3.4 Блок телесигнализации ТС-32

3.4.1 Назначение и работа блока телесигнализации ТС-32

Блок ТС-32 телесигнализации предназначен для работы в составе комплекта линейной аппаратуры и служит для съема информации с контролируемых объектов.

Основные параметры и характеристики:

- обеспечивает возможность как круглосуточной, так и сменной работы с учетом проведения технического обслуживания;

- блок ТС-32 обеспечивает последовательный опрос до 32 сигнальных точек;

- блок ТС-32 имеет скорость обмена данными не менее 2000 Бод;

- напряжение питания блока ТС-32 через защитный предохранитель от контрольной батареи должно быть 20 - 40 В. Верхний и нижний пределы напряжения питания не должны выходить за пределы указанного диапазона. Форма питающего напряжения в этом диапазоне может быть произвольной;

- средний ток потребления блока ТС-32 не более 15 mА;

- входное сопротивление блока ТС-32 по информационным входам не менее 5кОм;

- напряжение логического «0» на информационных входах блока ТС-32 должно быть от 0 до 1 В.

- напряжение логической «1» от 10 до 50 В.

- по входам последовательного обмена данными блок ТС-32 должен сохранять работоспособность при увеличении сопротивления проводов соединительного кабеля до 100 Ом.

- средняя наработка на отказ должна быть не менее 116 000 ч.

- средний срок службы должен быть не менее 10 лет.

Конструктивно блок представляет собой две платы соединенные между собой сорока контактным разъёмом и установленные в металлический корпус. На блоках установлены винтовые клеммные соединители, посредством которых осуществляется подключение сигнальных проводов. Функционально блок состоит из:

- схемы питания;

- линейного приёмо-передатчика;

- схемы считывания состояния сигнальных точек;

- управляющий процессор со схемой сброса, задающим генератором и контрольным индикатором;

Схема питания предназначена для получения питающего напряжения 5 В.

Входное напряжение через резисторы R27 и R28 резисторной платы поступает на ограничитель напряжения процессорной платы, выполненный на элементах VS1, R1 и VT1. Этот каскад ограничивает напряжение, подаваемое на линейный стабилизатор на уровне 40В. Линейный стабилизатор напряжения выполнен на элементах R3, VS2, VT27. Емкости Сl, C2 и СЗ выполняют функцию фильтрации.

Линейный приёмо-передатчик, построенный на элементе DA1, предназначен для организации последовательного обмена данными с устройством сопряжения Ц-32. Считывание и передача данных осуществляется процессором (Элемент DD2), а линейный приёмо-передатчик выполняет функцию согласования интерфейса в линии обмена данными с устройством сопряжения Ц-32 и физическими уровнями сигналов на процессоре, а также является гальваническим изолятором.

Приёмник выполнен на элементах DA1.1, VD2, VD3, R5, передатчик - DA1.2, R2, VT5, VS3, VD4. Резисторы на резисторной плате R9 и R10 являются общими для приёмника и передатчика.

Схема считывания состояния входных сигналов представляет собой 16 двухканальных транзисторных оптронов, входы которых подключены через резисторы (R1-R8, R11-R26. на резисторной плате R29-R36) к входным сигналам, а выходы организованы в матрицу 84. В связи с тем, что выходные транзисторы оптронов не обладают однонаправленной проводимостью, последовательно с каждым оптроном установлен диод (VD14-VD21, VD30-VD23, VD46-D53, VD62-VD69). Управление вертикалями матрицы осуществляется непосредственно с микросхемы процессора (выводы RCO-RC7). Считывание состояния матрицы (выводы процессора RA0-RA3) происходит через триггера Шмитта (микросхема DD1), которые компенсируют остаточное напряжение выходных транзисторов, оптронов и диодов.

Для защиты от попадания обратного напряжения на входы оптронов, параллельно с каждым входом установлен диод (VD6-VD13, VD22-VD29, VD38-D45, VD54-VD61).

Работой блока ТС-32 управляет процессор (DD2) со схемой сброса, задающим генератором и контрольным индикатором.

Схема сброса (элементы R7, R8, RIO, VS5, VT6) предназначена для блокировки работы процессора при переходном процессе в момент включения питания, пока питающее напряжение не достигло уровня 3В. Задающий генератор (G1, С4, С5, R13) на 4 МГц является источником тактовой частоты для работы процессора.

Контрольный индикатор (элементы VD5, R12) - это светодиод красного цвета. Он предназначен для визуального контроля работы блока.

При включении питания блока индикатор зажигается на 5 секунд, а затем гаснет на 1 секунду. По этому времени можно оценить корректность работы задающего генератора. Затем запускается программа тестирования.

