верхнего уровня - администрирования доступа абонентов сети АСДК.

Прикладное программное обеспечение верхнего уровня позволяет организовать следующие автоматизированные рабочие места:

• поездного диспетчера и диспетчера ж.д. узла (АРМ ДНЦ и ДНЦУ);

• сменного инженера дистанции сигнализации и связи (АРМ ШЧД);

• электромеханика электрической централизации (АРМ ШНЦ);

• дежурного по станции (АРМ ДСП);

• дежурного по локомотивному депо (АРМ ТЧД).

Структурно АСДК может иметь различное наполнение упомянутых подсистем источниками информации, устройствами сбора и передачи данных, а также различного вида АРМами. Разработка структуры АСДК при проектировании конкретного участка железной дороги осуществляется с учетом перспективы расширения системы и наличия каналов связи. Для проектирования и внедрения АСДК по заданию ЦШ разработаны «Технические решения АСДК» № 17328-00-00, утвержденные ЦШ 02.04.96.

Все АРМы АСДК работают в едином интерфейсе, обеспечены многооконным пользовательским интерфейсом, имеют программу «черный ящик», предназначенную для восстановления поездной ситуации, обеспечены функциями для приема/передачи информации по сети АСДК (в том числе функцией электронной почты), предоставляют возможность ведения протоколов нештатных ситуаций в работе устройств СЦБ и действий обслуживающего персонала, множество сервисных функций (встроенный редактор текстов, настраиваемые нормативно-справочные системы, средства ведения баз данных, записная книжка, калькулятор и др.). АРМы объединены в единую информационную сеть, поддерживают единый протокол обмена, имеют возможность работы с АСОУП, прошли проверку работоспособности на различных полигонах.

Каждый АРМ АСДК наряду с общесистемными функциями содержит функции, решающие специальные технологические задачи:

• для АРМов ДНЦ и ДНЦУ: обмен информацией с дорожным вычислительным центром (АСОУП), идентификация подвижных объектов и их отслеживание в пределах контролируемого участка/узла, ведение графика исполненного движения поездов, контроль за тормозными башмаками;

• для АРМов ШЧД и ШНС: логический контроль за правильностью работы устройств СЦБ, измерение и контроль напряжений путевых реле рельсовых цепей, питающих фидеров, токов электродвигателей и др., автоматизированное ведение журналов отказов устройств СЦБ, АЛСН, РЦ, а также план-графиков работ по участкам обслуживания, функционирование системы алгоритмов поиска и устранения отказов устройств СЦБ;

• для АРМа ДСП: обмен информацией с АСОУП, идентификация объектов и их отслеживание, контроль за тормозными башмаками, автоматическое голосовое оповещение работающих на путях людей через железнодорожные системы оповещения, автоматизированное ведение журналов тех. конторы и движения поездов.

• для АРМа ТЧД: функционирование системы дислокации локомотивов в депо, обмен информацией с АСОУП, автоматизированное ведение журналов нарядов, графика работ ТЧД, учета локомотивов эксплуатируемого/неэксплуатируемого парков.

• для АРМа ДСПП: немедленное протоколирование операций и нарушений при работе с тормозными башмаками (ТБ) и оповещение АРМов ДСП и ДНЦ (ДНЦУ), предоставление информации о состоянии приемо-отправочных путей и ТБ парков в сеть АСДК, идентификация подвижных объектов и их отслеживание, обмен информацией с АСОУП,

автоматическое оповещение пассажиров о прибытии, проследовании и отправлении поездов в зоне посадочных пассажирских платформ.

1.3.3 Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля

При проектировании АПК-ДК определяется перечень параметров, контролируемых каждым АКСТ-СЧМ.

Для систем автоблокировки параметры выбирают из следующего перечня:

• отсутствие основного питания на сигнальной точке;

• отсутствие резервного питания;

• перегорание основной нити лампы красного огня;

• перегорание резервной нити лампы красного огня;

• перегорание нити лампы разрешающего огня;

• установленное направление движения;

• сход изолирующего стыка;

• пропадание постоянного напряжения блока БС-ДА;

• занятость блок участка;

• неисправность АКСТ-СЧМ или линии ДСМ;

• пропадание обоих фидеров питания на объектах с аккумуляторным резервом;

• аварийный отказ.

При проектировании для каждого АКСТ-ЧМ устанавливается несущая частота (частота настройки генератора), поскольку все АКСТ перегона работают по общей физической линии с частотным разделением каналов.

На одной физической цепи может работать до 30 АКСТ-ЧМ со следующим разделением частот.

На станциях (линейных пунктах) принимается и анализируется информация от АКСТ-СЧМ соответствующими концентраторами (промышленный компьютер). Структурно система состоит из устройства съема данных и удаленного от него на расстояние около 1 км рабочего места маневрового диспетчера. Связь осуществляется по четырехпроводной линии.

В качестве устройства съема данных используется MicroPC, содержащее:

• процессорную плату 5025А;

• две платы дискретного ввода-вывода 5600;

• четыре OPTO RAС, специальным образом подключенных к дискретным датчикам.

