Проектирование микропроцессорного терминала для поста ГАЦ РЖД

Системы автоматического регулирования и управления являются неотъемлемой и очень важной частью системы регулирования движения поездов. Они обеспечивают эффективное управление, при этом поддерживая высокий уровень безопасности и надежности железнодорожного транспорта. В стратегической программе развития ОАО «РЖД» отмечается важность дальнейшего развития, модернизации и внедрения систем автоматизации [1].

В настоящее время на железнодорожных станциях, в частности, на станции Рузаевка (Республика Мордовия), применяются так называемые сортировочные горки, включающие в себя системы горочной автоматической централизации (ГАЦ). В процессе эксплуатации этих систем в обязательном порядке производится учет числа срабатываний стрелочно-пусковых блоков СГ-76У, которые, согласно приложению № 3 к инструкции ЦШ-762-10, имеют фиксированное время наработки, после чего требуется обязательная замена стрелочно-1

пускового блока СГ-76У. Ресурс блока СГ-76У - 1 млн. срабатываний. Из-за отсутствия технических средств, подсчет количества срабатываний блоков осуществляется ручным способом, на основании данных сортировочных листов для роспуска составов. Это приводит к неэффективному использованию рабочего времени обслуживающего персонала поста ГАЦ.

Целью описанного проектирования является создание программно-аппаратного комплекса, позволяющего автоматизировать процесс учета числа срабатываний блоков СГ-76У с сохранением всех полученных данных в компьютере. Это позволяет в конечном итоге повысить эффективность использования рабочего времени персонала и освободить его от однообразной работы.

Структурная схема аппаратной части спроектированного комплекса показана на рисунке 1.

Рис. 1. Структурная схема аппаратной части микропроцессорного комплекса.

Блоки СГ-76У имеют в своем составе сухие контакты, изменяющие свое состояние при срабатывании блоков. Это позволяет получать информацию о состоянии блоков в электрической форме, подключив к ним аппаратную приставку на основе микроконтроллера PIC16F628A. Выбор данного микроконтроллера объясняется тем, что он отличается от описанного в [2] большим размером памяти и наличием необходимого в данном проекте периферийного модуля USART. В то же время он является более новым и совершенным, что позволило быстро и без каких-либо трудностей перейти к его применению. Подробная техническая информация о данном микроконтроллере приведена в [3].

Согласно техническому заданию, требовалось подключить к аппаратной приставке 23 блока СГ-76У. Для этого было принято решение организовать из оптических пар матрицу размерностью 5х5, что позволяет отслеживать состояние 25-ти блоков. Опрос матрицы производится микроконтроллером динамическим методом, что позволяет существенно сократить число затрачиваемых для этого выводов портов микроконтроллера, соблюдая при этом требуемый временной режим. Данные о состоянии блоков обрабатываются микроконтроллером, кодируются и далее, через преобразователь логических уровней и интерфейс связи RS-232, поступают в персональный компьютер. На персональный компьютер под управлением операционной системы Microsoft Windows XP/Vista/7 с установленным программным пакетом .NET Framework версии не ниже 3.5 установлено специально спроектированное программное обеспечение, которое принимает переданные аппаратной приставкой данные, декодирует их, отображает информацию обо всех произошедших событиях и производит сохранение данных.

Программное обеспечение для микроконтроллера создано в среде Microchip MPLAB на низкоуровневом языке Assembler. Программное обеспечение для персонального компьютера – в среде Microsoft Visual Studio 2010 на языке Visual C++. Логика работы программ такова, что изначально аппаратная приставка ожидает от программы на персональном компьютере запроса данных. После получения такого запроса, микроконтроллер производит считывание состояния каждой из 25-ти оптических пар, после чего обрабатывает данные, кодирует их в вид, удобный для передачи, и передает. В свою очередь, ПО на компьютере, после посылки запроса данных в аппаратную приставку, начинает отсчет некоторого количества времени, в течение которого должен прийти ответ. В случае, если ответ не приходит, предпринимается еще 4 попытки получить данные. Если и в этом случае ответ не получен, в журнал заносится событие с указанием того, что приставка не отвечает. Попытки получить данные продолжаются. Внешний вид пользовательского интерфейса программного обеспечения показан на рисунке 2.

Рис. 2. Внешний вид пользовательского интерфейса программного обеспечения.

В меню настроек программного обеспечения можно изменять названия всех контролируемых устройств, а также названия их состояний. Это позволяет указать в программе внутренние служебные названия каждого из блоков СГ-76У и их состояния.

Сотрудниками ОАО «РЖД» станции Рузаевка (Республика Мордовия) был произведен анализ и сравнение времени, затрачиваемого на выполнение работ по отслеживанию времени наработки блоков СГ-76У вручную и с помощью предложенного спроектированного комплекса. Результаты представлены на рисунках ниже (см. рис. 3-4):

Рис. 3. Затраты рабочего времени без использования программно-аппаратного комплекса.

Рис. 4. Затраты рабочего времени с использованием программно-аппаратного комплекса.

Также сотрудниками ОАО «РЖД» станции Рузаевка (Республика Мордовия) произведен подсчет годовых затрат денежных средств (см. рис. 5):

□ До внедрения проекта

□ После внедрения

Рис. 5. Сравнение затрат денежных средств.

Очевидно, что применение разработанного программно-аппаратного комплекса дает большой положительный экономический эффект, поэтому в настоящий момент происходит внедрение и испытание программно-аппаратного комплекса на железнодорожном узле станции Рузаевка (Республика Мордовия).