Если все тесты проходят удачно, то идет попытка войти в связь с платой Ц32 и, если связь установлена, то индикатор будет кратковременно светиться через каждые 200 миллисекунд. Если связь установить не удается, то индикатор будет светиться около одной секунды, затем погаснет на одну секунду и далее индикация повторится как при включении питания. Если один из диагностических тестов не проходит, то индикатор загорится и погаснет от двух до пяти раз (секунду горит секунду не горит) и затем индикация повторится как при включении питания.

Количество раз, на которое загорится индикатор интерпретируется следующим образом:

один раз - нет синхротактов (нет попытки установки связи с блоком, или не работает линейный приемник);

два раза - короткое замыкание на минус питания на каком-либо выходе оптронной матрицы, или неисправна микросхема DD1;

три раза - неисправен линейный передатчик;

четыре раза - нет паузы между блоками данных (неисправна плата Ц32 или задающий генератор);

пять раз - один из разрядов порта «С» процессора (т.е. один из восьми входов оптронной матрицы) замкнут на плюс или минус питания.

Работа блока ТС-32 осуществляется под управлением программы, записанной в программную память процессора PIC16C57 (DD2).

Таблица 4 - Назначение контактов розетки КТС блока ТС-32

Модем (modem) - устройство для преобразования цифрового информационного сигнала в аналоговый (модуляция) для передачи по аналоговым линиям связи и обратного преобразования принятого аналогового сигнала снова в цифровой (демодуляция). По своему определению модемы всегда связывают два цифровых терминала, например, компьютеры.

Аппаратно модемы выполнены либо как отдельная плата, вставляемая в слот на материнской плате компьютера, либо в виде отдельного корпуса с блоком питания, который подключается к последовательному асинхронному порту компьютера. Первый из них называется внутренним модемом, а второй - внешним.

Строгой классификации модемов не существует и, вероятно, не может существовать по причине большого разнообразия, как самих модемов, так и сфер применения и режимов их работы. Тем не менее, можно выделить ряд признаков, по которым и привести условную классификацию. К таким признакам или критериям классификации можно отнести следующие: область применения; функциональное назначение; тип используемого канала; конструктивное исполнение; поддержка протоколов модуляции, исправления ошибок и сжатия данных.

Чтобы модемы могли обмениваться друг с другом информацией, необходимо, чтобы, они использовали одинаковые способы передачи данных по каналам связи. Для этого существует классификация модемов в соответствии с реализованными в них протоколами. Все протоколы, регламентирующие те или иные аспекты функционирования модемов, могут быть отнесены к двум большим группам: международные и фирменные.

Протоколы международного уровня разрабатываются под эгидой ITU - T и принимаются им в качестве рекомендаций (ранее ITU - T назывался Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии-МККТТ, международная аббревиатура - CCITT). Все рекомендации ITU - T относительно модемов относятся к серии V. Фирменные протоколы разрабатываются отдельными компаниями - производителями модемов, с целью преуспеть в конкурентной борьбе. Часто фирменные протоколы становятся стандартными протоколами де-факто и принимаются частично либо полностью в качестве рекомендаций ITU - T, как это случилось с рядом протоколов фирмы Microcom. Наиболее активно разработкой новых протоколов и стандартов занимаются такие известные фирмы, как AT&T, Motorolla, U.S. Robotics, ZyXEL и другие.

С функциональной точки зрения модемные протоколы могут быть разделены на следующие группы:

- протоколы, определяющие нормы взаимодействия модема с каналом связи (V.2, V.25);

- протоколы, регламентирующие соединение и алгоритмы взаимодействия модема и DTE (V.10, V.11, V.24, V.25, V.25bis, V.28);

- протоколы модуляции, определяющие основные характеристики модемов, предназначенных для коммутируемых и выделенных телефонных каналов. К ним относятся такие протоколы, как V.17, V.22, V.32, V.34, HST, ZyX и большое количество других;

- протоколы защиты от ошибок (V.41, V.42, MNP1 - MNP4);

- протоколы сжатия передаваемых данных, такие как MNP5, MNP7, V.42bis;

- протоколы, определяющие процедуры диагностики модемов, испытания и измерения параметров каналов связи (V.51, V.52, V.53, V.54, V.56).

- протоколы согласования параметров связи на этапе ее установления (Hand Sharing), например V.8.

- приставки «bis» и «ter» в названиях протоколов обозначают, соответственно, вторую и третью модификацию существующих протоколов или протокол, связанный с исходным протоколом. При этом исходный протокол, как правило, остается поддерживаемым.

В качестве устройства связи КЛ с центральным постом используются промышленные модемы МТ2834BLI фирмы MultiTech.

