Distribuované řešení ZZ SIRIUS Ing. Jaroslav Mládek a kolektiv střediska elektroniky STARMON s.r.o. Choceň 7. Konference - Zabezpečovací a telekomunikační systémy na železnici Aktuální výzvy moderního řízení železniční dopravy a zajištění její bezpečnosti České Budějovice 10.-12.11.2015
Proč S I R I U S? o Starmon Innovative Railway Interlocking Universal Solution o Nová platforma ZZ firmy Starmon, plně distribuované řešení o Řešení ZZ Starmon K-2002 a PNS-03 je již 13 let staré o Vznikají problémy s dostupností součástek (paměti a procesory) o Zvyšují se náklady na kabelizaci a na výstavbu technologických prostor o Rostou požadavky odběratelů na „bezúdržbová“ řešení
S I R I U S - HW o HW (i SW) objektově orientovaná univerzální stavebnice pro výstavbu SZZ, TZZ, PZZ, KO, PN či jejich libovolnou kombinaci (SIL4, CENELEC) o Důraz byl kladen na použití nejmodernějších technologií, výhledovou dostupnost a spotřebu o Ve všech prvcích (CPU, OC, kom atd.) se používá shodné jádro na bázi procesorů ARM Cortex o Jádro systému je řešeno jako 2x 2ze2 (dvě kazety CPU) běžící v HZ o Napájení 24 VDC vnitřní část a 400 VDC venkovní část
S I R I U S - SW o Univerzální jednovláknový op. systém StARMos pro všechny bezpečnostně relevantní prvky (CPU, OC) o SW ve všech částech je vystavěn v objektovém jazyce C++ a je řešen modulárně o Všechny SW části jsou nejdříve modelovány pomocí PC o Součástí vývoje jsou i konfigurační nástroje CFG TP, KP a OP, částečně se již nyní řeší i projekční nástroje
o SW důsledně vyvíjen dle ČSN EN 50128
S I R I U S - komunikace o SIRIUS na úrovni TP (CPU) – NDC a TP (CPU) – KP komunikuje pomocí sběrnice ETHERNET (metalika i optika) – spolehlivostní redundance o Od NDC k OC (objektové kontroléry) pomocí sběrnice RS-485 (metalika i optika) – spolehlivostní redundance o MaDOS (místní a dálkové ovládání Starmon) pomocí sběrnice ETHERNET (metalika i optika), plně kompatibilní se systémem K-2002, možné kombinovat v rámci jedné řízené oblasti, vazba na PAVZZ o Možnost geografického oddělení kanálů (na všech úrovních)
komunikačních
SIRIUS DOP
ER1
100 Mbit Ethernet do 100 metrů
ER1 ER1
LOP A
OS1
100 Mbit optický Ethernet do 100 kilometrů
ER1
RS-485 stovky metrů
KP A
KP B
RS-422 lokální spoj
ER1
ER1
stejné jako K-2002 s MaDOS
CPU A ER1
CPU B
OS1
ER1
nové pro SIRIUS
DOP - dálkový ovládací počítač ER1 - Ethernet switch / router
NDC1 A
OC 1
NDC1 B
KP - komunikační počítač
OC 2 NDC2 A
OC 3 OC 4
LOP - lokální ovládací počítač
TP - technologický počítač
NDC2 B
NDC - koncentrátor dat OC - objektový kontrolér
Jádro systému o OCcpu – dvojice TP pracujících v HZ, vyhrazený komparační kanál RS422 o NDC – koncentrátor dat, BI prvek sloužící pro přenos dat a převod mez ETH a RS485 na „poslední míli“ o OS1 – bezpečný oddělovač dvou ETH síti, certifikace a hodnocení bezpečnosti na SIL4 o ER1 – univerzální BI komunikační ETH prvek (router, switch)
Již vyvinuté OC • OCi - objektový kontrolér kontaktních vstupů (16 vstupů) • OCo - objektový kontrolér výstupů (8 výstupů) • OCsi - objektový kontrolér ovládání návěstidla (až 8 ks světel OCled) • OCled - objektový kontrolér světla návěstidla s LED zdrojem světla • OCcan - objektový kontrolér vazby na K-2002 a PNS-03
Právě vyvíjené OC • • • • • • • • • •
OCac - objektový kontrolér počítacího bodu OCsw - objektový kontrolér výhybky OCstc - objektový kontrolér snímání KO OCptc - objektový kontrolér napájení KO OCctc - objektový kontrolér kódování KO OCsbr - objektový kontrolér snímání det. lomu kolejnice OCpbr - objektový kontrolér napájení det. lomu kolejnice OCrs - objektový kontrolér světla Č/B výstražníku OCrbr - objektový kontrolér závory OCsic - OCsi ve funkci přejezdníku
OCcpu – Technologický počítač • Architektura 2 ze 2 – dva kanály + komparace • Každý kanál 2x Ethernet 100Mbit • Procesory ARM Cortex M4 – 168 MHz – 196 kB RAM, 1 MB FLASH • Linka RS-422 pro komunikaci v horké záloze • Kazeta velikosti 3U • Konfigurace až pro 512 OC, možnost liniového řazení CPU pod jeden systém OP
OCcpu – Technologický počítač
