CC BY
14
УДК 656.257
РАДКОВСКИЙ С.А., к.т.н., доцент (Донецкий институт железнодорожного
транспорта»)
ВОРОБЬЕВ А.А., старший преподаватель (Донецкий институт железнодорожного транспорта)
ДИКОВ А.О., ассистент (Донецкий институт железнодорожного транспорта) Структурное моделирование систем централизации
Radkovsky S.A., Candidate of Technical Science, Associate Professor (DRTI) Vorobyov A.A., Senior Lecturer (DRTI) Dikov AO., Assistant (DRTI)
Structural modeling of centralization systems
Введение
Основной задачей в развитии устройств железнодорожной
автоматики и телемеханики на сегодняшний день является переход на новую элементную базу с применением микропроцессорной техники, как наиболее эффективной альтернативы существующей релейной.
Системы СЦБ, построенные на релейной элементной базе, обладают достаточно высокой долговечностью -до 80 лет эксплуатации. Поэтому темпы внедрения новых систем на железных дорогах обычно невысоки. К тому же, такие темпы сдерживаются
трудностями в решении проблемы безопасности микропроцессорных
систем. В связи с этим на железных дорогах находится в эксплуатации большое количество устройств и систем СЦБ разных поколений и модификаций. В то же время существует устойчивая тенденция к разработке и внедрению микропроцессорных централизаций взамен выработавших свой ресурс старых систем [1].
Анализ последних исследований и публикаций
В работе выполнен анализ существующих релейно-процессорных и микропроцессорных систем
электрической централизации. Анализ предполагал рассмотрение характеристик существующих систем, их структуры, принципов построения, достоинств и недостатков [2-12]. Анализ показал наличие большого количества разнообразных систем,
эксплуатирующихся на различных станциях. Как известно, системы электрической централизации
подразделяются на ЭЦ промежуточных (малых) и ЭЦ крупных станций. Применение на промежуточных станциях дорогостоящих микропроцессорных систем ни технически, ни экономически не целесообразно. Поэтому в статье предлагается рассмотреть условия и предложить принципы построения современных релейно-процессорных систем централизации.
Цель работы
Разработать принципы построения и обобщенную структуру современной релейно-процессорной системы
централизации для условий реализации на промежуточной станции.
Основная часть
На основе проведенного анализа разработаны следующие принципы построения системы:
1. Максимальное использование стандартных микропроцессорных устройств промышленной автоматизации с соответствующим программным обеспечением.
2. Модульная организация, которая предполагает построение систем на основе набора модулей конструктивно, функционально и электрически законченных устройств, позволяющих самостоятельно и в совокупности решать вычислительные и/или управленческие задачи определенного класса.
3. Применение передовых методов резервирования. Дублирование
критически важных компонентов системы для увеличения надежности.
4. Использование стандартных релейных решений по обеспечению безопасности при установке, замыкании и размыкании маршрутов за счет применения типовых решений исполнительной группы релейных систем централизации.
5. Сопряжение с исполнительной группой любой системы релейной централизации.
Данный принцип возможен за счет применения устройств сопряжения с объектами, которые подключают в цепи исполнительной релейной группы любой системы. Такие устройства подразделяются на блоки формирования управляющих дискретных воздействий и блоки ввода дискретных сигналов.
Основным методом повышения надежности и безопасности релейно-процессорной системы является технология резервирования. При этом, в большинстве систем железнодорожной автоматики применяется полное резервирование. В статье предложено использовать резервирование только ПЛК системы (см. рис. 1).
Модул И Е
Рис. 1. Структурная схема системы, построенной по технологии Redundancy
Благодаря такой структуре снижаются расходы на оборудование и эксплуатацию системы, а также облегчается обслуживание. Для реализации систем управления с резервированием применяется
специальное расширение CODESYS Redundancy Soft PLC.
Данное расширение позволяет запускать одно и то же приложение на языке IEC 61131-3 на двух независимых программных системах PLC
одновременно. Если элемент управления не работает, активируется резервное управление. Функция обеспечивает взаимный контроль и синхронизацию двух контроллеров. Резервное кросс-соединение между двумя контроллерами реализовано с использованием протокола на основе TCP / UDP. Временные интервалы инициализации и выполнения команды представлены на рис. 2.
Рис. 2. Временные интервалы инициализации и выполнения команды
Активный контроллер управляет системой ввода-вывода, в то время как резервный контроллер контролирует активный контроллер и
синхронизируется с ним. Когда резервная система запускается, первый запущенный ПЛК переходит в «Автономное» состояние до запуска и синхронизации второго ПЛК. Затем первый переходит в активное состояние, второй в пассивное
состояние (режим ожидания). Если элемент управления выходит из строя, происходит автоматическое
переключение.