Модем МТ2834BLI разработан фирмой MultiTech специально для решения отраслевых задач связи и представляет собой профессиональный модем, поддерживающий все стандарты передачи данных ITU - T включая V.34 для скорости 28800 бит/с. При соединении с другим модемом выбирает максимально возможную скорость передачи данных. В процессе работы может автоматически повышать или понижать скорость, в зависимости от состояния линии связи. Так как большинство функций модема реализованы программно, есть возможность их модернизации (чтобы лучше приспособить для собственных нужд), а также реализации новых функций. Обновление микропрограммы осуществляется при помощи терминала. Модем МТ2834BLI может обмениваться факсимильными сообщениями с любым факсимильным оборудованием, включая бумажные аппараты и компьютерные факс-платы на скоростях от 300 до 14400 бит/с. На лицевой панели модема находятся четырнадцать светодиодных индикаторов состояния:

SD - Send Data - индикация передаваемых данных

RD - Receive Data - индикация принимаемых данных

CD - Carrier Detect - наличие несущей (связи)

28.8 24.0 19.2 14.4 9.6 2.4 - текущая скорость обмена данными в канале

OH - Off Hook - трубка снята (для коммутируемой линии)

TR - Terminal Ready - готовность ЭВМ к работе с модемом

EC - Error Correction - индикация включения корректора ошибок

FX - Fax - индикация соединения в Fax-режиме

ERR - Error - индикатор ошибки при работе модема

Технические характеристики:

- асинхронный или синхронный режим передачи данных.

- работа на 2-проводной коммутируемой и 2/4-проводной выделенной линии.

- резервирование связи при возникновении неисправности на выделенной линии через коммутируемую телефонную сеть.

- регулировка уровня передачи на коммутируемой и выделенной линиях от -27 дБ до 0 дБ.

- уверенное распознавание станционных сигналов: вызывной тон, занято, вызов, звонок.

- коррекция ошибок: MNP4 и V.42 + Selective Reject (Выборочный повтор).

- сжатие данных: MNP5 и V.42bis

- контроль потока данных: программный XON/XOFF или аппаратный CTS/RTS.

- дистанционное конфигурирование.

Набор команд: расширенный АТ и V.25bis.

Набор номера: импульсный или тоновый.

Программное управление громкостью динамика.

Линейный интерфейс: Разъем RJ11 для коммутационной линии; Разъем RJ45 для 2/4-проводной выделенной линии.

Интерфейс с оборудованием приема данных RS - 232.

4. Программное обеспечение ДЦ «Неман»

Комплекс программ диспетчерской централизации системы «Неман» предназначен для дистанционного контроля и управления железнодорожными станциями. Программы работают в режиме реального времени и позволяют осуществлять визуальный контроль поездной обстановки на станциях, находящихся в сети, контроль состояния оборудования станций и дистанционное управление этим оборудованием. Команды могут подаваться либо путем набора на клавиатуре, либо с помощью мыши.

Диспетчер может наблюдать станции, как на дисплее, так и на индикационном табло. На дисплее может быть изображена как отдельная станция в укрупненном масштабе, так и все станции, находящиеся на контроле с их взаимным путевым развитием.

Программное обеспечение ДЦ «Неман» состоит из следующих компонентов:

- модель данных ТУ-ТС по станциям

- динамическая модель станций

- система связи

- интерфейс пользователя (отображение данных в заданном виде и приём команд для системы от пользователя)

- обеспечение работы выносного табло

- увязка с другими системами ДЦ и работа с блоками сбора данных и блоками управления

- программное обеспечение блоков сбора данных и блоков управления

- распределение ресурсов

- служебные сервисные средства

- поддержка проектирования

- инструментальные средства разработки

На конкретном рабочем месте в зависимости от его назначения устанавливаются соответствующие компоненты программного обеспечения.

Система поддержки связи обеспечивает обмен данными по всем используемым СОМ-портам со скоростью 19200 Бод. Программа связи является многозадачной и скорость обмена данными в рамках конкретной задачи определяется приоритетом этой задачи. Для подключения новой задачи необходимо наличие программы связевого приложения, осуществляющей стыковку между этой задачей и системой связи. Для обеспечения работы системы используются приложения для копирования данных контроля и управления.

Система моделирования поддерживает следующие модели станции:

- базовую;

- контрольную;

- командную;

- графическую.

Система моделирования поддерживает логику работы станции на основании контрольной информации, поступающей со станции, и действий диспетчера. Система определяет состояние объектов станции и предоставляет полученную информацию для дальнейшей обработки, например, для подачи простых или сложных команд на станцию (переключение стрелок, прокладка маршрутов, открытие светофоров, управление оборудованием станции), или для отображения объектов на экране дисплея или индикационном табло.

