каскад. Оборудование участка железной дороги системой мсдц каскад
 Скачать 0.93 Mb.
|
 Донецкий институт железнодорожного транспортаКафедра: Автоматики, телемеханики, связи и вычислительной техники Курсовой проект по дисциплине Системы диспетчерского управления на тему: «Оборудование участка железной дороги системой МСДЦ КАСКАД» Вариант 07 Разработала: студ. гр. 5-АТ ___________Либец Е.А. Проверил: ст. пр. ___________Сацюк А.В. Донецк, 2015г. С  одержание проектаРеферат……………………………………………………………………..3 Вступление…………………………………………………………………4 Разработка комплекса линейного пункта «ЛП КАСКАД»……...5 Структура, составные части и функции комплекса «ЛП КАСКАД»…………………………………………………….5 Конструктивная характеристика комплекса «ЛП КАСКАД» и системы защиты и адресации модулей……………….…………7 Разработка схем согласования устройств МПДЦ с ЭЦ линейного пункта………………………………………………………………8 Осигнализирование линейных пунктов (ЛП)….…….8 Общие принципы построения схем согласования…...11 Смена направления и аварийная смена направления………22 Распределение каналов по модулям ввода-вывода…………24 Согласование аппаратуры «ДЦ КАСКАД» с устройствами СЦБ на перегоне………………………………………………………….31 Разработка схемы организации связи и расчет срока обмена информации…………………………………………………………..40 Разработка структуры МСДЦ «КАСКАД» на участке……..40 Организация и расчет сетевого взаимодействия комплекса МСДЦ «КАСКАД»…………………………………………………………..41 Разработка структурной схемы устройств программно-аппаратного комплекса центрального поста «ЦП КАСКАД»……………………46 Выводы……………………………………………………………………….49 Список использованной литературы………………………………………50  РефератЦелью данного курсового проекта является изучение основных принципов построения микропроцессорных систем диспетчерской централизации, исследования конкретных технических средств для дальнейшей разработки, технического обслуживания и проектирования систем и устройств, на основе современных информационных технологий. В первом разделе разработан комплекс линейного пункта «ЛП КАСКАД», обозначены его структура, составные части, функции, конструктивные характеристики, системы защиты и адресации модулей, разработаны схемы согласования устройств МСДЦ с ЭЦ линейного пункта, реализована смена направления и аварийная смена направления, согласована аппаратура «ДК КАСКАД» с устройствами СЦБ на перегоне. Второй раздел посвящен разработке структуры МСДЦ «КАСКАД» на участке и оборудованию центрального поста диспетчерской централизации, организовано и рассчитано сетевое взаимодействие комплекса МСДЦ «КАСКАД». Третий раздел посвящен разработке устройств программно-аппаратного комплекса центрального поста «КАСКАД». Курсовой проект содержит 51 лист пояснительной записки, 23 рисунка, 14 таблиц, 5 источников литературы.  ВступлениеВнедрение системы «КАСКАД» позволяет комплексно решить проблемы, связанные с полным сокращением дежурных по станциям, а именно: обеспечение предоставленной и высококачественной связи, телеуправления разъединителями энергоснабжения, голосовое оповещение работников и пассажиров, подключение систем пожарной и охранной сигнализации и другое. Программно-аппаратный комплекс микропроцессорной системы диспетчерской централизации (МСДЦ) "КАСКАД" внедряется на участках железнодорожного транспорта с целью повышения эффективности управления грузовыми и пассажирскими перевозками за счет: - автоматизации процессов сбора и предоставления информации о поездном положении на перегоне управления; - телеуправления устройствами электрической централизации линейных станций в автоматическом и полуавтоматическом режимах; - усиление контроля над состоянием объектов управления на основании автоматически сложившейся диагностической информации в реальном масштабе времени; - повышение безопасности движения; - уменьшение влияния субъективного фактора при принятии решений; - предоставление информации пользователям различных уровней и служб через локальную и глобальную сети связи. Первый опыт эксплуатации МСДЦ «КАСКАД» показал, что система в достаточной мере технологическая и полностью удовлетворяет потребности работников хозяйства перевозок. Кроме этого, по свидетельству персонала дистанций сигнализации и связи, система надежна и практически не требует частого обслуживания. 