Навигация
Методы и средства передачи информации в новых устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики
15372
знака
0
таблиц
1
изображение
Методы и средства передачи информации в новых устройствах ЖАТ
1. Классификация линий передачи по назначению
– Локальные шины контроллеров (ISA, PCI, VME),
– Цифровые промышленные сети (RS-485, RS-422, CAN, PROFIBAS, IL-BAS, Foundation Fieldbus, AS-интерфейс),
– Локальные вычислительные сети (Ethernet),
– Глобальные информационные сети (Internet, Intranet, СПД МПС),
– Кабельные сети связи с напольным оборудованием.
2. Отличия цифровых каналов от прямопроводных соединений
Прежде всего, следует отметить информационные возможности цифрового канала передачи данных. Если ранее по одной паре проводов можно было получить только одно единственное текущее значение измеряемой величины или, напротив, передать исполнительному механизму одну команду, то теперь количество передаваемых данных зависит только от «интеллектуальных» возможностей оконечных устройств. Что особенно важно, информационный канал становится двунаправленным. Наиболее важным практическим следствием этого обстоятельства является возможность осуществления удаленной параметризации и калибровки оконечных устройств. Наличие единой базы параметров, обслуживание всех подключенных к ЦПС оконечных устройств с одного рабочего места свидетельствует о наступлении новой эры в работе службы КИП предприятия, выводя эту службу на совершенно иной уровень оперативности и эффективности. Быстрая установка предельных уровней и режимов работы даёт возможность гибко управлять производственным процессом, перенастраивать его согласно меняющимся условиям и задачам. Только применение цифровых методов передачи данных позволяет использовать на полную мощность возможности современных датчиков и исполнительных механизмов. Кроме «количественной» составляющей новой концепции информационного обмена, следует отметить качественно новые возможности, предоставляемые узлам ЦПС.
3. Среда передачи данных
– Медный кабель,
– ВОЛС,
– Радиосредства для связи с подвижными объектами (Tetra, GSM-R, МАЛС, ГАЛС, АЛСР),
– Сети общего пользования.
4. Методы передачи данных в ЦПС
Существуют три основных режима обмена данными, эффективность использования которых зависит от конкретной задачи.
– Режим «Ведущий ведомый». В этом простейшем режиме один из узлов ЦПС является ведущим устройством, которое последовательно опрашивает подчиненные узлы. В зависимости от содержания запроса ведомый узел либо выполняет полученную команду, либо передает ведущему текущие данные с подключенных оконечных устройств. Типичным примером ЦПС, построенной на таком принципе, являются сети PROFIBUS, RS-485. Как правило, роли ведущего и ведомого закрепляются жестко и не меняются в процессе функционирования сети.
– Режим «Клиент сервер». Данный режим имеет много общего с предыдущим и используется в системах с гибким распределением функций. Узел клиент запрашивает данные, а узел сервер их предоставляет. При этом клиент может запрашивать несколько узлов, а сервер – иметь несколько клиентов. Также функции клиента и сервера могут совмещаться на одном узле. Примером могут послужить ЦПС CAN Foundation Fieldbus.
– Режим «Подписка». В этом режиме узел, нуждающийся в регулярном поступлении какой либо информации, подписывается на её получение от другого узла, после чего получает регулярные рассылки данных без дополнительных запросов. Режим имеет два варианта: в первом случае данные передаются циклически с определенным интервалом вне зависимости от динамики информации; во втором случае данные передаются только в случае их изменения. Данный режим также используется в сетях Foundation Fieldbus.
Одним из основных критериев оценки систем АСУ ТП является надежность. Понятие это в распределенных системах весьма многогранно и требует внимательного рассмотрения. Для АСУ ТП, создаваемых на базе ЦПС, следует отметить несколько моментов.
– По надежности цифровой метод передачи данных намного превосходит аналоговый. Передача в цифровом виде малочувствительна к помехам и гарантирует доставку информации благодаря встроенным в протоколы ЦПС механизмам контрольных сумм, квитирования и повтора искаженных пакетов данных.
– Надежность функционирования систем АСУ ТП на базе ЦПС с интеллектуальными узлами значительно выше, чем в традиционных структурах, так как выход из строя одного узла не влияет, либо влияет незначительно на отработку технологических алгоритмов в остальных узлах.
