Elektronický přenosový systém ElZaS 21

Transkript

1 . Úvod Přenosové zařízení ElZaS 21 je koncipováno jako zařízení pro bezpečný přenos vstupních binárních informací. Zařízení umožňuje přenos získaných vstupních informací mezi řídící a podřízenými komunikačními jednotkami a mezi podřízenými komunikačními jednotkami. Propojení komunikačních jednotek je 2 páry metalického kabelového vedení. Přenosová rychlost na vedení je 4800 bit/s. Komunikační jednotky mají ve všech bodech stejnou hardwarovou výbavu; řídící komunikační jednotka se od podřízených liší rozdílným softwarem. Přenosové zařízení ElZaS 21 je navrženo k použití pro přenosy informací o stavech přejezdových zabezpečovacích zařízení Českých drah do určených dopraven a pro přenosy všech povelů z dopraven na jednotlivá přejezdová zabezpečovací zařízení. Základní technické údaje Základní technický popis: zajišťuje bezpečné přenosy binárních statických vstupních signálů mezi komunikačními jednotkami systém tvoří decentralizované prvky (komunikační jednotky) dislokované v zadaných přenosových místech přenosové medium je tvořeno 2 páry kabelových žil metalického kabelu zařízení je určeno pro provoz ve vnitřních prostorách (reléové místnosti, reléové domky) zařízení splňuje podmínky normy ČSN zařízení odpovídá požadavkům na elektromagnetickou kompatibilitu dle Věstníku ČD č. 8/97, dle ČSN EN 55022, ČSN EN , ČSN EN HW prvky komunikační jednotky jsou umístěny do samostatných přístrojových skříní - umístění na polici universálního reléového stojanu nebo do standardního 19 rámu pro elektroniku rozměry (š. x v. x hl.) komunikační jednotky: 480 x 140 x 420 mm hmotnost komunikační jednotky: cca 5,8 kg rozsah pracovních teplot: - 10 C až + 45 C životnost: min. 20 let předpokládaná střední doba mezi poruchami: hod

2 Elektrické parametry: jmenovité napájecí napětí: 24 V DC (-4V, +11V) maximální vstupní proud: 1,25 A příkon: max. 30 W výstupní svorkové napětí na výstupu aktivovaného kanálu při zátěži 2000 Ohm: min. 16 V DC elektrická pevnost všech vstupů a výstupů proti kostře a mezi jednotlivými výstupy je 500 V (sinusové napětí 50 Hz po dobu 1 min.) elektrická pevnost vstupů komunikační jednotky je 4 kv (sinusové napětí 50 Hz po dobu 1 min.). Tyto svorky musí být chráněné přepěťovou ochranou POKL 94. izolační odpory vstupů a výstupů proti kostře: větší než 2 MOhm (svorky s napětím 24 V DC) izolační odpory mezi jednotlivými vstupními a výstupními svorkami: větší než 20 MOhm (svorky s napětím 24V DC) ochrana krytem IP20 podle ČSN EN Přenosové parametry: propojení komunikačních jednotek: 2 páry metalického kabelu při použití modemu LD-01 DC duplexní přenos přenosovou rychlostí 4800 bit/s max. dosažitelná vzdálenost mezi komunikačními jednotkami je 10 km při použití dálkového kabelu XV s průměrem kabelových žil 1,2 mm a parazitní příčnou kapacitou 27 nf/km přenosový modem: typ LD-01 DC s převodníkem na rozhraní RS-232 modem galvanicky odděluje přenosovou linku pomocí optočlenu přepěťová ochrana modemu absorbuje energii 0,6 kw/1 ms počet komunikačních jednotek: max. 10 počet vstupů a výstupů komunikačních jednotek: 16 způsob propojení komunikačních jednotek: sériové zapojení Pracovní prostředí: Podle ČSN obyčejné s podmínkami: teplota okolí AA4 (-10 C až +45 C), atmosférické podmínky v okolí AB4 (-10 C až +45 C při relat. vlhkosti 5 až 95%), nadmořská výška AC1 (menší než 2000 m), výskyt vody AD1 (zanedbatelný), výskyt cizích pevných těles AE1 (zanedbatelný), výskyt korosivních nebo znečišťujících látek AF1 (zanedbatelný), mechanické namáhání AG1 (mírný ráz), vibrace AH2 (střední vibrace), výskyt rostlinstva nebo plísní AK1 (bez nebezpečí), výskyt živočichů AL1 (bez nebezpečí), elektromagnetická působení AM6 (nebezpečný výskyt indukovaných proudů), sluneční záření AN1 (nízká, ochrana proti přímému slunečnímu záření), seismické účinky AP1 (zanedbatelné), bouřková činnost AQ2 (nepřímé ohrožení), pohyb vzduchu AR1 (pomalý), vítr AS1 (malý). Všeobecný popis prostředí pro použití zařízení ElZaS 21: vnitřní prostory chráněné před atmosférickými vlivy, bez regulace teploty a vlhkosti, které mohou mít otvory do venkovního prostředí

