КАБл е система за модернизация на релейни ЕЦ(МРЦ), осъществяваща обвръзка по комуникационен канал (оптика и др.). Изградена е с
индустриални безопасни PLC по технологията SafetyBridge,
притежаваща сертификат за ниво на безопасност SIL3.
Изпълнява функционалността на съществуващите
релейни групи за смяна на направлението(СНА).

Интегрира се в ЕЦ/МРЦ посредством преустройство
в двете съседни гари на едно междугарие.
Притежава висока надеждност.

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ

Комуникационната автоблокировка без проходни сигнали (КАБл) с броячи на оси(БО) е система, изпълняваща зададените в ТИЕЖИ V04 (12/2019) изисквания за функционалност на AБл, включително:

Подаване на светлинна индикация за състоянието на междугарието към дежурния ръководител (ДРД).
Блокиране на възможност за нареждане на изходен маршрут при наличие на такъв в съседната гара или при заето междугарие или .

Комплекта апаратура за КАБл се състои от две части, които осъществяват безопасно прехвърляне на дискретната информация по комуникационен канал – в две съседни жп гари.

КАБл е предназначена за модернизация* на съществуващи електрически или маршрутно – релейни централизации (ЕЦ или МРЦ) в мрежата на ДП „НАЦИОНАЛНА КОМПАНИЯ „ЖЕЛЕЗОПЪТНА ИНФРАСТРУКТУРА“”, работещи по между си по меден кабел, за работа по комуникационен канал (оптика). Модернизацията се извършва чрез преустройство в ЕЦ(МРЦ) – обвръзка на комуникационният интерфейс към релета от централизацията.

КАБл е система изградена от компоненти с висока надеждност и високо качество, произведени в ЕС. Основния градивен елемент – безопасният PLC, е 100% произведен в Германия.

^*^{Модернизация}^{– усъвършенстване и съобразяване със съвременните изисквания, посредством прилагане на най-новите технологии. Частична замяна на елементи от съоръжение с нови, целяща разширяване на функционалността му и/или подобряване на отделни технически характеристики.}

СИСТЕМНА АРХИТЕКТУРА

КАБл е базирана на технологията SafetyBridge, която e индустриално мрежово решение за безопасност от Phoenix Contact (Фигура 1). Включва стандартни програмируеми логически контролери PLC (със зелен цвят), свързани по Ethernet мрежа, разширени с безопасни логически и входно/изходни модули (с жълт цвят).

Фигура 1

Безопасната логика (програма) се конфигурира (програмира) отделно от логиката (програмата) на стандартния PLC, който инициализира системата и осъществява комуникацията. Безопасната програма се изпълнява от безопасния логически модул LPSDO V2, който следи за работоспособността на всички входно/изходни модули свързани към него.

Безопасната комуникация е реализирана между децентрализираните безопасни входно/изходни модули на ниво протокол. Допуска работа с различни среди за комуникация – мед, оптика, безжична или виртуална.

СОФТУЕРНА КОНФИГУРАЦИЯ

Софтуерът SAFECONF се използва за конфигуриране на функциите при TRISAFE и SafetyBridge. Притежават сертификат за ниво на безопасност SIL3. Конфигурацията се извършва визуално, само с няколко щраквания на мишката. Позволява да се параметризират входно/изходните модули и да се създаде функционалната логика.

Логиката се кодира като функционални блок диаграми FBD, които съответстват на логически операции. Безопасните функции са маркирани със жълт цвят.

SAFECONF включва гъвкавост при работа с функционални блокове, интегриран процес на потвърждаване, автоматично проверява правилното свързване на модулните връзки и целостта на сигналните линии.

За премахване на непълни настройки и пропуските при конфигурацията на хардуера е въведен тестов режим в SAFECONF (Фигура 2). Позволява да се въвеждат специфични (тестови) данни, като същевременно се проверява валидността на конфигурацията.

Фигура 2

В режим на симулация е възможна проверка на функционалността и безопасността на логиката. Проверяват се ситуациите за възникване на грешка и се наблюдава поведението на логиката за безопасност при грешка.

Конфигурацията (програмата) е заключена в паметта на PLC с парола. Така се предотвратява нерегламентиран достъп и неоторизирана промяна.

ХАРДУЕРНА КОНФИГУРАЦИЯ

Входно/изходните модули при Safetybridge (Фигура 3) са предназначена за контрол на контактни сензори и управление на електромеханични изпълнителни елемент (контактори или релета), работещи с номинално напрежение 24V DC.

Тази особеност прави КАБл директно съвместима (без необходимост от междинен интерфейс) с релейната логика в съществуващите ЕЦ/МРЦ. Дава възможност за интегриране, посредством преустройство и обвързване към конкретни контакти и бобини на първокласни релета.