NDC – koncentrátor dat • 2x port pro SFP modul 100 Mbit (převodník metalika – optika) • 5x linka RS-485 • Na 1 linku až 6 objektových kontrolérů, tj. celkem až 30 ks OC • Protokolem nastavitelná rychlost linky a doba čekání na odezvu 9,6 – 230 kBd • Diagnostika všech linek a optických modulů • Umístění v RM nebo ve skříni NDC v kolejišti • Teplotní rozsah -45 až +55°C
NDC – koncentrátor dat
ER1 - router • 2x port pro SFP modul 100 Mbit (převodník metalika – optika) • 5x ETH 10/100 Mbit • Funkce switch nebo router • Diagnostika všech linek a optických modulů • Umístění v RM nebo ve skříni NDC v kolejišti • Teplotní rozsah -45 až +55°C
ER1 - router
OS1 – oddělovač sítě • • • • • •
Plní bezpečnostní funkci oddělení dvou ETH sítí Dvoukanálová struktura Certifikace SIL4 Režim JPD – jednosměrný přenos dat Režim OPD – obousměrný přenos dat Konfigurovatelná tabulka akceptovatelných DTG uložená v identifikátoru • Použití pro oddělení diagnostických sítí (JPD) a sítí PAVZZ (OPD)
OS1 – oddělovač sítě
OC – Objektové kontroléry Společné vlastnosti • • • •
Organizace procesorů 2 ze 2 Sériový přenos dat mezi kanály Každý kanál připojený pomocí 2 linek RS-485 Dvoukanálový plombovatelný identifikátor s uloženou adresou OC v systému • Napájení 18-36V • Teplotní rozsah -45 až +55°C
OCi – Objektový kontrolér vstupů • Použití pro snímání kontaktů relé • 16 vstupů se společným „-“ pólem • Inverzní zpracování vstupů • Doba smyčky 15ms
OCi – Objektový kontrolér vstupů
OCo – Objektový kontrolér výstupů • Použití pro buzení cívek relé první bezpečnostní třídy, případně jiných relé • • • •
8 potenciálových výstupů HW bezpečný komparátor Doba smyčky 15 ms Testování výstupů do „1“ a do „0“
OCo – Objektový kontrolér výstupů
• • • • • • • • •
OCled – Objektový kontrolér LED návěstní svítilny 4 LED čipy organizované do 2 větví Bodový zdroj světla 2x bezpečný zdroj Dohled napětí a proudu LED Kontrola V-A charakteristiky při rozsvěcení světla Plný svit i jen s jednou větví LED Univerzální elektronika pro všechny barvy Vyměnitelná část s LED čipy Využití stávající optiky a konstrukce návěstidel (AŽD, UŽ)
OCled – Objektový kontrolér LED návěstní svítilny
Komunikace OCsi-OCled • • • •
Komunikace po RS-485 Linka pro každý kanál Doba smyčky 40 ms Při výpadku komunikace zhasnutí světla • Při výpadku komunikace OCsi a OCcpu uvedení do definovaného stavu
OCled 2x RS-485
OCled
OCled
OCsi NDC B
NDC A
OCcan – Objektový kontrolér CAN • • • •
Datová vazba s K-2002 a PNS-03 Každý kanál má linku CAN V K-2002 simuluje 2x CANi30 / 2x CANo24 Přenos až 60 / 48 binárních signálů mezi stavědlem SIRIUS a K-2002 / PNS-03 • Možnost připojení K-2002 v horké záloze
OCcan – Objektový kontrolér CAN
Napájení o Napájecí systém vnitřní části - 24 VDC (dobíječ, baterie, jištění) o Napájecí systém venkovní části - 400 VDC (DC/DC měnič, jištění, PO) o Důsledné zónové řešení přepěťových ochran
o Max. dvě skříně 700 mm i pro rozsáhlé systémy
SIRIUS – použití jako TZZ • • • • •
Napájení venkovních prvků rozvodem 400VDC Komunikace s návěstními body po optickém kabelu. Úspora kabelizace Snadné změny vazby na sousední SZZ Jednoduchá vazba na PZZ
SIRIUS – připravovaná stavba • Autoblok na 1 kolejné trati na síti UŽ (Lvovská oblast) • 4 oddíly • 4 ovládané přejezdy • 6 návěstidel • 20 kolejových obvodů • Datová vazba na K-2002 a na reléové SZZ • Předpokládaná instalace únor 2016
Schéma zapojení autobloku Kamjanica - Domanynci Řízení PZZ
Návěstní bod
Návěstní bod
OC vstupů OC výstupů
Logika přejezdu
Koncentrátor dat
OC návěstidla
Optická vlákna
Koncentrátor dat
Technologické počítače + síťové prvky
Koncentrátor dat Koncentrátor dat
OC vstupů
OC výstupů
Kolejové obvody
OC vstupů
OC výstupů
Napájení
OC vstupů
OC výstupů
OC vstupů
OC výstupů
Reléová místnost Kamjanica
OC návěstidla
OC návěstidla
OC návěstidla
Koncentrátor dat
Koncentrátor dat
Koncentrátor dat
Koncentrátor dat
Koncentrátor dat Koncentrátor dat
OC CAN
OC CAN
SZZ K-2002 Domanynci
Reléová místnost Domanynci
SIRIUS – shrnutí Výhody
Nevýhody
• • • • • •
• Velký objem novinek. • Náročné na schvalování. • Umístění elektroniky mimo reléovou místnost.
Modularita Úspora kabelizace Malé prostorové nároky Nízká spotřeba Vyšší dostupnost Rychlá a jednoduchá tvorba PD
Děkuji za pozornost.
[email protected]