1 Разработка комплекса линейного пункта «ЛП КАСКАД»1.1 Структура, составные части и функции комплекса "ЛП КАСКАД" Программно-аппаратный комплекс "ЛП КАСКАД" разработан в соответствии с требованиями, предъявляемыми к системам промышленного назначения высокой надежности, обеспечивает непрерывный режим функционирования в условиях постов электрической централизации, резервирования, диагностики оборудования. Этот комплекс предназначен для применения в системах централизованного (диспетчерского) управления объектами управления на железнодорожных станциях уровня линейных предприятий, а также информационного обеспечения автоматизированных систем управления (АСУ) перевозками в составе единых диспетчерских центров управления всех уровней. Технические возможности комплекса "ЛП КАСКАД" обеспечивают перевод на систему диспетчерской централизации разъездов, железнодорожных станций и других объектов автоматизации, основные технические характеристики сведены в таблице 1.1. Таблица 1.1 - Технические характеристики объектов автоматизации
Программно-аппаратный комплекс "ЛП КАСКАД" построен по модульному принципу. Система имеет два независимых канала (дублированная система), включая каналы связи. Комплекс состоит из унифицированных модулей серии "КАСКАД - ХХ" разработки ООО "Антрон" (табл. 1.2), которые монтируются в электронные крейты и устанавливаются в шкаф. Таблица 1.2 - Типы модулей, входящих в состав "ЛП КАСКАД"
Функционально модули делятся на три категории: - Модули взаимодействия с устройствами СЦБ (ввода / вывода): "КАСКАД-ТС", "КАСКАД-ТУ", "КАСКАД-ТВ"; - Общесистемные модули: "КАСКАД-МП", "КАСКАД-ММ"; - Модули питания и электронного крейта: "КАСКАД-ВЖ", "КАСКАД-КР". Каждый из модулей первой категории взаимодействует с микропроцессорным контроллером через межмодульную последовательную локальную сеть, обеспечивая связь между модулями и взаимодействие с устройствами СЦБ и модулем контроллера сети, в свою очередь, через системную шину (ISА96) взаимодействует с микропроцессорным контроллером.  Для обеспечения надежности и возможности функционирования системы в различных режимах резервирования, в составе "ЛП КАСКАД" предусмотрено две локальных сети, которые объединяют модули по основному и резервному каналам. Доступ к модулям (основного и резервного) может происходить с обеих сетей. В случае повреждения одной из сетей, или модуля, система продолжает функционировать, при этом диагностика состояния устройств регистрируется соответствующее повреждение.1.2 Конструктивная характеристики комплекса "ЛП КАСКАД" и системы защиты и адресации модулей Комплекс "ЛП КАСКАД" конструктивно построен в соответствии с рекомендациями международного стандарта МЭК 297 (DIN 41494). В составе комплекса - шкаф (Штатив), в которой расположены 19-дюймовые крейты "Еuгорас" для размещения электронных модулей и кроссовое поле для подключения кабелей увязки с устройствами автоматизации. Модули взаимодействия с устройствами СЦБ располагаются соответственно с техническим проектом по определенным местам общим количеством не более 12 шт. на один крейт «КАСКАД-КР». Располагают модули начиная с места №1, при этом нечетные номера (1,3,5,7,9,11) относятся к основному комплекту, четные (2,4,6,8,10,12) - в резервный комплект. Место расположения №19 предназначено для модуля вторичного питания "КАСКАД-ВЖ". Место расположения №14 предназначено для модуля микропроцессорного контроллера "КАСКАД-МП". Места расположения №18, №17, №16 и №15 предназначены для модулей модема "КАСКАД-ММ". Таким образом, в пределах одного крейта располагаются 6 резервируемых модулей взаимодействия с устройствами СЦБ и комплект общесистемных модулей. Для систем двухканальных и полностью резервируемых минимальное количество электронных крейтов – 2, соответственно количество резервируемых модулей с устройствами СЦБ – 12. Система допускает дальнейшее расширение путем наращивания количества электронных крейтов (на один шкаф 3 крейта). Системы защиты модулей разделяются на механическую, электрическую, программную.