Система «Тракт»

2. Система «Тракт»

Система «Тракт» состоит из взаимосвязанных подсистем: пункта управления (ПУ), контролируемых пунктов (КП) на станциях участка и коммуникационной подсистемы, имеющей распределенную структуру (рис. 11).

Состав подсистемы ПУ: автоматизированное рабочее место поездного диспетчера с подсистемой графика исполненного движения — ГИД (АРМ ДНЦ и АРМ ГИД); функциональная клавиатура ФК; автоматизированное рабочее место электромеханика ДЦ (АРМ ШН ДЦ); автоматизированное рабочее место энергодиспетчера (АРМ ЭНЦ); сервер сети и сетевое соединительное оборудование; комплекс технических средств (КТС) «Тракт-ЦП»; программно-технический шлюз системы; программное обеспечение общего и специального назначения.

Базой подсистемы КП служит комплекс технических средств (изделие) «Тракт-ЛП», имеющий пять составляющих: ведущий управляющий модуль «Мастер»; модуль вывода дискретной информации; модуль ввода дискретной информации; модуль вывода ответственных команд; модули сопряжения с объектами управления, контроля и аппаратурой связи (модули УСО); модуль цифровой обработки сигналов или модуль коммутатора кабельных линий; помехоустойчивая локальная сеть; система электропитания; общее и специальное программное обеспечение.

Рис. 11. Структурная схема системы «Тракт»

Характеристика системы. Количество КП на участке диспетчерского управления определяется только допустимой загрузкой поездного диспетчера.

При использовании существующих систем ДЦ время циклов сигналов ТУ-ТС и скорость передачи в каналах связи определяются характеристиками этих систем.

Технические данные системы приведены ниже. Возможное число объектов управления на одном КП, обеспечиваемое одной приборной стойкой при прямом подключении ………………………………………….672

То же число объектов ответственного управления………………….480

То же число контролируемых объектов……………………………1920

Максимальное время, с:

цикла ТС, не более……………………………………………..……….1,0

сигнала ТС, не более……………………………………………….…….0,5

Скорость передачи по каналам ТУ-ТС, МБод,

не более……………………………………………………………………..2

Поддерживаемые коммуникационной  подсистемой протоколы обмена данными для каналов связи:

Аналоговых…………………………………………IPX, TCP/IP, QNX Net

цифровых............................... ……………….TCP/IP, QNX Net (FLEET)

Устройство и работа системы. Аппаратное и программное обеспечение системы строится по модульному принципу. Используется архитектура многомашинных микропроцессорных систем с несколькими уровнями информационного взаимодействия и обеспечения безопасности функци-онирования, с автоматическим резервированием и возможностью перераспределения функций, развитыми средствами диагностирования.

В подсистеме ПУ реализована резервированная сетевая архитектура построения с топологией типа «звезда».

АРМ ДНЦ является объектно-ориентированным программно-аппаратным комплексом, предназначенным для контроля поездного положения на участке диспетчерского управления и выдачи команд телеуправления на контролируемые пункты с использованием пользовательского интерфейса.

АРМ ШН — объектно-ориентированный комплекс, который служит для контроля поездного положения на участке диспетчерского управления и работоспособности каналообразующей аппаратуры ПУ, каналов ТС. В информационном обмене участвует резервированная локальная вычислительная сеть ПУ.

АРМ ГИД (подсистема АРМа ДНЦ) выполняет функции: автоматического ведения графика исполненного движения, автоматического слежения за подвижными единицами, подготовки плана-графика, получения справочной информации, расчета показателей работы.

Резервированный сервер локальной сети ПУ предназначен для хранения единой нормативной базы и исполняемых файлов всех рабочих станций ПУ, а также архивных файлов ТС системы, просмотр которых осуществляется с АРМа электромеханика. Корректная работа ПУ возможна и при отключении сервера.

Резервированный комплекс технических средств «Тракт-ЦП» принимает сигналы ТС, поступающие с КП, и выдает их в АРМ ДНЦ и АРМ ШН ДЦ, принимает команды ТУ из АРМа ДНЦ и передает их на КП, тестирует комплекс и выдает сигналы неисправностей при его функционировании. Этот комплекс осуществляет обмен информацией с КП участка диспетчерского управления по основному полукомплекту аппаратно-программных средств. В случае неисправности основного полукомплекта обмен информацией происходит с использованием резервного полукомплекта.

АРМ ДНЦ диспетчерского участка представляет собой комплект резервированных аппаратно-программных средств, включающий:

три индустриальных компьютера типа IPC-6806/PCA6168; две функциональные специализированные клавиатуры TiPro или аналогичные программируемые (одна в ненагруженном резерве). Конфигурация клавиатур максимально приближена к конфигурации стандартного пульта-манипулятора системы «НЕВА»; манипуляторы «мышь»; три цветных графических монитора, у одного из них размер экрана 17" и двух других 21" разрешением не ниже 1024x768 точек на дюйм; специализированное программное обеспечение.

АРМ ШН реализовано на индустриальном компьютере IPC-6806/РСА6168 с видеомонитором (размер экрана 17") и стандартной клавиатурой.

