Системы сбора и управления информацией на основе серийных программируемых контроллеров

Санкт-Петербургский  государственный электротехнический университет им. В.И. Ульянова (Ленина) «ЛЭТИ»

Кафедра АСОИУ 
 
 
 
 

Реферат

по  дисциплине: Системы реального времени

на  тему: «Системы сбора информации и  управления на базе серийных программируемых  контроллеров» 
 
 

Выполнила: Вайчикаускас М.А.

Гр.7361

Преподаватель: Сидельников В.В. 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011

Содержание:

Введение ......................................................................................................................................3

1. Автоматизация сбора информации о перевозочном процессе...........................................4

2. Классификация  систем управления поездной работой.......................................................7

3. Автоматизированная  система диспетчерского контроля....................................................9

4. Ситема АПК-ДК....................................................................................................................14

5. Программируемые  индустриальные контроллеры............................................................18

Заключение................................................................................................................................23

Список используемых обозначений........................................................................................24

Список литературы...................................................................................................................25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Каноническое  определение системы реального  времени дано Дональдом Гиллиесом и выглядит так:

«Системой реального  времени является такая система, корректность функционирования которой  определяется не только корректностью  выполнения вычислений, но и временем, в которое получен требуемый  результат. Если требования по времени  не выполняются, то

считается, что  произошел отказ системы». Другие добавляют: «Поэтому необходимо, чтобы было гарантировано [аппаратными и программными средствами и алгоритмами обработки] выполнение требований по времени. Гарантия выполнения требований по времени необходима, чтобы поведение системы было предсказуемо. Также желательно, чтобы система обеспечивала высокую степень использования ресурсов, чтобы удовлетворять требованиям по времени [с минимальными затратами]».

Нетрудно представить  себе примеры систем, где особую роль играет не только корректная работа системы, но и «своевременность»  получения результата. Такими примерами  могут быть система, контролирующая развод мостов, системы обработки  аудио- и видеопотоков при трансляции в прямом эфире, интерактивные компьютерные игры, автоматизированные системы научных  исследований в области ядерной  физики, автоматизированные системы  управления технологическим процессом  химического реактора и так далее.

Особый интерес  в ходе изучения систем реального  времени у меня вызвал вопрос о  системах автомазированного управления железднодорожным транспортом. Сущность деятельности железнодорожного транспорта состоит в выполнении перевозочного процесса при неукоснительном соблюдении безопасности движения поездов. Перевозочный процесс сложен своей динамичностью, взаимозависимостью работы его участников, непрерывно меняющимися ситуациями, воздействиями на него большого числа дестабилизирующих факторов и территориальной рассредоточенностью объектов. Поэтому автоматизация управления является важным фактором совершенствования перевозочного процесса. 

1.  Автоматизация сбора информации о перевозочном

   процессе

   Одной из подсистем автоматизации управления на железнодорожном транспорте является система управления движением поездов. Особенности движения рельсового транспорта предопределяют три основные составные части процесса движения: диспетчерское руководство движением в целом на участке, разграничение попутных и встречных поездов и ведение поезда (рис.1). Все три составляющих процесса образуют взаимосвязанный комплекс, определяющий движение на участке и поэтому подлежащий автоматизации.

    Автоматизированное  управление движением поездов предусматривает решение комплекса задач, определяющих продвижение поездов по участку, таких, как анализ, контроль и корректировка заданий диспетчером на основании моделирования различных вариантов режима пропуска поездов с расчетом их показателей, автоматический выбор оптимального порядка пропуска поездов по одному или нескольким критериям, выполнение принятых решений по команде диспетчера, номерной учет продвижения поездов, указание на табло их размещения на участке, сбор информации об отклонениях в продвижении поездов, отказах технических средств и составление оперативной отчетности.

   Организация поездным диспетчером самого процесса продвижения поездов по участку ведется при соблюдении требований безопасности с применением технических средств автоматики разграничения поездов (автоматическая блокировка) на перегонах и станциях (электрическая централизация). 

Рис. 1.Основные задачи по управлению движения поездов 

   При автоматической блокировке перегон делят на блок – участки, а на их границах устанавливают проходные светофоры, показаниями которых управляют сами движущиеся поезда с помощью аппаратуры размещенной в релейных шкафах.

   При локомотивной сигнализации (автоматическая локомотивная сигнализация АЛС), применяемой как самостоятельное средство сигнализации, раздельными пунктами служат границы между блок-участками, а движение осуществляется по сигналам локомотивного сфетофора. При этом нормальное движение может происходить только при действующих устройствах на локомотиве.

   Что касается технической базы устройств  автоматики, то она все время совершенствуется, внедряются новые более прогрессивные  технические решения, повышающие надежность и дающие новые эксплуатационные качества.

   Для определения подвижного состава  на участках пути каждый блок-участок оборудуется рельсовыми цепями. На рис. 2 приведены схемы, поясняющие принцип действия двузначной системы автоматической блокировки.

   На  границах смежных блок - участков, в створе с проходными светофорами устанавливаются изолирующие стыки. На одном из концов блок - участка 1БУ и 3БУ к рельсам подключаются источники питания ПБ1, ПБ3. На противоположных концах блок - участков включаются путевые приемники П1, П3 (реле) а рельсовые нити железнодорожного пути служат проводниками сигнального тока. 