Система механической защиты является конструктивной особенностью электронного крейта и защищает модули от повреждений при попытке их установки в непредназначенных для этого местах. Система механической защиты распределяет крейт на две зоны - первая для модулей взаимодействия с устройствами СЦБ, вторая для общесистемных. Система электрической защиты является составной частью аппаратного обеспечения каждого из модулей и контролирует наличие адресных сигналов со стороны разъединителей, расположенных на печатной плате электронного крейта. Система защиты на уровне программного обеспечения действует в пределах комплекса и выбранного модуля. Каждый цикл обмена между процессором и избранным модулем начинается с проверки адрес модуля и его типа на соответствие запрограммированным характеристикам. 1.3 Разработка схем согласования устройств МПДЦ с ЭЦ линейного пункта 1.3.1 Осигнализирование линейного пункта (ЛП) Соответственно заданной схеме станции необходимо сделать маршрутизацию и осигнализирование (рис. 1.1). На ЛП маневровые передвижения должны быть маршрутизируемые, то есть на ЛП предусматривается установление маневровых светофоров. Маневровые светофоры устанавливают с каждого приемоотправочного пути и со стороны перегона (с участков путей НАП, НДП, ЧАП за входным светофором). Станция должна быть разбита на изолированные секции. С четной стороны к станции примыкает однопутный перегон, а с нечетной - двухпутный. Станция имеет:- 5 приемоотправочных путей 3П, 4П, 5П, 6П, 7П; - 12 выходных светофоров (Ч6, Ч4, Ч2, Ч3, Ч5, Ч7, Н6, Н4, Н1, Н3, Н5, Н7); - 2 входных светофора (Ч, Н); - 15 маневровых светофоров (М1, М3, М5, М7, М9, М11, М2, М4, М6, М8, М10, М12, М14, М16, М18); - 2 дополнительных светофора (НД, ЧД); - 10 без стрелочных участков (НДП, НАП, 1П, 2П, 3П, 4П, 6П, 8П, ВДП, ЧАП) - 10 стрелочных участков (2СП, 4-18СП, 12-16СП, 18-22СП,11-13СП, 17-19СП, 9-15СП, 3-7СП, 3-5СП, 1СП).  1.3.2 Общие принципы построения схем согласованияК управлению и контролю оборудования линейных пунктов "ЛП КАСКАД" подключается к входам системы нижнего уровня - устройства станционной автоматики. В свою очередь, управление в системах электрической централизации осуществляется путем подачи управляющих команд на ее входы, которыми считаются элементы управления на пульте. Такой подход не нарушает алгоритм работы устройств СЦБ и обеспечивает требования безопасного функционирования. Фактически МСДЦ имитирует действия дежурного по станции в процессе установления маршрута. При этом реализация требований, связанных с особенностями задания маршрута, управление стрелками и реализацией команд управления, обеспечивается на программном уровне. За счет этого отпадает необходимость в большом количестве вспомогательных реле, которые ранее устанавливались для согласования с системой диспетчерской централизации. Реализация некоторых управляющих функций системы связана с обеспечением безопасности. Это выполнение ответственных команд, к которым относятся: - аварийное изменение направления движения на перегоне; - искусственное размыкание секций. Кроме этого, к ответственным командам в системе "КАСКАД" отнесены функции управления стрелкой. Реализация указанных команд требует выдачи управляющего сигнала непосредственно в схемы исполнительной группы электрической централизации. В связи с этим к схемам согласования предъявлены чрезвычайно высокие требования по обеспечению безопасности функционирования. Для реализации ответственных команд в составе МСДЦ «КАСКАД» используется модуль телеуправления ответственных команд МТВ, который представляет собой генератор постоянного тока. С другой стороны, стоимость этих модулей значительна, и в некоторых схемах их использование не целесообразно.  В схемах, непосредственно не связанных с обеспечением безопасности, используются модули МТУ. При использовании этих модулей в схемах согласования с системой централизации характер повреждения исходного модуля значения не имеет. Наборная группа не воспринимает команды как при электрическом, так и при тепловом пробое выходного элемента модуля, поскольку для ее нормальной работы необходимо замыкание и последовательное размыкание контакта кнопки. Это событие имитируется формированием импульса модулем вывода, что возможно только при его работоспособном состоянии.