Фигура 3

ТЕХНИЧЕСКИ ПАРАМЕТРИ

Захранващо напрежение: 24 V DC (19.2 V DC … 30 V DC)
Работна температура: -25 °C до +55 °C (-40 °C до +60 °C)
Номинално изходно напрежение: 24 V DC
Максимален изходен ток на канал: 2 A
Максимален изходен ток общ: 6 A до 50 °C (4 A над 50 °C )
Напрежение на логически вход: 24 V DC (-3 V DC … 30 V DC)
- Логическа „0“ : -3 V DC … 5 V DC
- Логическа „1“ : 11 V DC … 30 V DC
- Типичен ток: 4.2 mA (при 24 V)
Максимална дължина на оптичната линия: 38 km
Защита на корпуса: IP20
Средно време между отказите MTBF: 313 126 часа (Комуникационен контролер при 55°C, 100% натоварване)
Средно време до опасен отказ MTTFd: 100 години (Безопасен логически модул)
Време за начална инициализация: до 40 сек.

СЕРТИФИКАТИ

Технологията SafetyBridge притежава сертификати за ниво на безопасност SIL3 на хардуера и софтуера (Приложение 2, Приложение 3 и Приложение 4).

УСТРОЙСТВО И РАБОТА

КАБл е разработена да замени съществуващите релейни групи за СН. Изградена е с индустриални безопасни PLC, притежаващи комуникационни възможности. далечно Ел. схемите са дадени в Приложение 1.

КАБл (Фигура 4) осъществява безопасна комуникация между двете съседни гари по стандартна Ethernet мрежа, ползваща оптична преносна среда. Съставена е от програмируеми логически контролери PLC (1 и 4), които комуникират посредством оптичен преобразувател (3) по оптично едномодово влакно (2).

Индикацията за състоянието на КАБл се извежда на светосхемното табло(ССТ) или пулт – таблото(ПТ) на ЕЦ/МРЦ.

Бутоните, необходими за работа с КАБл, се монтират на пулт – манипулатора (ПМ) или ПТ на ЕЦ/МРЦ.

ЕЦ/МРЦ 1

КАбл-Н

ОП

Out In

ЕЦ/МРЦ 2

Out In

ОП

КАБл-Ч

Фигура 4

КАБл изпълнява изискванията за функционалност, зададени в ТИЕЖИ_v04 – т.1606 30.

Апаратурата на КАБл е монтирана върху панел с размери 350х350мм (Фигура 5), който е част от табло, но може да се използва самостоятелно.

Фигура 5

КАБл чете информацията от ЕЦ/МРЦ посредством входен модул, обвързан към фронтови контакти на релета ПУН/Ч/ – ЗР и МН/Ч/ – ПР. Декодират се следните шест режима в зависимост от състоянието на КАБл, дадени в Таблица 1.

Четенето на информацията е високоотговорно. Декодирането на състоянието се извършва от безопасна логика, конфигурирана в контролера. Получения резултат е с максимална степен на достоверност. Информацията за състоянието се предава безопасно към гаровия комплект, където се визуализира.

Таблица 1

Релета от ЕЦ/МРЦ: Състояние на КАБл:	Гара на изпращане:			МН/Ч/- ПР	Гара на приемане:
Релета от ЕЦ/МРЦ: Състояние на КАБл:	ПУН-ЗР	АБНизх	АБНвх	МН/Ч/- ПР	ПУЧ-ЗР	АБЧизх	АБЧвх
Четно напр. – свободна	1	1	0	1	1	0	1
Нечетно напр. – свободна	1	0	1	1	1	1	0

В КАБл е предвиден бутон нормализиране на действието НБ(пломбиран) за принудително, ръчно активиране на комплектите в двете гари, който е достъпен за ДРД.

Бутон НБ не е обвързан с логиката на ЕЦ/МРЦ. Служи за поставяне в изходно работно положение комплектите в двете съседни гари – състояние „Четно направление“, при свободно междугарие и задействани ЗР. Манипулациите с него въздействат върху алгоритъма в безопасния контролер.

Предвидено е бутон НБ да се използва при:

нарушаване цикъла на работа на логиката на проследяване;
след повреда на междугаровия БО и отстраняването ѝ;
след първоначално включване на системата.

Релета АБНизх, АБНвх, АБЧвх и АБЧизх се монтират допълнително на стативите на ЕЦ/МРЦ, като техни контакти влизат в релейната логика. Бобините им се управляват директно от безопасни двуполюсни изходи на контролера. Типът им може да е например НМШ1 – 2000, НМШ1 – 1440, РЭЛ1 – 1600, 1Н – 1350, Д3 – 2700, т.е. неутрално високоомно реле от първи клас(24V=).

Апаратурата на КАБл (Фигура 6) е разположена в метално табло с размери 400х400х210. Ключалката на таблото е оборудвана с механизъм за поставяне на пломба.

КАБл визуализира състоянието на комплекта върху ССТ или ПТ на ЕЦ/МРЦ при ДРД.

Фигура 6

СПЕЦИФИЧНИ ТЕХНИЧЕСКИ РЕШЕНИЯ:

КАБл, като хардуер е конструирана, съгласно препоръките на производителя, посочени в документацията на системата SafetyBridge. Приложените специфични технически решения са свързани с необходимостта от цялостно безопасно поведение на системата.
КАБл притежава безопасно поведение, което се изразява в изключване на изходите при неработоспособност – например: прекъсната комуникация.
КАБл е проектирана и конфигурирана да покрива базовата функционалност на съществуващите релейни АБл, описана в ТИЕЖИ_v04 –

т.1606 30.