АРМ ГИД так же построено на индустриальном компьютере IPC -6806/РСА6168, но с видеомонитором 21". Клавиатура стандартная.

Серверы сети (основной и резервный) на базе компьютеров IPC-6806/PCA6168 организованы под управлением операционной системы NetWere 4.11 (Windows NT 4.0, Windows 2000).

Комплекс технических средств «Тракт-ЦП» включает в себя резервированные компьютеры промышленного исполнения IPC-6806/PCA6168 (шлюзовые машины), сетевое оборудование на базе сетевых концентраторов типа Superstack II Port Switch HUB 12 (или 24) и источники бесперебойного питания интерактивного типа мощностью 1000 ВА. Оборудование КТС «Тракт-ЦП» размещается в базовой конструкции.

В подсистеме ПУ для повышения надежности функционирования предусматриваются:

программно-аппаратные средства контроля технического состояния АРМов и каналообразующей аппаратуры КТС;

нагруженное автоматическое резервирование и средства реконфигурации АРМов и КТС;

резервирование сетевого оборудования ПУ;

аппаратные средства бесперебойного электропитания;

специальные процедуры ввода и контроля управляющей информации.

Для обеспечения информационной безопасности предусмотрены:

меры защиты от несанкционированного доступа к оборудованию;

специальный реализуемый на программно-аппаратном уровне регламент выдачи команд телеуправления, исключающий их случайность.

Подсистема КП. Вычислительная система КП представляет собой резервированную управляющую локальную сеть (ЛС) с дублированной магистралью на основе помехоустойчивого протокола CAN 2.0B (стандарт ISO 11898). Основу элементной базы вычислительной системы составляют две платформы: процессор для встроенных применений Intel386EX и контроллер для встроенных применений C167CR. Ядро микропроцессорных модулей строится с использованием высоко интегрированных схем программируемой логики, FLASH-памяти и быстродействующей статической памяти. Элементная база имеет встроенные средства контроля, защитные средства системного уровня, обладает свойствами повышенной помехоустойчивости, минимальным электропотреблением.

Основной и резервный комплекты модулей имеют выход на обе магистрали сети. Сеть дублируется на верхних уровнях протокола. Это значительно расширяет зону контроля функционирования системы и позволяет при необходимости перераспределять вычислительные ресурсы (например, при частичном снижении скорости передачи в результате обрыва или замыкания одного из проводов магистрали).

В состав каждого комплекта входит ведущий вычислительный модуль «Мастер» и необходимое количество периферийных модулей ввода-вывода, определяемое числом точек контроля и управления конкретного объекта автоматизации. Предусмотрена возможность расширения ресурсов КП в рамках базовой дублированной локальной сети. Модули «Мастер» основного и резервного комплектов имеют дополнительный интерфейс для передачи полномочий в сети в случае различного рода отказов.

Станционная каналообразующая аппаратура подключена к модулю МКЛ соответствующего комплекта цифровым интерфейсом или, в случае использования протоколов релейных систем ЖАТ, модулей связи МЦОС (модуль цифровой обработки сигналов) с платформой ADSP2181.

Модули УСО решают задачи ограничения перенапряжений и подавления помех в сигнальных линиях от объектов управления-контроля.

Программное обеспечение системы. ПО построено на основе стандартных протоколов обмена и программных компонентов реального времени. На критических участках алгоритма функционирования используется n-версионное программирование.

Загрузка и инициализация программного обеспечения на ПУ осуществляются автоматически после включения электропитания аппаратных средств.

Работа программной среды пользователя на компьютерах основного и резервного комплектов АРМ ДНЦ организована в графической среде и полностью идентична.

Оперативная информация о состоянии устройств СЦБ в виде сетевых широковещательных пакетов постоянно поступает от КТС Тракт-ЦП» и записывается в буфер. Эта информация является базовой для задач, решаемых подсистемой. Для расшифровки поступающей информации используются файлы нормативных данных. Файлы составляются на основании таблицы распределения импульсов сигналов ТС конкретного участка.

Исходной информацией для отображения текущего поездного положения служат данные, находящиеся в буфере драйвера ввода. На основе исходных данных и нормативной информации по изображению станций и участков на экран выводится оперативное поездное положение. Информация о поездном положении обновляется синхронно с изменением содержания буфера драйвера ввода, т.е. с приходом сигналов ТС, несущих новую информацию.

Комплекс предоставляет пользователю возможность анализировать поездное положение по данным архивных файлов каналов ДЦ с выдачей времени записи и возможностью пошагового просмотра архивных файлов.

Работа программной среды пользователя АРМ ШЧД организована в диалоговом режиме посредством кнопочного меню. После загрузки и инициализации программного обеспечения на экране появляется изображение главного меню, имеющего следующие разделы:

интегрированная информация о приеме сигналов ТС всеми каналами системы;

оперативная информация о состоянии сигналов по подключенным каналам ТС системы ДЦ;

оперативная поездная информация по контролируемому участку;

архивная информация о сигналах каналов ТС, представленная в виде таблицы импульсов;

архивная информация о поездной информации на контролируемом участке и станциях;

программный осциллограф каналов;

архив ТУ;

администрирование сети;

справочная информация пользователя.

