Система концентраторов и объектных контроллеров

 

Система объектных контролеров (СОК-950) является составной частью микропроцессорной централизации Ebilock-950. Основные особенности СОК-950: высокая надежность передачи данных; короткое время реакции на события; расширенная система диагностики; возможность взаимодействия с ответственными (безопасными) и не ответственными объектами; возможность быстрой адаптации; функционирование и интерфейс для обеспечения взаимодействия с новыми типами напольного оборудования; упрощенное создание проектов для новых станций; уменьшенные физические размеры; модульная структура, упрощающая монтаж и обслуживание; обратная совместимость с системами предыдущего поколения (Ebilock-850); возможность адаптации системы к специальным требованиям заказчика; сокращение расходов в течение жизненного цикла системы; сокращение времени возврата средств, вложенных в систему.

СОК поддерживает два интерфейса: с петлей связи для КЦ и с напольными устройствами. Основными компонентами системы являются: петля связи между устройствами контроля передачи - концентраторами и КЦ, концентраторы (КС), система связи КС с объектными контроллерами (ОК) и кабели от них к напольному оборудованию. Требования безопасности при передаче телеграмм обеспечиваются КЦ и объектными контроллерами. В то же время петля связи, КС и система связи с ОК является только средой передачи данных и не обеспечивается специальными средствами безопасности данных. Петля связи между КЦ и КС, кабели от объектных контроллеров к напольному оборудованию не являются частями СОК.

Порт петли связи является частью КЦ. Он обеспечивает ее подключение к центральному компьютеру, подготовку телеграмм необходимого формата и поддержание протокола приема и передачи информации по петле связи. В системе СОК данное устройство обозначается как модуль ввода / вывода (IOM).

Петля связи с концентраторами используется для передачи данных между модулем ввода / вывода IOM и концентраторами. Физической основой петли является четырехпроводный телекоммуникационный кабель, подключаемый к внутренним модемам. Обычно КЦ взаимодействует с концентраторами с одной стороны петли, передавая информацию и контролируя ее с другой. В случае повреждения кабеля КЦ автоматически изолирует его поврежденный участок, обеспечивая связь с концентраторами с обеих сторон петли. Такое решение обеспечивает непрерывность передачи информации для работоспособной части петли.

Концентратор (КС) является промежуточным передаточным звеном между модулем ввода / вывода IOM и объектными контроллерами. Он также используется для регенерации сигналов, когда расстояние между двумя концентраторами достаточно большое. Концентратор является «прозрачным» устройством для КЦ и объектных контроллеров. В связи с этим к нему не предъявляются требования по безопасности.

Являясь аппаратно избыточным устройством, КС обеспечивает непрерывность передачи информации в случае аппаратных отказов. При сбое в системе питания КЦ автоматически изолирует отказавший КС, реконфигурируя петлю и обеспечивая связь с другими концентраторами с обеих ее сторон.

Связи с объектными контроллерами используются для передачи данных между КС и объектными контроллерами. Данные каналы связи могут быть использованы только внутри одного шкафа.

Объектный контроллер - устройство, осуществляющее контроль и управление специфичным напольным оборудованием. Объектные контроллеры от концентратора принимают приказы, передаваемые КЦ, и преобразуют их в электрические сигналы для управления напольными устройствами. Аналогичным образом сигналы, принятые от напольного оборудования, преобразуются в телеграммы его состояния и через концентраторы передаются в КЦ. Отказы в объектном контроллере приводят к изоляции соответствующего подключенного напольного оборудования. При этом данная ситуация обрабатывается безопасным образом. Система объектных контроллеров поддерживает два интерфейса: с петлей связи для компьютера централизации (КЦ) и с напольными устройствами. Каждый объектный контроллер может управлять и контролировать один или несколько напольных объектов в зависимости от их типа, используя для этого микропроцессор со специальной программой.

В связи с тем, что к обмену информацией между центральным компьютером централизации КЦ и системой объектных контроллеров СОК предъявляются высокие требования по безопасности, данные сообщения имеют большую информационную избыточность. Такое решение обеспечивает высокую степень защиты данных от искажений с точки зрения безопасности.

Управляющие сообщения представляют собой битовую последовательность (протокол - HDLC; режим - полный дуплекс; скорость - 19,2 Kbps). Она генерируется центральным компьютером и передается определенному объектному контроллеру для воздействия на необходимый элемент напольного оборудования. Сообщения о его состоянии генерируются объектным контроллером. Это необходимо для информирования центрального компьютера о состоянии соответствующего напольного оборудования. Все сообщения приказов и состояний дублируются для обеспечения безопасности системы. Пары сообщений генерируются и передаются в течение одного и того же цикла передачи. До передачи информации в петлю связи с концентраторами несколько сообщений может быть объединено в одну телеграмму. После приема данная информация распаковывается и анализируется. Эти операции выполняются портом петли связи (IOM) со стороны КЦ и КС со стороны СОК. Несмотря на то, что передаваемые сообщения приказов и состояний имеют некоторые отличия формата, используемые принципы обеспечения безопасности данных являются универсальными для всех случаев.