На основе анализа систем была разработана структура релейно-процессорной системы централизации стрелок и сигналов (рис. 3). Релейная часть системы может быть построена на основе электрической централизации промежуточных станций с маневровой
работой ЭЦ-12-03. Однако, наборная группа в системе заменена на т.н. «программную имитацию» внутри контроллера, что позволяет сильно сократить количество используемых реле в системе.
Для релейно-процессорной
системы централизации предлагается способ замыкания и размыкания секций в группе в зависимости от реального путевого развития станции.
Объединение нескольких секций в функциональные группы позволит реализовать размыкание на основе общего повторителя путевых реле, а также использовать по два маршрутных и замыкающих реле на группу, а не на
секцию. Объединение секций в группы проводится на этапе проектирования системы. Данный подход позволит сократить количество используемых реле в сравнении с посекционным размыканием, но не снизит пропускную способность станции в сравнении с размыканием всей горловины. Кроме того, при данном подходе сохраняются все существующие принципы обеспечения безопасности при установке, замыкании и размыкании маршрутов. На рис. 4 изображен однониточный план примерной станции, где показан пример объединения секций.
Рис. 3. Структурная схема системы релейно-процессорной централизации стрелок и
сигналов
Рис. 4. Однониточный план примерной станции
В данном случае объединения секций в верхней и нижней части горловины не пересекаются, что исключает снижение пропускной способности станции.
Выводы
Применение предложенного
подхода к построению релейно-процессорных систем централизации имеет следующие преимущества: простота реализации, уменьшенное количество оборудования, исключение потери информации при возникновении неисправностей, обеспечение высокого уровня безопасности и
ремонтопригодности, отсутствие
снижения пропускной способности станции при значительном сокращении релейной аппаратуры.
Список литературы:
1. Обзор принципов построения существующих микропроцессорных
систем электрической централизации [Электронный ресурс] // TransportBasis = Основы транспорта. - режим доступа: http://www.transportbasis.ru/baits-67-1.html.
2. Сепетый, A.A. Задачи повышения надежности работы систем ЖАТ / A.A. Сепетый // Евразия Вести. -2010. - № 12. - С. 19.
3. Системы автоматики и телемеханики на железных дорогах мира: учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Пер. с англ.; под ред. Г. Теега, С. Власенко. - М.: Интекст, 2010. - 496 с.
4. Типовые материалы по проектированию устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов МПЦ-И [Текст]: 424359-ТМП: утв. Г.Д. Казиев, И.Г. Тильк. - В 7-ми альбомах. - 1-ый альбом. - Екатеринбург: НПЦ ПромЭлектроника, 2011. - 74 с.
5. Гибридная система централизации стрелок и сигналов «РПЦ-ДОН»:Монография; Под общей ред. доктора технических наук, профессора Долгого И. Д. и кандидата технических наук Кулькина А. Г. -2012. - 388 с.
6. Основы микропроцессорной техники: учебное пособие / С. Н. Ливенцов, А. Д. Вильнин, А. Г. Горюнов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета,2007. -118 с.
7. Микропроцессорные системы централизации: Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / Вл. В. Сапожников и др.; под ред. Вл. В. Сапожникова. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. -398 с.
8. Технические решения 58525664.МПЦ.03-06.ТР.1. Микропроцессорная централизация стрелок и светофоров (МПЦ-МЗ-Ф). -Москва: ЗАО «Форатек АТ», 2008.
9. Микропроцессорные системы централизации: Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / Вл. В. Сапожников и др.; под ред. Вл. В.
10. Сапожникова. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. - 398 с.
11. Релейно-процессорная централизация ''ЭЦ-МПК''
[Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://scbist.com/wiki/7466-ec-mpk.html
12. «Диалог-Ц» -микропроцессорная централизация стрелок и сигналов [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://scbist.com/wiki/7783-dialog-c.html
13. Каменев А. И., Долгий И. Д., Кулькин А. Г. Система управления малыми станциями РПЦ-ДОН // Автоматика, связь, информатика. — 2007. - № 5. - С. 5-7.
Аннотации:
В статье произведён анализ систем централизации на релейной, релейно-процессорной и микропроцессорной элементной базе, выявлены их достоинства и недостатки.
Произведенный анализ позволяет разработать принципы построения релейно-процессорных систем, позволяющие повысить их безопасность и надёжность.
Ключевые слова: централизация, элементная база, микропроцессор, релейно-процессорные системы, контроллер, надежность.
The article analyzes centralization systems based on relay, relay-processor and microprocessor element base, reveals their advantages and disadvantages.
The performed analysis allows to develop the principles of construction of relay-processor systems, which make it possible to increase their safety and reliability.
Keywords: centralization, element base, microprocessor, relay-processor systems, controller, reliability.
УДК 378.162.33