   -

Рис. 2 Схемы автоматического управления проходными светофорами 

   Если  блок-участок 1БУ свободен от подвижной  единицы, то ток от путевой батареи  ПБ1 через ограничивающий резистор R_о и рельсовые нити будет протекать через обмотку путевого приемника П1. Реле притянет свой якорь и фронтовым контактом создаст цепь для включения лампы зеленого огня на светофоре 1 от источника питания с полюсами ²П² и ²М². Зеленый огонь светофора указывает, что ограждаемый им блок-участок свободен и рельсы не повреждены.

   При вступлении поезда на блок-участок 3БУ, ограждаемый светофором 3, РЦ шунтируется его колесными парами, имеющими очень малое сопротивление. Это приводит к значительному снижению напряжения на путевом реле П3. Реле отпускает свой якорь и замыкает тыловой контакт. На светофоре 3 к источнику питания подключается лампа красного огня.

   Благодаря горению красного огня на светофоре 3 въезд второго поезда на занятый блок-участок запрещается, пока он не освободится от подвижной единицы. Как только блок-участок 3БУ освободится, напряжение на путевом реле П3 увеличится до напряжения срабатывания и его фронтовыми контактами  на светофоре 3 включится лампа зеленого огня. В этом и заключается  автоматический съем информации от нахождении поезда на БУ, за счет чего обеспечивается управление проходными светофорами.

2.  Классификация систем управления поездной работой

   Во  многих случаях возникает необходимость  сбора данных, приведение их к удобному для дальнейшей обработки виду и передачи на более высокий  уровень.  Такие  задачи  решаются и на железнодорожном транспорте в

   Рис. 3. Автоматизированное рабочее место поездного диспетчера 

системах  диспетчерского управления (ДЦ) и контроля (ДК) за движением поездов (рис. 3). Централизация управления поездной работой в единых дорожных  и региональных центрах выполняется с помощью интегрированных многоуровневых управляющих системах.

   Автоматизации подлежит технология работы аппарата поездных диспетчеров, а также технология работы служб дистанции сигнализации, связи и вычислительной техники (ШЧ) по контролю за состоянием устройств, с возможностью передачи оперативной информации о поездном положении и состоянии устройств работникам других служб.

   Основным  назначением диспетчерского управления и диспетчерского контроля является своевременное обеспечение диспетчерского аппарата ШЧ и отделения дороги полной и достоверной информацией о показаниях сигналов, положении стрелок, маршрутов приема и отправления поездов, состоянии устройств и действиях эксплуатационного штата на станциях и перегонах с целью улучшения диспетчерского руководства эксплуатационной и оперативной работой.

   Устройства  диспетчерского контроля представляет поездному диспетчеру информацию о установленном направлении движения (на однопутных перегонах оборудованных автоматической блокировкой), занятость блок-участков, главных и приёмо-отправочных путей на промежуточных станциях, а также повторяют показания входных и выходных светофоров. Кроме того, диспетчерский контроль предназначен для обеспечения первичной информацией о поездном положении и состояниях устройств других пользователей, посредством функционирования в локальной вычислительной сети или сети передачи данных.

   На  отечественных железных дорогах  в 1936 начали применять  ДЦ временного кода. Затем была разработана частотная  ДЦ. Дальнейшая модернизация привела  к созданию в 1967 г ДЦ системы «Нева» с циклическим способом передачи сигналов. Она получила наибольшее распространение на сети дорог страны. В 1978 введена в эксплуатацию система «Луч» с трехзначной относительной фазовой манипуляцией. Сдвиг фазы в сторону опережения кодируется как сигнал логического 0, а в сторону отставания – как логическая 1. В настоящее время разрабатываются и широко внедряются микропроцессорные ДЦ. К таким системам относятся автоматизированные системы диспетчерского контроля и, в частности, система АПК-ДК, рассмотренная далее.

 
 
 
 
 
 
 

3. Автоматизированная  система диспетчерского контроля

 

     Автоматизированная  система диспетчерского контроля (АСДК) представляет собой аппаратно-программный  комплекс, обеспечивающий диспетчерский  контроль состояния отдельных узлов  и устройств автоматики, телемеханики и связи, поездных передвижений, свободности  и занятости приемоотправочных  путей, рельсовых цепей и блок - участков, состояния переездов, входных  и выходных светофоров станций и  др.

     Условно АСДК разделяется на две подсистемы верхнего и нижнего уровней. Объектами  контроля АСДК являются устройства  электрической централизации (ЭЦ) на станциях и устройства интервального  регулирования на перегонах.

     Подсистема  нижнего уровня состоит из электрических датчиков состояния контролируемых технических средств (контакты соответствующих реле постовых и перегонных устройств, измерительные панели рельсовых цепей и др.) и контроллеров диспетчерского контроля (КДК), выполняющих сбор цифровой и аналоговой информации, ее обработку и передачу в сеть АСДК.

     Контроллер  диспетчерского контроля представляет собой многопроцессорную систему, построенную по магистрально-модульному принципу с широкой номенклатурой  модулей, обеспечивающих контроль дискретных устройств, а также аналоговых сигналов: измерение напряжений питающих установок  и путевых реле различных рельсовых  цепей, включая тональные; измерение  длительности и частоты сигналов.

     В качестве магистрали КДК используется асинхронная, последовательная шина. Децентрализованная внутренняя магистраль позволяет разнесением  отдельных модулей сократить  объем работ по монтажу и затраты  на кабельную продукцию.