3 Podrobné technické údaje Popis zařízení Přenosové zařízení ElZaS21 je koncipováno jako zařízení pro bezpečný přenos vstupních binárních informací. Zařízení umožňuje přenos získaných vstupních informací mezi řídící a podřízenými komunikačními jednotkami. Získané vstupní informace v dané podřízené komunikační jednotce jsou přeneseny na patřičné výstupy v řídící komunikační jednotce, naopak určené vstupní informace řídící komunikační jednotky jsou přeneseny na stanovené výstupy dané podřízené komunikační jednotky. Obdobně je možné zajistit komunikaci mezi podřízenými komunikačními jednotkami. Propojení komunikačních jednotek je provedeno 2 páry metalického kabelového vedení. Předpokládaný maximální počet připojených podřízených komunikačních jednotek je 10 ks; tento počet závisí na vzdálenosti jednotlivých komunikačních jednotek a na kvalitě přenosového média. Řídící komunikační jednotka může být umístěna na libovolném místě přenosové stuhy. Přenosová rychlost na vedení je 4800 bit/s. Při této přenosové rychlosti se předpokládá maximální dosažitelná vzdálenost mezi jednotlivými komunikačními jednotkami 10 km. Komunikační jednotky mají ve všech bodech stejnou hardwarovou výbavu, řídící komunikační jednotka se od podřízených komunikačních jednotek odlišuje rozdílným softwarovým vybavením. Při korektní činnosti celého přenosového systému řídící komunikační jednotka cyklicky vyzývá jednotlivé podřízené komunikační jednotky, které pak na tuto výzvu odpovídají. Příjem a opakování po lince zajišťuje modem, který slouží v daném komunikačním bodě jako opakovač signálu. Dovoluje také při výpadku napájení jedné podřízené komunikační jednotky překlenutí přenosové linky. Omezením počtu přenášených bezpečných informací je počet vstupů, respektive výstupů u řídící komunikační jednotky, kterých je stejně jako u podřízených komunikačních jednotek 16. Možnost rozšíření počtu přenášených bezpečných informací bude specifikována v další řadě aplikace tohoto systému. Přenosové zařízení ElZaS 21 je řešeno jako procesorově orientovaný systém. Protože při prokazování bezpečnosti procesorového systému je nutné z hlediska zásad v zabezpečovací technice v železniční dopravě pohlížet na procesory jako na součástky, u nichž není možné definovat všechny poruchové stavy, je bezpečnost zajištěna použitím hardwarové redundance, což znamená, že bezpečně relevantní činnosti provádí 2 nezávislé kanály v každé komunikační jednotce (dva mikropočítače), přičemž se provádí bezpečná kontrola bezporuchové činnosti obou kanálů systému. Kontrola korektní obsluhy výstupů systému je kromě softwarových opatření zajištěna použitím bezpečného komparátoru, který kontroluje bezchybnou činnost obou kanálů. Pro vlastní přenos informací je použít další mikropočítač (funkce přenosového řadiče) společně s modemem od firmy WESTERMO TELEINDUSTRI. Tato přenosová část není redundantní, protože na ní nejsou kladeny bezpečnostně relevantní požadavky. Vzhledem k vlastnostem použitého bezpečného komparátoru je neaktivní stav na příslušném výstupu považován za bezpečný z hlediska požadavků železniční zabezpečovací techniky. To znamená, že v případě poruchového stavu systému, přejde příslušný výstup bezpečně do neaktivního stavu. S ohledem na tuto skutečnost je nutné navrhovat logiku obvodů ovládaných výstupními signály systému. Životnost systému ElZaS 21 je stanovena na min. 20 let. Střední doba mezi poruchami je stanovena na hod. Požadované hodnoty ukazatelů spolehlivosti dílčích prvků (komunikačních jednotek) zabezpečovacího zařízení jsou u výrobku ElZaS 21 podle normy ČSN splněny. Konstrukční provedení Komunikační jednotky zařízení ElZaS 21 mají ve všech bodech dislokace stejnou hardwarovou výbavu, řídící komunikační jednotka se od podřízených komunikačních