Извлечение информации о состоянии объектов контроля происходит из контактов реле и ламп индикации пульта управления. Подключение модулей ввода (модулей МТС) непосредственно к обмотке реле не соответствует требованиям безопасности, поскольку при этом не исключается вероятность его подпитки при повреждении модуля, или изоляции монтажа. В схемах согласования аппаратуры "ЛП КАСКАД" со схемами электрической централизации промежуточных станций блочного типа с распределительным управлением стрелками и сигналами. Промежуточные станции, поступают на участки, где раньше не предусматривалось внедрение системы диспетчерской централизации, оборудованные электрической централизацией блочного типа с распределительным управлением стрелками и сигналами. При такой системе ЭЦ действия дежурного при установлении маршрута состоят из следующих шагов: 1) ручного перевода стрелок в нужное положение. 2) контроля перевода и конечного состояния стрелок. 3) нажатие кнопки светофора, по показаниям которого будет реализован маршрут. Для автоматизации перевода стрелок используется схема управления, где применены модули телеуправления ответственных команд МТВ, а не модули телеуправления МТУ (рис.1.2, рис 1.3).  Необходимость использования этих модулей обусловлена рядом факторов. Во-первых: на станции, переданной на диспетчерское управление, не имеет работников хозяйства перевозок, и неисправность одного канала модуля приведет к невозможности перевода стрелки, что может привести к задержке поездов. Во-вторых, в модулях МТУ не исключена возможность электрического пробоя канала, что может привести к самопроизвольному переводу стрелки, и эта неисправность рассматривается как опасный отказ. К этому следует добавить, что решение об использовании МТВ в схеме управления стрелкой сделано на основании детального анализа схем согласования. Так, возникновение отказов в схемах, где используются модули МТУ (например, в схеме искусственного размыкания (рис 1.4)), контролируется релейными схемами и при отказе канала схема не приходит к опасному состоянию.   В схеме управления стрелкой такого контроля нет, если команда перевода появилась в пусковой цепи, то начинает работать рабочая цепь и стрелка будет переведена. Таким образом, использование модулей МТВ полностью обусловлено требованиями безопасности функционирования оборудования "ЛП КАСКАД". Соответствие положения стрелок в маршруте, который устанавливается, их действительному положению проверяется на программном уровне (программный аналог схемы соответствия). Если соответствие получено, то процессор устанавливает уровень логической единицы в канале модуля МТУ, подключенного к соответствующему кнопочному реле (рис. 1.5). В результате этого возбуждается кнопочное реле и соответствующее реле направления, которое своими тыловыми контактами отключает питание трех других реле направлений и кнопочных реле противоположного направления движения. Фронтовыми контактами реле направления подключает питание в конечные и начальные реле исполнительной группы (шины направлений), а также включает лампы индикации на пульте дежурного. Если команда на перевод стрелки 7 в минусовое положение поступила к оборудованию "ЛП КАСКАД", то программное обеспечение процессора начинает генерировать последовательности, необходимые для работы преобразователя в канале модуля, подключенного к выводу 16 блока ПС220. На выходе канала появляется постоянное напряжение 24 В. Через тыловой контакт реле РУ, контакт поляризованного реле ППС, диод Д1, высокоомную обмотку реле НПС, фронтовой контакт замыкающего реле 7З, фронтовой контакт путевого реле 7сп протекает ток. Реле НПС притягивает якорь и подключает обмотку реле ППС, которая перебрасывает поляризованный якорь. Включается рабочая цепь схемы управления стрелкой, начинается перевод остряков в минусовое положение. По окончании перевода контактами автопереключателя размыкается цепь питания двигателя, исчезает ток, который поддерживал реле НПС и оно обесточивается. Включается контрольная цепь схемы и стрелка получает контроль минусового положения. Это состояние контролируется оборудованием "ЛП КАСКАД" за счет подключения каналов модуля МТС в блок С стрелки 7 (Рис 1.2).