Важно также отметить, что разумное распределение управляющих функций значительно снижает нагрузку на центральную управляющую ЭВМ, что также способствует повышению надежности системы в целом. Важной проблемой является защита ЦПС от повреждения кабельной сети, особенно в том случае, если ее топология имеет вид шины. Для критически важных технологических участков эта задача должна решаться дублированием линий связи или наличием нескольких альтернативных путей передачи информации. Системы АСУ ТП редко делаются раз и навсегда; как правило, их состав и структура подвержены коррекции в силу изменяющихся требований производства. Поэтому важными критериями оценки закладываемых в проект решений являются гибкость и модифицируемость комплекса. По этим показателям ЦПС, несомненно, намного превосходит традиционную централизованную схему: добавление или удаление отдельных точек ввода вывода и даже целых узлов требует минимальных монтажных работ и может производиться без остановки системы автоматизации. Переконфигурация системы осуществляется на уровне программного обеспечения и также занимает минимальное время. Другая проблема, связанная с развитием системы АСУ ТП, заключается в необходимости применять оборудование различных производителей. На ранних этапах развития ЦПС вопрос совместимости протоколов, заложенных в интеллектуальные оконечные устройства, стоял очень остро. Сейчас практически все широко распространенные решения в этой сфере стандартизованы, что позволяет разработчикам АСУ ТП выбирать оборудование из широкого спектра поставщиков, оптимизируя стоимость проекта и его технологическую структуру.
5. PROFIBUS - семейство ЦПС, обеспечивающее комплексное решение коммуникационных проблем предприятия, было разработано фирмой Siemens в начале 90-х годов. На нижнем уровне применяется сеть PROFIBUS DP, обеспечивающая высокоскоростной обмен данными с оконечными устройствами. Протокол физического уровня соответствует стандарту RS-485. Скорость обмена прямо зависит от длины сетевого сегмента и варьируется от 100 кбит/с на расстоянии 1200 метров до 12 Мбит/с на дистанции до 100 метров. Взаимодействие узлов в сети PROFIBUS определяется моделью «Master slave ».
Master сегмента последовательно опрашивает подключенные узлы и выдает команды в соответствии с заложенной в него технологической программой. Протокол обмена данными гарантирует определенное время цикла опроса в зависимости от скорости обмена и числа узлов в сегменте, что позволяет применять PROFIBUS в системах реального времени. На более высоком уровне применяется сеть PROFIBUS MS, ориентированная на обеспечение информационного обмена одноранговых устройств. Во взрывоопасных зонах используется PROFIBUS PA, основанная на стандарте физического уровня IEC 61158 2. Сегмент PROFIBUS PA может иметь длину до 1900 метров со скоростью обмена между узлами 31,25 кбит/с. Применяемый кабель - Belden 3077. Сегменты PROFIBUS PA подключаются к PROFIBUS DP через разделительные мосты, обеспечивающие функционирование ЦПС во взрывоопасной зоне.
Фирмой Siemens разработаны устройства сопряжения PROFIBUS с волоконно-оптическими линиями связи, что позволяет увеличить дистанцию передачи данных до нескольких десятков километров при максимальной скорости передачи.
Похожие работы
... АЛС числового хода в диапазоне со средней частотой 75 Гц и частотной системы локомотивной сигнализации в диапазоне 100 – 400 Гц и может применяться на участках железных дорог с любыми видами тяги. Для работы рельсовых цепей автоблокировки используются частоты диапазона 50 – 100 Гц. Максимальная длина рельсовой цепи составляет 2000 м. При этом шунтовой и контрольный режимы обеспечиваются при ...
... =60в батареи. Станция оснащена рельсовыми цепями ~ I с частотой 25Гц, с путевым реле ДСШ-13А, а также стрелочными электроприводами типа СП-6М. 3.2 Расстановка блоков по плану станции. Тип блоков их устройство и назначение. Блоки при БМРЦ расстанавливаются на стилизованном однониточном плане станции, на котором указано: нумерация и специализация приемо-отправочных путей; нумерация стрелок, ...
... отдельную двухпроводную цепь, в которую включают известительное реле. Информацию о состоянии переездной установки на станцию передают устройства диспетчерского контроля. Схема управления переездной сигнализацией для нечетного пути двухпутного перегона показана на рис. 5 В пределах блок-участка, на котором расположен переезд, образованы две рельсовые цепи: 5П с питающим концом НП на переезде и ...
... заявке руководителя или диспетчера дистанции сигнализации и связи дает приказ машинисту локомотива на остановку поезда для доставки к месту работы и обратно работников дистанции сигнализации и связи, направляющихся для устранения отказа. Порядок производства работ, который должен выполняться при технической эксплуатации устройств и систем ЖАТ, в том числе при устранении их отказов, для соблюдения ...
0 комментариев