Раздел выбирается нажатием соответствующей функциональной клавиши. Переход в другой режим возможен в любой момент времени.

В верхней строке экрана видеомониторов выдается оперативная информация о работоспособности аппаратных средств. Нарушение обмена с каналом сопровождается соответствующей надписью. При восстановлении ввода информации работа продолжается автоматически.

Программное обеспечение КТС «Тракт-ЛП» делится на пять частей: технологическое, инструментальное, системное, объектное, прикладное.

Технологическое ПО обеспечивает загрузку программ в модули, тестирование и отладку на этапе производства, во время проведения пуско-наладочных и ремонтных работ.

Инструментальное ПО предназначено для разработки и корректировки прикладного и системного программного обеспечения модуля «Мастер» и функциональных модулей.

Системное ПО обеспечивает безопасное и надежное функционирование прикладного программного обеспечения.

Объектное ПО отражает особенности каждой конкретной станции диспетчерского участка и позволяет выполнять такие функции, как накопление маршрутов, исключение враждебных маршрутов, разделение команд во времени (без наложения при серии команд ТУ) и др.

Прикладное ПО состоит из программных модулей связи с верхним уровнем, программных модулей связи с периферийными контроллерами и программного модуля анализа команд верхнего уровня.

Функционирование системы. Оперативная информация о состоянии устройств СЦБ в виде сетевых адресных широковещательных пакетов постоянно поступает на вход АРМа ДНЦ и АРМа ШН от КТС «Тракт-ЦП», записывается в буфер, выводится на экран монитора (табло) поездного диспетчера. Эта информация является базовой для задач, решаемых комплексом.

Работа технических средств сопряжения с ДЦ диагностируется при активизации соответствующего режима комплекса (в случае аналоговых каналов связи это «Осциллограф»). В результате одновременно с данными состояния каналов ТС в АРМ ШЧД поступает информация о характере сигналов ТС запрошенного канала с возможностью регулировки их уровня.

Архив работы каналов ДЦ ведется или выделенной ПЭВМ — архиватором или посредством АРМа ШЧД. Его архиватор предназначен для записи на диск информации, принятой от системы ДЦ. В архиве сохраняются время события и протоколы с максимальным отклонением при записи на диск не более 5,5 с. Критерием необходимости новой записи ТС является изменение состояния хотя бы одного из контролируемых устройств СЦБ. Предусматривается передача информации о сбое задачи формирования системных сообщений.

Исходными данными для отображения текущего поездного положения служит информация, находящаяся в буфере драйвера ввода. На основе исходных данных и нормативной информации по изображению станций и участков на экран выводится оперативное поездное положение. Обновление информации о поездном положении происходит синхронно с изменением содержания буфера драйвера ввода, т.е. с приходом сигналов ТС, несущих новую информацию.

АРМ ШН предоставляет пользователю возможность анализировать поездное положение по данным архивных файлов каналов ДЦ с выдачей времени записи и возможностью пошагового просмотра архивных файлов (ТС, ТУ, отказы, статусы компьютеров).

АРМ ЭНЦ принимает информацию о состоянии энергообъектов, поступающую с контролируемых пунктов, и выдает ее на экраны мониторов автоматизированных рабочих мест энергодиспетчеров, а также посылает управляющие воздействия на энергообъекты КП.

КТС «Тракт-ЦП» осуществляет обмен информацией между АРМом ПУ и контролируемыми пунктами кадрами. Он автоматически собирает информацию на каждом контролируемом пункте с систем ДЦ, ЭЦ, АБ и ПАБ с использованием модулей «Ввод» по основному и резервному комплектам, обрабатывает ее и передает в активный модуль «Мастер» по основной локальной сети.

Информация на ПУ передается с основного и резервного модулей «Мастер».

Комплекс технических средств «Тракт-ЛП» принимает команды телеуправления и команды управления КП из ПУ по основному и резервному комплектам с использованием модулей связи, обрабатывает их, обнаруживает и исправляет ошибки. Модуль «Мастер локальной сети» определяет в зависимости от поездного положения на контролируемом пункте корректность принятой из диспетчерского центра команды ТУ и при положительном решение передает разрешение в соответствующий модуль «Вывод» или «Вывод ответственных команд» по локальной сети. Данные модули, приняв команду ТУ из модуля «Мастер локальной сети», воздействуют на устройства ДЦ, ЭЦ, АБ и ПАБ, управляя объектами этих систем.

Ответственные команды ТУ выдаются модулем «Вывод ответственных команд» при выполнении следующих условий:

возможность выдачи принятой ответственной команды ТУ при существующем поездном положении на контролируемом пункте (определяется модулем «Мастер локальной сети»);

полная работоспособность всех функциональных узлов модуля «Вывод ответственных команд» (самоконтроль модуля).

Воздействия на исполнительные устройства выдаются с двух процессоров модуля «Вывод ответственных команд» на блок управления ключами одновременно с проверкой правильности воздействия по схеме.