Система отображения работает в 256-ти цветном режиме с разрешением 800600 точек и пользуется интерфейсом VESA, версии 1, 2 и выше. Для отображения станций система пользуется их графическими моделями и состояниями объектов. Система имеет поле текстового задания команд управления. Команду диспетчер может задать с клавиатуры или с помощью мыши, предварительно указав на интересующий его объект. При этом система сносит в командную строку текст рекомендуемой команды по указанному объекту, а диспетчер может согласиться, подкорректировать или отказаться от выполнения данной команды. Система может работать с несколькими графическими моделями одной и той же станции и осуществлять их оперативную перегрузку, таким образом обеспечивается возможность просмотра станций с различных точек зрения (например в разных масштабах). Система имеет возможность отображения большого количества графических объектов, что позволяет разнообразить изображение станции.

Табло подключается к компьютеру через СОМ - порт(ы), скорость обмена данными 19200. Система поддержки табло функционирует в целом аналогично системе поддержки станций, за исключением того, что в буфере данных табло строится образ изображения, который затем копируется в буфер самого табло. Оборудование табло лишь поддерживает копию информации в его памяти на подключенных двухцветных светодиодах. В случае подключения табло к компьютеру не напрямую, а через модем, табло может функционировать на значительном удалении.

Программы подготовки данных предназначены для адаптации рабочих мест пользователей к конкретным условиям эксплуатации. Исходные данные представляют собой текстовые таблицы различного формата, а система подготовки данных представляет собой набор программ-компиляторов, которые преобразуют таблицы в бинарные или исполняемые файлы, которые затем включаются в систему. Таблицы подготавливаются для:

- системы контроля и управления станционным оборудованием;

- системы связи;

- системы моделирования станции;

- системы отображения;

- системы обслуживания индикационных табло.

Таблицы могут быть подготовлены в любом текстовом редакторе.

Поскольку индикационное табло для упрощения монтажных работ сконструировано таким образом, что не требует монтажной схемы для светодиодов, для ввода в эксплуатацию оно проходит процедуру инсталляции (настройки).

Система оперативной корректировки данных функционирует аналогично системе отображения и осуществляет оперативную корректировку и сохранение координат и внешнего вида графических объектов. Для корректировки может использоваться как клавиатура, так и мышь.

5. Модели станций, используемые в микропроцессорной ДЦ «Неман»

5.1 Описание моделей станций ДЦ «Неман»

При установке программного обеспечения микропроцессорной ДЦ «Неман» для конкретного участка необходимо создать модели всех станций данного участка. Создание моделей станций нужно для введения в автоматизированную систему ДЦ «Неман» необходимой информации для описания отражаемого в системе участка и станций, находящихся на этом участке.

Модели станций представляют собой файлы с исходными кодами на языке Ассемблер. В этих файлах описываются все объекты станции, их расположение относительно друг друга и логическая взаимосвязь между собой, способы управления и способы контроля объектов станции, таблицы импульсов ТУ и ТС, графическое представление объектов станции. Затем модели станций с помощью специальных компиляторов преобразуются в исполняемые файлы, которые становятся составной частью программного обеспечения ДЦ «Неман».

Вся информация о станции описывается с помощью семи моделей.

5.1.1 Базовая модель станции

Базовая модель станции представляется файлом sbxxxxxx.asm, где хххххх - шестизначный номер станции по сетевой разметке, используемой в АСОУП.

Данная модель является декларативной. В файле базовой модели определенным образом указываются все объекты станции, их взаимное расположение и логические взаимосвязи между объектами станции. Каждому объекту присваивается уникальное имя.

К объектам станции относятся:

- пути;

- блок-участки;

- бесстрелочные секции;

- стрелки;

- сигналы всех типов;

- переезды;

- объекты станционного контроля;

- районы оповещения монтеров пути и т.п. [11].

5.1.2 Контрольная модель станции

Контрольная модель станции представляется файлом scxxxxxx.asm, где хххххх - шестизначный номер станции по сетевой разметке, используемой в АСОУП.

Объекты контрольной модели описывают способ вычисления состояния объектов базовой модели по импульсам ТС и связывают управляющие поля объектов базовой модели с импульсами ТУ. Таким образом, контрольная модель является привязкой базовой модели к таблице ТУ-ТС с элементами дополнительного пересчета. Например, состояние выходного сигнала может вычисляться исходя из группового импульса контроля открытия выходных сигналов и положения стрелок в горловине [11].