Елементите от ЕЦ/МРЦ, директно влияещи върху безопасността на системата, а именно ЗР, МНПР и НБ, се „четат“ двуполюсно от входния модул;
Бобините на релета АБвх и АБизх се управляват от безопасни двуполюсни изходи от изходния модул;
Останалите елементи се „четат“ и управляват еднополюсно, тъй като не влияят пряко върху безопасността.

ВИСОКООТГОВОРНО ЧЕТЕНЕ НА ИНФОРМАЦИЯ

Входния модул на КАБл чете състоянието на фронтови контакти на първокласни релета от ЕЦ/МРЦ, посредством тактови импулси.

Противофазните тактови импулси UТ1 и UT2 (Фигура 7) се генерират от изходите Т1 И Т2 и се контролират хардуерно. Използва се препоръчаната от производителя схема.

Фигура 8

Фигура 7

При едноканално четене на фронтов контакт на първокласно реле с тактов сигнал UT1 се гарантира достоверността на информацията. Разпознава се късо съединение между вход и захранване положителен/отрицателен полюс или между вход и вериги работещи с тактов сигнал UT2.

За предпазване от късо съединение в свързващия кабел между входния модул на контролера и фронтовите контакти на първокласните релета се прилага двуканален режим на четене. Два фронтови контакта от едно реле се четат едновременно от два входа на модула, посредством тактови импулси UТ1 и UT2 (Фигура 9). Допълнително двата входа са конфигурирани хардуерно да сравнят еквивалентността на получената информация. Това дава възможност двата хардуерни входа да се интерпретират от софтуера, като един с общо логическо състояние Bit (Фигура 9 и 10).

Фигура 10

Фигура 9

Високоотговорно в двуканален режим се чете информацията от фронтови контакти на релета ЗР и МН/Ч ПР.

За четене не непървокласен елемент (бутон НБ) се прилага двуканална интерфейсна схема, свързана към NO и NC контакти на бутона с тактови импулси UT1 и UT2. Тази схема следи целостта на веригите на обвръзка и разпознава късо във веригите. Дава възможност за допълнителна функционална проверка на работоспособността бутона, която се извършва от софтуера.

ФУНКЦИОНАЛНА ПРОВЕРКА НА РАБОТОСПОСОБНОСТТА НА БУТОН НБ

В КАбл високо отговорната функция, изискваща безопасност е активиране на комплекта с контролируема команда от бутон НБ. За целта е въведена иновативна проверка на работоспособността на бутона.

В индустриалната автоматизация бутона EmergencyStop (E-Stop) притежава функционалност подобна на НБ (Фигура 11) и по аналогичен начин е реализирана схемата на обвръзка на бутона.

Фигура 12

Фигура 11

За осъществяване на функционален контрол на НБ се прилага комбинация от хардуер и софтуер. Хардуерно се конфигурират два входни канала за четене на нормално отворен NO и нормално затворен NC контакт, съответно с тактови поредици UT1 и UT2.

От входовете информацията постъпва на софтуерен функционален блок Антивалентност (Фигура 12). Този блок проследява преминаването на бутона от състояние отпуснат, през състояние неопределен в състояние задействан. Следи за спазване на предварително зададеното време за неопределеност (преминаване между състоянията – в случая 0.2 сек.). При правилно проследяване и липса на отклонения се разрешава активиране. Изходът на функцията се активира (логическа единица) и изходът за грешка е в логическа 0. Изходът за грешка дава информация за „работоспособността“ на бутона.

Функционалният блок е защитен от „противоповторност“ – при рестарт на системата със задействан бутон НБ, той се възприема като не активен. За активиране е необходимо отпускане и повторно задействане.

Електромеханичния брояч за ползване на НБ е свързан директно към бутона – двуполюсно.

ИЗХОД ЗА КОНТРОЛ НА РАБОТОСПОСОБНОСТТА

КАБл притежава безопасен изход, който информира за наличие на активна комуникация между двете части на системата, респективно работоспособността на системата. Това позволява диагностика на състоянието на КАБл и възможност за обвръзка с веригата за повреда в релейната схема на ЕЦ/МРЦ.

РАЗПОЛОЖЕНИЕ И МОНТАЖ

Апаратурата на КАБл се монтира по подходящ начин в РП.

При необходимост за монтаж в шкаф е подходящо да се използва само панела с апаратурата.

Обвързва се с контакти и бобини на релета от ЕЦ/МРЦ, чрез монтажни проводници, свързани към клеморед.

Подава се захранване на съответните клеми.

Подвежда се и се свързва оптичното влакно към оптичния преобразувател.

За преустройството на конкретна ЕЦ/МРЦ се изготвя и утвърждава работен проект, съдържащ чертежи и схеми, по които се извършва монтажа и обвръзка на КАБл.