Горочные системы автоматики и телемеханики

4.1. Организация СПД

Система передачи данных организуется с использованием имеющихся каналов ТЧ и включает в себя головную ПЭВМ (сервер сигналов), концентраторы (КИ) и контроллеры (К) СЦБ.

В качестве сервера используется та же самая ПЭВМ, которая снимает информацию с ДЦ «Нева», но для работы с СПД пред­наз­на­чаются её последовательные порты (СОМ1 и СОМ2). Кроме того, мо­дуль УПСТ (RS-232) для связи с ПЭВМ, которая входит в сос­тав локальной сети.
Концентраторы (КИ) представляют собой микро­процес­сорные устройства, в которые входят:
– модуль центрального процессора (МЦП);
– модуль УПСТ (RS-232) для связи с ПЭВМ;
– модемы (по количеству подключаемых каналов связи, но не более 5;
– блок питания.
Концентратор, подключаемый к серверу, должен распола­гаться от него на расстоянии, не превышающем максимально допустимого для СОМ-порта ПЭВМ, т.е. 15-20 метров. Возможно и более удалённое его расположение (например в ЛАЗе), однако это потребует применения дополнительных устройств (и затрат) для свя­зи концентратора и ПЭВМ, а кроме того, весьма затрудняет на­лад­­ку и обслуживание СПД, поэтому такой вариант менее предпочтителен.
Остальные концентраторы могут устанавливаться на станциях в ЛАЗах, комнатах связи или других помещениях, где имеется питание 220 В, подведены 4-х проводные окончания под­клю­чаемых каналов и имеется возможность их обслуживания.
Контроллер СЦБ представляет собой также микро­про­цес­сорное устройство­, предназначенное для съёма и передачи инфор­мации от устройств СЦБ. В его состав входят:
– модуль центрального процессора (МЦП);
– модем (для связи с концентратором);
– модули МДВ (общим количеством до 7);
– блок питания.
Каждому контроллеру и каждому концентратору присваи­ваются собственные адреса. Контроллер устанавливается на стан­ции вблизи пульта ДСП или в релейной и подключается к 4-х про­вод­­ному выделению группового канала. Контроллер снимает ин­фор­ма­цию с лампочек пульта или контактов реле о занятости пу­тей, секций, положении стрелок, сигналах светофоров. Для снятия этой информации в контроллер устанавливаются модули типа МДВ-3 или МДВ-4 в необходимом количестве, но не более 7 штук. Каж­дый модуль МДВ-3 имеет 29 входов для подключения объек­тов, а МДВ-4 – 58 входов. Таким образом, к одному контроллеру мож­но подключить 406 точек (при установке 7 модулей МДВ-4). Если этого количества недостаточно, то устанавливается 2 и более контрол­леров, причём в этом случае к каналу связи подключается толь­ко первый из них, а каждый последующий включается в пред­ы­дущий «по цепочке» через модули УПСТ или модем. В каждый из контроллеров, соединённых «цепочкой» (кроме последнего), мож­но установить не более 6 модулей. Как показала практика, не реко­мендуется включать «цепочкой» более 2-х контроллеров. При на­личии на станции большого количества конт­роллеров их следует под­ключить к каналу связи через концентратор.
Специальная модификация модуля МДВ-3С позволяет сни­мать информацию с лампочек стрелочного коммутатора, имею­ще­го нейтральное положение рукоятки, при котором лампочки не го­ря­т.
После включения питания контроллер в первую очередь определяет количество установленных в нём модулей МДВ. Далее через каждые 2 секунды контроллер считывает информацию со всех входов всех модулей и побитно сравнивает её с информацией, счи­­танной в предыдущем цикле. При обнаружении хотя бы одного из­ме­нения формируется информационный блок. В этот блок вклю­ча­­ется информация только с тех модулей, в которых было обна­ру­жено изменение хотя бы одного бита информации, а также ука­зы­вается по­ряд­ковый номер модуля. Если состояние входов каких-либо моду­лей не изменялось, то информация с них в этот блок не включается.