4 jednotek odlišuje rozdílným softwarovým vybavením. Výstroj komunikační jednotky je umístěna do celokovové skříně; na zadní části jsou umístěny 3 vnější svorkovnice, které slouží pro připojení k vnějším zařízením (relé MNŠ ), vstupních obvodů, k napájení a k metalickému vedení. Seznam desek v komunikační jednotce: 2x vstupní deska 3x deska procesoru 1x deska komparátoru 2x deska výstupů 1x deska zdroje Vstupní desky: Indikují aktivaci daného vstupu rozsvícením příslušné žluté svítivé diody, přičemž vstupy jsou na deskách číslovány od shora dolů (1 až 16). Výstupní desky: Indikují aktivaci daného výstupu rozsvícením příslušné zelené svítivé diody, přičemž výstupy jsou opět číslovány od shora dolů. Procesorové desky: Na deskách procesorů obou nezávislých kanálů a na desce přenosového řadiče jsou na osmi segmentovém displeji zobrazovány provozní stavy zařízení. Deska komparátoru: Bezpečný komparátor má celkem 24 komplementárních vstupů. Jsou-li všechny vstupní dvojice (neinvertovaný a invertovaný vstup) komplementární a je-li bezpečný komparátor aktivován, pak na jeho výstupu jsou signály odpovídající neinvertovaným vstupům. Protože v této aplikaci je využito 16 komplementárních vstupů, jsou na zbývajících 8 nevyužitých komplementárních vstupů trvale přivedeny patřičné komplementární logické signály. Z desek procesorů nezávislých kanálů jsou pak přivedeny na odpovídající vstupy bezpečného komparátoru komplementární signály. Tlačítkem připojeným ke vstupu START bezpečného komparátoru je tento aktivován a jsou-li na všech jeho vstupech komplementární signály, jsou aktivovány příslušné výstupy bezpečného komparátoru. Dojde-li na jakémkoliv vstupu k nekomplementárnosti přivedených signálů, jsou všechny výstupy bezpečného komparátoru převedeny do úrovně logické nuly. Bezpečný komparátor pak nelze aktivovat pouhým přivedením komplementárních signálů na jeho vstupy, ale je nutné při následné aktivaci systému stisknout tlačítko START. Takto je zabezpečena protiopakovací funkce zařízení. Deska zdroje: Na desku zdroje je přivedeno vnější napájecí stejnosměrné jmenovité napětí 24 V.Výstupem desky zdroje jsou potřebná ss napájecí napětí pro všechny zbývající části systému (+ 5V, + 12V, - 12V, signálová zem GND). Zelenou svítivou diodou na desce zdroje je indikována přítomnost vnějšího stejnosměrného napájecího napětí. Žlutá a červená svítivá dioda indikují, že zdroj dodává do systému potřená vnitřní napájecí napětí. Modem: Modem LD-01 DC je vhodný pro sériový datový přenos na velké vzdálenosti v prostředí s vysokou hladinou rušení. Základem modemu je převodník standardu RS- 232 na symetrickou proudovou smyčku +,- 10 ma. Tak je dosaženo prodloužení dosahu linky RS-232 na kilometrické vzdálenosti. Dosahované vzdálenosti závisí především na podélném odporu a parazitní příčné kapacitě kabelu. Použitý modem dále kromě

5 prodloužení linky RS-232 poskytuje možnost sdílení linky, takže z jeho pomocí lze vytvořit síť typu sběrnice s rozhraním RS-232. V zařízení ElZaS 21 je využitý režim modemu Y. Modem indikuje červenými svítivými diodami přítomnost napájecího napětí (PWR), příjem dat po přenosové lince (RD), vysílání dat do přenosové linky (TD) a detekování připojení modemu sousední komunikační jednotky (DCD2, DCD3). Modem galvanicky odděluje přenosovou linku pomocí optočlenu. Modem LD-63 je lineární rozdělovač kanálů pro přenosy dat prostřednictvím jednovidových nebo mnohavidových optických vláken. LD-63 umožňuje konverzi mezi komunikačními protokoly RS-422/485, RS-232/V.24 a vlastním optickým vláknem jako přenosového media. LD-63 se sestává z dvou vstupních a dvou výstupních kanálů s navzájem oddělenými vysílači a přijímači (TX1, TX2, RX1 a RX2 ). Na přední straně modemu je sedm indikátorů LED indikujících přenos dat v jednotlivých kanálech. Rozhraní vláknové optiky je transparentní, což znamená, že data přijímaná na RX1 jsou znovu přenášena na TX2 a data přijímaná na RX2 na TX1. V horní části indikuje červená LED přítomnost napájecího napětí (PWR), příjem dat po přenosové lince (RD), vysílání dat do přenosové linky (TD). Počet modemů LD-63 sériově propojených je konstrukčně omezen na 10 kusů. Softwarové vybavení systému Programové vybavení nezávislých kanálů Programy pro nezávislé kanály se liší pro řídící a podřízené komunikační jednotky. Z tohoto pohledu je řídící komunikační jednotka aktivním článkem celého přenosového systému, který řídí činnost celého systému. Podřízené komunikační jednotky pak provádějí svoji činnost v závislosti na požadavcích řídící komunikační jednotky. Obecně mají programy v obou procesorech nezávislých kanálů jak v řídící, tak i v podřízené komunikační jednotce následující strukturu: načtení vstupů a kontrola vstupních desek vytvoření nového telegramu na základě načtených vstupů předání telegramu do přenosového řadiče zpracování došlého telegramu obsloužení výstupů na základě zpracování došlého telegramu Programové vybavení přenosového řadiče Programy pro přenosové řadiče se liší pro řídící a podřízenou komunikační jednotku. Programy mají obecně následující strukturu: přijetí telegramu z modemu přijetí telegramu z procesorů nezávislých kanálů předání telegramu procesorům nezávislých kanálů odeslání telegramu přijatého z procesorů nezávislých kanálů do modemu Formát telegramu a jeho zabezpečení Telegram tvořený v procesorech nezávislých kanálů má délku 32 byte. První dva byte tvoří adresu komunikační jednotky. Další dva byte jsou použité pro přenos bezpečných informací. V následujícím byte je přenášeno sekvenční číslo telegramu, které slouží jako ochrana proti zastarávání telegramů v systému. Další 2 byte slouží pro identifikaci procesoru a pro případ neadekvátnosti telegramu z přenosového řadiče. Poslední dva byte tvoří kontrolní součet CRC vypočítaný z vytvořeného telegramu. Zbývající byte jsou nevyužívané (rezerva). Přenosový řadič do telegramu přijatého z procesorů nezávislých kanálů nezasahuje, pouze přidává na jeho konec další dva byte vlastního kontrolního součtu CRC, který slouží pro kontrolu přenosu telegramu po kabelové lince. Po kabelové lince se tudíž přenáší telegramy s délkou 34 byte