Система объектных контроллеров разработана таким образом, что профилактическое обслуживание в процессе ее эксплуатации не требуется. Для удобства же пользователей существует возможность внешних проверок СОК. Это снижает вероятность отказов системы.

Технические характеристики взяты из [4]:

нагрузка по выходу ОК (по управлению лампами) - 40Вт, 220В, переменного тока;

нагрузка по выходу ОК (по управлению стрелочными приводами) - 3*220 В, 1600 ВА (соединение «звезда»);

нагрузка по выходу ОК (по управлению реле) - 24/36/48/60 В, постоянного тока. Сопротивление обмотки не менее 500 Ом;

допустимая температура окружающей среды - от минус С до С;

относительная влажность окружающей среды - 10-95%;

конструктивные размеры субмодуля - полка 299х483х325 мм (ВхШхГ), шкаф 200х800х600 мм (ВхШхГ);

вес полностью укомплектованного шкафа - 200 кг;

источники питания 19² - 3*380-420 В, 50-60 Гц, переменного тока.

Система объектных контроллеров СОК представляет собой модульную систему. Она обеспечивает взаимодействие с большим набором различных напольных устройств. Интерфейсные модули монтируются на печатных платах и устанавливаются на полках для объектных контроллеров. Объектный контроллер представляет собой набор печатных плат для обеспечения функций ввода / вывода и обработки информации в соответствии с заданными требованиями.

Плата CCM - модуль является ядром объектного контроллера. Она обеспечивает контроль состояния контактов. Модуль содержит четыре канала безопасного контроля состояния контактов (рельсовые цепи), шесть каналов не ответственного вывода данных и два канала не ответственного ввода данных.

Плата LMP применяется для управления сигналами и маршрутными указателями. Каждый модуль может управлять и контролировать до шести ламп (две лампы для запрещающих показаний и четыре - для разрешающих).

Плата MOT1 служит для управления стрелочными электроприводами переменного тока. Один объектный контроллер может управлять максимум двумя стрелочными электроприводами (спаренные стрелки или стрелка с подвижным сердечником).

Плата OCT («Осьминог») служит для обеспечения взаимодействия между объектными контроллерами и КС, а также разводки внутри полки питания, необходимого для работы ОК. Кроме того, этот модуль применяется для соединения КС с объектными контроллерами на соседних полках, когда это необходимо.

Плата OUT - модуль, используется для управления не ответственными устройствами, например, системой обогрева и обдува стрелок. Объектный контроллер с набором таких плат может иметь максимум 78 выходов данного типа.

Плата SRC - может быть применена для безопасного управления реле первого класса надежности. Объектный контроллер, оснащенный такими платами, может управлять максимум 12 реле. Примерами использования такого объектного контроллера могут быть интерфейсы с релейными устройствами.

Шкафы объектных контроллеров устанавливаем внутри станционных помещений. Каждая полка (рисунок 2.2) имеет 23 посадочных места для плат интерфейсных модулей. Посадочные места разбиты на пять групп. Позиции с первой по четвертую отводятся для размещения объектных контроллеров. Пятая позиция предназначена специально для связевого концентратора. Левый шкаф служит для размещения полок с объектными контроллерами (до 16 ОК), связевых концентраторов (КС), источника питания и панели предохранителей. Правый шкаф предназначен для установки монтажных (клеммных) колодок. Они необходимы для подключения всех внешних кабелей, которые вводятся в правый шкаф через специальные кабельные вводы. Отсутствие внутренней стенки между двумя шкафами дает возможность организовать кабельные переходы между ними.

Необходимые внутренние соединения между отдельными платами выполняются методом печатного монтажа, выполненного на задней стенке полки. Позиции «а» и первая «в» в каждой группе, кроме этого, имеют необходимые соединения с посадочными местами, отведенными для КС.

 

Рисунок 2.2 - Сабрек статива

Эти посадочные места предназначены для установки «главных» модулей объектного контроллера. Для настройки объектных контроллеров в соответствии с проектом для конкретной станции применяем микропереключатели. Они расположены на задней стенке полки. Микропереключатели используем для установки типа и адреса каждого ОК. Кроме этого, применяем специальные ключи-маркеры для модулей и кабелей. Все необходимые соединения между объектными контроллерами и напольным оборудованием выполняем кабелями. Они подключаются через передние разъемы плат.

В случае обнаружения неисправности какого-либо модуля, заменяем его запасным. При необходимости замены платы ССМ снимаем блок «модуль памяти» с неисправной платы и заменяем на новую. Все операции по замене печатных плат объектных контроллеров производим при выключенном питании. Несоблюдение данного правила может привести к повреждению электронных компонентов печатных плат объектного контроллера.

СОК оборудована расширенной системой диагностики и самотестирования. Диагностические операции начинаются в момент включения системы и продолжаются в фоновом режиме в процессе ее работы. Такое решение исключает возможность появления систематической ошибки. В дополнение к внутренним средствам диагностики системы объектных контроллеров имеются дополнительные средства для ускорения работ, связанных с обнаружением и устранением неисправностей. Для обеспечения этой функции ряд плат оснащаем светодиодными индикаторами режима работы.