5.1.3 Маршрутная модель станции

Маршрутная модель станции представляется файлом smxxxxxx.asm, где хххххх - шестизначный номер станции по сетевой разметке, используемой в АСОУП.

Объектами маршрутной модели являются аббревиатуры команд (при наборе с клавиатуры) с привязкой каждой команды к объекту базовой модели и инструкцией о необходимых действиях. Диспетчер может воспользоваться только тем набором команд, которые описаны в маршрутной модели для соответствующей станции. На различных машинах для одной и той же станции командные модели могут быть различными или совсем отсутствовать. Это позволяет каждому пользователю иметь свое подмножество команд [11].

5.1.4 Графические модели станции

Графическая модель станции представляется файлом sgxxxxxx.asm, где хххххх - шестизначный номер станции по сетевой разметке, используемой в АСОУП.

В данном файле определенным образом описывается отображаемые на экране дисплея станции, перегоны, станционный контроль, адаптированные для работы поездного диспетчера. Элементы и принципы построения такие же, как и графической модели станции [11].

Графическая модель станции для энергодиспетчера представляется файлом egxxxxxx.asm, где хххххх - шестизначный номер станции по сетевой разметке, используемой в АСОУП.

В данном файле определенным образом описывается отображаемые на экране дисплея станции, перегоны, станционный контроль, адаптированные для работы энергодиспетчера. Элементы и принципы построения такие же, как и графической модели станции [11].

5.1.5 Файл описания импульсов ТУ и ТС

Модель блоков ТУ и ТС представляется файлом ioxxxxxx.tab, где хххххх - шестизначный номер станции по сетевой разметке, используемой в АСОУП.

- распределение блоков ТУ и ТС по станции;

- привязку импульсов телесигнализации и телеуправления к их физическому подключению на станции;

- способ интерпретации импульсов телесигнализации

- регламент подачи команд телеуправления по каждому импульсу телеуправления.

В результате обработки этого файла специальными компиляторами должны быть получены следующие файлы, используемые в рабочей системе:

IOXXXXXX.BIN - распределение блоков и импульсов ТУ и ТС,

метод инерпретации ТС и регламент подачи команд ТУ.

TIXXXXXX.BIN - таблица импульсов ТУ и ТС.

Для ДЦ «Неман» в таблице распределения блоков ТУ и ТС указывается номер блока, тип блока (ТУ или ТС), адрес нулевки табло, где расположен блок [6].

В случае использовании на линейных станциях аппаратуры ДЦ `Нева' файл IOXXXXXX.TAB представляет таблицу импульсов ТС с указанием номеров подканалов, групп, импульсов.

В результате обработки этих файла специальными компиляторами должны быть получены следующие файлы, используемые в рабочей системе:

IOXXXXXX.BIN - распределение импульсов ТС и ТУ.

TIXXXXXX.BIN - таблица импульсов ТУ и ТС.

5.2 Структура моделей станции ДЦ «Неман»

Все модели, используемые для описания станций в ДЦ «Неман» имеют одинаковую структуру. Можно выделить следующие элементы структуры модели станции:

- неизменяемая часть файла или заголовок;

- идентификатор начала тела файла;

- тело файла;

- идентификатор конца тела файла;

В неизменяемой части файла (заголовке) содержатся директивы языка Ассемблер, осуществляющие подключение дополнительных файлов с константами, структурами и макросредствами.

Идентификатор начала тела файла представляет собой директиву языка Ассемблер, вызывающую макросредство @Begin. Данное макросредство имеет в качестве параметра строку, содержащую название описываемой станции.

Тело файла является совокупностью директив языка Ассемблер, вызывающих макросредства нескольких типов. Макросредства разных типов отличаются друг от друга именем, количеством и типами аргументов. Каждый тип макросредств имеет фиксированное число аргументов и строго определенные их типы.

Идентификатор конца файла является последней непустой и незакомментированной строкой в файле и представляет собой директиву языка Ассемблер @end.

В файле SBXXXXXX.ASM (описание путевого развития станции) приводится перечень всех объектов, которые будут отображены на картинке станции, участка, каждому объекту присваивается уникальное имя. К объектам станции относятся: стрелки, пути, блок-участки, бесстрелочные секции, светофоры всех типов, стрелочные секции, станционный контроль (фидеров, перегорание предохранителей, батареи, ДГА, ДСН и т.д.).

В файле SCXXXXXX.ASM определенным образом описывается способ контроля объектов станции и способ управления объектами станции в соответствии с названиями импульсов ТС, ТУ.

В файле SMXXXXXX.ASM определенным образом описана аббревиатура всех команд телеуправления по станции в соответствии с их функциональным назначением.