6 Výrobce ElZaS 21 Přenosový elektronický zabezpečovací systém ElZaS 21 vyrábí a dodává firma První SaZ Plzeň a.s., Wenzigova 8,. Zařízení je určeno především pro účely drážní zabezpečovací techniky. Typové zkoušky zařízení ElZaS 21 byly provedeny v akreditované Zkušební laboratoři ČD při VÚŽ Praha, oblast SZT, pracoviště Líně - Sulkov. Protokol o zkouškách na elektromagnetickou kompatibilitu vystavila Elektrotechnická laboratoř č FEL ZČU Plzeň. Zařízení splňuje podmínky ustanovení normy ČSN Zařízení - přenosový elektronický zabezpečovací systém ElZaS 21 je koncipováno jako zařízení pro bezpečný přenos vstupních binárních informací. Systém tvoří řídící komunikační jednotka a zadaný počet podřízených komunikačních jednotek. Zařízení umožňuje přenos získaných vstupních informací mezi řídící komunikační jednotkou a podřízenými komunikačními jednotkami a podřízenými komunikačními jednotkami mezi sebou. Propojení komunikačních jednotek je realizováno 2 páry metalického kabelového vedení při použití modemu LD-01 DC firmy WESTERMO TELEINDUSTRI. Záměnou tohoto modemu za modem pro optické přenosy od shodné firmy je možný provoz zařízení ElZaS 21 po 2 vláknech světlovodného kabelu (modemy jsou shodných rozměrů). Odběratelsko-dodavatelské údaje Dodávání Přenosový elektronický zabezpečovací systém ElZaS21 dodává firma První SaZ Plzeň a.s. podle specifikace objednavatele. Specifikace musí obsahovat potřebné údaje pro hardwarovou výstroj a požadavky na softwarové vybavení systému. Adresa dodavatele: První SaZ Plzeň a.s., Wenzigova 8, Součástí dodávky je dokument TP SaZ 5/02 a prohlášení o shodě výrobku s uvedenými TP. Součástí dodávky je i dokumentace pro montáž telekomunikačních jednotek s popisem vstupních a výstupních svorek jednotek podle zadávacích podmínek objednavatele pro konkrétní místo nasazení. Telekomunikační jednotky systému se dodávají zahořené. Skladování Telekomunikační jednotky přenosového systému ElZaS21 se skladují v prostředí obyčejném. Záruční doba Výrobce poskytuje odběrateli zařízení ElZaS21 záruku 12 měsíců ode dne uvedení zařízení do provozu, nejdéle však po dobu 18 měsíců ode dne vyskladnění. Záruka zaniká v případě, že zařízení nebylo oživeno a zkoušeno dodavatelem. Pokud dojde k poruše komunikačních jednotek systému ElZaS21 nedodržením pracovních a technických podmínek dle TP SaZ 5/02 nebo neodborným zásahem, nárok na záruku zaniká. Opravy Záruční opravy zajišťuje výrobce zařízení bezplatně za podmínek uvedených v čl Pozáruční opravy zajišťuje výrobce za úhradu na svém pracovišti