Каждые 30 секунд независимо от наличия изменений в ин­фор­мации формируется и передаётся полный блок, в который вклю­­чается информация от всех установленных в контроллере модулей. Для доставки этой информации от контроллеров к серве­ру сиг­­налов разработаны два варианта систем передачи данных, пред­­назначенных для работы с каналообразующей аппаратурой раз­­лич­ных типов.
Первый вариант реализуется на любой аппаратуре связи, обеспечивающей двухточечные каналы ТЧ (П-309, П-330 и пр.), и имеет древовидную структуру. Процесс обмена информацией проис­хо­дит по следующему алгоритму:
Каждый из концентраторов периодически посылает кадр ти­па ЗАПРОС нижестоящим устройствам по всем имеющимся у него ка­на­лам, кроме канала 0 и ожидает ответа на него. Нижестоящий кон­центратор или контроллер, получив запрос и проверив его на соот­ветствие формату, отвечает на него либо кадром ПУСТОЙ ОТ­ВЕТ (при отсутствии информации для передачи), либо ИН­ФОРМАЦИОННЫМ КАДРОМ (при наличии информации). Если запрос принят с ошибками (обнаружено несоответствие формату), нижестоящее устройство на такой запрос не отвечает вообще. При отсутствии связи с вышестоящим устройством концентратор сохраняет принятую информацию в своей памяти. Когда она будет полностью заполнена, концентратор перестаёт посылать запросы по низовым каналам до тех пор, пока вся хранящаяся информация не бу­дет передана или уничтожена (например, переключением питания концентратора).
ПЭВМ может передавать любые сообщения или команды лю­бо­му устройству СПД. Они имеют структуру ИНФОР­МА­ЦИОН­НО­ГО КАДРА и рассылаются концентраторами всем устройствам СПД, но исполняются лишь тем, кому адресованы, а остальными игнори­руются.
Второй вариант СПД реализуется с использованием груп­по­вых каналов ТЧ (К-24, «АСТРА», К-3Т). В этом случае СПД имеет линейную структуру и не требует применения концентрато­ров, за исклю­чением одного, являющегося согласующим устройством меж­ду ка­налами связи и ПЭВМ и называемого координатором. Все контроллеры подключаются к 4-х проводным окончаниям группо­вого канала. Принцип работы СПД на групповых каналах основан на последовательном опросе контроллеров, подключённых к данному кана­лу. Инициатором опроса является сервер сигналов, который через координатор посылает кадр ЗПРОС поочерёдно каждому контроллеру. Этот запрос принимают все контроллеры, подклю­чённые к данному каналу, но отвечает на него только тот, адрес ко­то­рого совпадает с адресом, указанным в запросе. Конт­рол­лер, по­лучив «свой» запрос и проверив его на соответствие фор­мату, отве­чает ИНФОРМАЦИОННЫМ ОТВЕТОМ, если имеет инфор­мацию для передачи, и ПУСТЫМ ОТВЕТОМ, если не имеет. Ин­фор­ма­ционный ответ принимается координатором, проверяется на пра­вильность формата и совпадение контрольной суммы и, при от­сут­ствии ошибок передаётся в сервер сигналов. При наличии ошибок кадр игнорируется, о чём сообщается серверу, и в следую­щем запросе данному контроллеру будет передана команда «Пов­торить предыдущий кадр». При неполучении ответа от контрол­лера координатор передаёт в ПЭВМ сообщение об отказе адреса.
Как показывает практика, не всегда является возможным организовать чисто линейную структуру, т.к. не на всех станциях имеется возможность подключения к групповому каналу, и кроме того, при наличии нескольких контроллеров на одной станции их невозможно подключить непосредственно к одному канальному окончанию, поэтому возникает необходимость в «гибридном» ва­ри­­ан­те СПД, объединяющем оба описанных выше варианта. Струк­тура СПД в таком случае получается достаточно сложной, а так­же увели­чивается количество различных вариантов программ, уста­на­вли­ваемых в контроллерах и концентраторах, что несколько услож­няет на­лад­ку и эксплуатацию системы.
Для передачи информации в СПД всех вариантов исполь­зу­ют­ся модемы с частотной модуляцией 1300/2100 Гц, обеспечи­ва­ю­щие скорость передачи 1200 Бод. Уровни передаваемых сигна­лов дол­жны соответствовать нормативным значениям для передачи инфор­мации.