Следует отметить, что для контроля над работой только одной половины сортировочной станции, включающей в себя три парка (парк приема, сортировочный парк и парк отправления), необходимо контролировать около полутора тысяч объектов. Если умножить это число на стоимость одного модуля оптронной развязки фирмы Crayhill, то получим цифру около 15000 долларов США. Цифра для разработчиков по нынешним временам, увы, не малая. Поэтому, разработчиками было принято решение при помощи стандартных модулей УСО организовать входную матрицу. Цена сразу упала на порядок, обошлись 96-го модулями I/O типа G4IDC5. Пришлось разработать и изготовить саму матрицу, однако затраты на это оказались несопоставимо меньшими, чем если бы задача была решена "в лоб". Оптронная матрица представляет собой модульную структуру, каждый из модулей которой позволяет подключать 16 дискретных сигналов постоянного или переменного тока напряжением от 12 до 30 В. Модули при помощи разъемов устанавливаются на "материнской" плате, которая в свою очередь стандартными кабелями OCTAGON SYSTEMS соединяется с OPTO RACами. Рабочее место маневрового диспетчера реализовано на ПЭВМ типа IBM AT с многотерминальной видеоплатой, поддерживающей работу четырех мониторов. После определения аппаратных средств у разработчиков встал вопрос о выборе операционной системы (ОС), под управлением которой будет функционировать система ДК. Исходя из требований к функциям системы ДК можно прийти к выводу, что данная ОС должна

обладать, как минимум следующими возможностями:

• поддержка многозадачности;

• многопользовательский режим;

• масштабируемость;

• высокая производительность;

• работа в режиме реального времени;

• надежная и быстрая передача больших объемов данных по низкоскоростному и не очень качественному каналу связи;

• простота подключения различных аппаратных устройств;

• работа на ограниченных системных ресурсах;

• надежная файловая система;

• возможность удаленного изменения версий программ;

• возможность интеграции с другими системами.

Всеми вышеперечисленными свойствами обладает ОС QNX, что и определило ее выбор в качестве операционной среды реализации системы ДК. Многозадачность требуется в связи с тем, что система ДК должна параллельно выполнять несколько взаимодействующих задач:

• сбор и первичная обработка данных;

• ретрансляция данных;

• отображение поездного положения;

• регистрация неисправностей;

• фиксация технологических ситуаций;

• прием сообщений из Вычислительного Центра;

• ведение протокола работы.

Очень мощным является реализованный в QNX механизм обмена сообщениями, на базе которого система ДК была реализована в технологии клиент - сервер, повышающей надежность работы и позволяющей с незначительными издержками увеличивать как число устройств съема данных, так и потребителей информации. Поддержка многопользовательского режима требуется в связи с тем, что в системе одновременно могут работать несколько пользователей. Подключение дополнительных рабочих мест пользователей планируется осуществить на базе локальной сети, одним из узлов которой будет рабочее место маневрового диспетчера. Поддержка в QNX нескольких сетевых стандартов дает возможность для выбора: Ethernet, Arcnet, TokenRing и т.д.

Требование высокой производительности и работы в режиме реального времени становится понятным, если принять во внимание число контролируемых датчиков и заданную частоту съема их показаний - не менее 5 раз в секунду. Причем изменения состояний нескольких десятков датчиков происходят практически при каждом опросе. Проблему надежной передачи данных по каналу связи разработчикам удалось решить при помощи объединения в сеть QNX устройства съема и рабочего места диспетчера, что позволило использовать системный сетевой протокол и реализовать этот обмен независимым от среды передачи данных для прикладных программ. Сеть по последовательному каналу довольно устойчиво работает при скорости передачи данных в 4800 бод. Для увеличения пропускной способности сети мы использовали реализованный сетевым драйвером механизм сжатия/разжатия данных, являющийся прозрачным для прикладных программ.

Не обошлось и без некоторых сложностей. ОС QNX гарантирует, в случае если при передаче сообщения какая-нибудь задача окажется заблокированной, то система через некоторое время автоматически снимет блокировку, вернув код ошибки. К сожалению, данный механизм не всегда срабатывает. Задача может зависнуть в таком состоянии на неопределенно долгое время. Разработчикам пришлось отслеживать и исправлять данную ситуацию программным способом. По их мнению, возможно, это объясняется наличием ошибки в сетевом драйвере Net.fd версии 4.22 и при переходе на версию 4.23 удастся от нее избавиться. Желание создать систему, не привязанную жестко к конкретным аппаратным средствам, приводит к необходимости написания драйверов устройств. Тот, кто писал и отлаживал драйверы устройств под DOS, знает - особенное неудобство доставляет то, что интерфейс ОС для драйверов и прикладных программ различный. Что касается QNX, то написание и отладка драйверов ничем не отличается от написания и отладки остальных программ. Программный интерфейс общий для всех программ. Довольно быстро были написаны драйверы для платы Octagon 5600 и многоэкранной видеокарты. Так как в состав QNX входит большое число менеджеров устройств и различных драйверов, то во многих случаях можно просто воспользоваться предоставляемым сервисом, а не разрабатывать собственное программное обеспечение. Для подключения модема и организации сети между устройством съема и рабочим местом диспетчера использовался стандартный менеджер последовательных каналов.

Характеристики

Список файлов ВКР