При задании маршрута, после нажатия первой кнопки, на табло контактом кнопочного реле включается лампочка зеленого цвета в ячейке, расположенной у светофора. После этого, в модуле подключенного к кнопочному реле логическая единица исчезает и становится под ток реле направления. В ячейке, расположенной на табло дежурного включается лампа зеленого цвета при задании поездного маршрута, или белая - при маневровом, в трафарете соответствующего направления (рис. 1.6). Для контроля состояния устройств централизации при отмене маршрута и искусственном размыкании предусмотрено подключение двух каналов модуля ввода (рис. 1.7). Так, при отмене маршрута возбуждается реле ВОГ, с полюса С через его фронтовой контакт начинает протекать ток и на пульте дежурного лампа ОГ излучает в мигающем режиме (замкнут тыловой контакт ВОГ). Параллельно лампе ОГ подключен канал модуля МТС, а значит контроль этих состояний поступает к микропроцессору и фиксируется в программном обеспечении "ЛП КАСКАД".   Цепи индикации состояния без стрелочных (рис 1.8.) секций имеют две лампы, соответственно и два канала модуля МТС. Если маршрутные реле 1М и 2М под током, повторитель путевого реле ЧАП под током, то значит, что секция свободна.При занятии участка обесточивается реле ЧАП, на табло горит красная лампа и в канале МТС фиксируется логическая единица.  Лампочки белой полосы приемоотправочного пути включаются (Рис.1.9.) тыловыми контактами реле НЕ (ИЛИ) через фронтовой контакт путевого реле, а красной полосы - через тыловой контакт путевого реле.  При занятии стрелочной секции СП 11 (рис.1.10), питание от шин СХ переключается контактом реле СП на шину СП (К), в которую включены красные лампочки сигнальной полосы. Лампочки на разветвлении по стрелочным переводам включаются контактами кнопочных реле ПК и МК стрелок. При искусственном размыкании секции в маршруте индикаторные лампочки красной и белой полосы горят в режиме мигания. Ячейки задания маршрута горят в его реализации и открытия соответствующего светофора, после чего на табло в виде сигнальной полосы горит установленный маршрут. Индикация установленного маршрута включается по двум цепям Б и К, соответственно включая белые и красные лампочки, питающиеся по схемам, которые относятся к секциям маршрутов.   Контроль состояния поездных светофоров обеспечивается за счет подключения каналов модуля МТС к выводам 119 и 212 блоков В1, В2, В3, а маневровых - к выводу 119 блоков М1, М2, М3 (рис.1.11., 1.12., 1.13.)   1.4 Смена направления и аварийная смена направленияПо заданию к станции прилегают однопутный и двухпутный перегоны, для которых возможны аварийная смена направления движения на однопутном перегоне и переход на двустороннее движение по одному из путей двухпутного перегона. Целесообразно организовать управление и контроль приведенными выше функциями с центрального поста. Если на одной из путей двухпутного перегона выполняют капитальный ремонт, то для пропуска поездов организовывают временное двустороннее движение по другому пути. После переключения пути на двустороннее движение интервальное регулирование в правильном направлении обеспечивается средствами автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации. Движение в неправильном направлении регулируется средствами автоматической локомотивной сигнализации. Границы блок-участков в неправильном направлении определяют светофоры, установленные в правильном направлении. На каждом пути возможна аварийная смена направления движения. Схема подключения блоков МТУ и МТС приведена на рис. 1.4. Количество каналов (портов) вывода в одном модули МТВ равна 12, каналов вывода в модуле МТУ - 32, а каналов ввода в модуле МТС - 48. Опираясь на приведенные схемы согласования аппаратуры "ЛП КАСКАД" со схемами электрической централизации промежуточных станций блочного типа с распределительным управлением стрелками и сигналами и на план представленной станции, для каждого из модулей МТВ, МТУ и МТС составляем таблицы распределения каналов ввода-вывода. Тогда получим, что для заданной станции необходимо иметь 2 модуля МТВ (17 ответственные команды), 2 модуля МТУ (40 команд, непосредственно не связанных с обеспечением безопасности) и 2 модуля МТС (контролируется 91 состояние объектов).   Рис. 1.15- 2-х проводная схема смены направления движения на перегоне | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||