04 марта 2016г.
В пунктах технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ) производится заправка локомотивов требуемым количеством смазочных материалов, однако при этом отсутствует контроль их несанкционированного расхода.
С целью организации строгого учета расхода смазочных материалов и авторизованного доступа операторов-заправщиков к заправочной системе предлагается система идентификации операторов-заправщиков ПТОЛ.
При создании системы идентификации использован комплексный подход, позволивший решить задачи управления доступом и визуализации процесса идентификации.
Система идентификации имеет три иерархических уровня. Структура системы представлена на Рисунке 1.
На первом (нижнем) уровне размещаются устройства идентификации операторов-заправщиков ПТОЛ, которые образуют подсистему устройств идентификации. В качестве устройств идентификации выбран считыватель бесконтактных карточек и ключей-бирок типа MATRIX-III RD-ALL. Устройства идентификации обеспечивают считывание информации с бесконтактных ключей-бирок и передачу полученной информации на средний уровень системы идентификации.
На втором (среднем уровне) располагаются контроллеры сбора данных и управления, которые образуют подсистему контроллеров. В качестве контроллеров сбора данных и управления использованы программируемые логические контроллеры фирмы Phoenix Contact (Германия). Каждый контроллер обеспечивает сбор и обработку информации, полученной от устройства идентификации. Связь с устройством идентификации операторов- заправщиков осуществляется по интерфейсу RS-485 через интерфейсный модуль контроллера. В соответствии с алгоритмом, реализованным в прикладной программе, контроллер осуществляет управление исполнительными реле и электромагнитными клапанами, обеспечивающими доступ к заправочной системе.
Оборудование заправочной системы размещается на заправочных постах. Заправочный пост представляет собой термоизолированную камеру, в которой располагаются два смазкоподающих пистолета, приборы контроля расхода смазки, исполнительные реле и электромагнитные клапаны.
При заправке шапок моторно-осевых подшипников уровень заполнения смазкой контролируется автономной электронной системой, вмонтированной в первый пистолет.
При заправке крышек зубчатых передач конструкция второго пистолета обеспечивает подачу смазки дозированием 1 литр.
Исполнительные реле и электромагнитные клапаны обеспечивают подачу смазки в пистолеты только после идентификации оператора-заправщика.
Связь контроллера с верхним уровнем системы идентификации обеспечивается через порт Ethernet процессорного модуля с использованием протокола TCP/IP. Управление исполнительными реле и электромагнитными клапанами осуществляется через модули вывода дискретных сигналов.
Модули ввода/вывода дискретных сигналов и интерфейсный модуль связаны с процессорным модулем по внутренней шине контроллера Interbus.
Контроллер и устройство идентификации располагаются в терминале идентификации, связанном с конкретным оборудованием заправочной системы.
На третьем (верхнем) уровне системы идентификации размещается автоматизированное рабочее место (АРМ) мастера ПТОЛ. В качестве АРМа мастера используется персональный IBM-совместимый компьютер с операционной системой Windows XP специализированным программным обеспечением.
Посредством АРМа мастер имеет возможность вести базы данных ключей-бирок и операторов- заправщиков, давать разрешение на доступ к заправочной системе, и определять временной период доступа.
Для решения задач верхнего уровня использованы Web-технологии. При этом посредством специализированного программного обеспечения с применением Java Virtual Machine созданы HTML-страницы, на которых представлены мнемосхемы заправочной системы, кнопки управления доступом, поля ввода данных операторов-заправщиков, поля вывода информации о доступе к заправочной системе, а также поля вывода сообщений аварийной и предупредительной сигнализации.
Для передачи управляющих команд и вывода полученной информации может быть использован любой браузер, работающий под управлением Windows XP (Internet Explorer, Opera, Mozila Firefox, Google Chrome на базе персонального компьютера. Созданные HTML-страницы размещаются в памяти контроллеров сбора данных и управления, которые служат FTP-серверами локальной сети передачи данных и управления Ethernet.
Связь между персональным компьютером верхнего уровня системы идентификации и контроллерами среднего уровня осуществляется через концентратор фирмы Phoenix Contact с использованием протокола TCP/IP, при этом каждое устройство в сети имеет свой уникальный IP-адрес.
Комплексная автоматизация процесса идентификации операторов-заправщиков ПТОЛ проведена с применением программного продукта AUTOMATIONWORX Software Suite фирмы Phoenix Contact. Данный продукт содержит инструментальный компонент PC WORX для программирования контроллеров фирмы Phoenix Contact с использованием стандартных языков программирования (SFC, FBD, LD, ST, IL).
Указанный инструментарий содержит библиотеки стандартных функций и функциональных модулей, позволяет создавать пользовательские функции и функциональные модули, дает возможность конфигурировать переменные проекта для их дальнейшей передачи посредством OPC-сервера другим приложениям, а также визуализации передаваемой информации с применением HTML-страниц.
Для создания HTML-страниц использован инструментальный компонент WEBVisit программного пакета AUTOMATIONWORX Software Suite.
Указанный инструментарий содержит типовые элементы, необходимые для реализации функций управления и контроля посредством HTML-страниц. Обеспечена также возможность подключения типовых макросов.
Разрешение доступа оператору-заправщику может быть дано в дистанционном (из АРМа мастера ПТОЛ) или местном (с терминала идентификации) режиме.
В дистанционном режиме используются база данных операторов-заправщиков и база данных ключей- бирок, размещенные на АРМе мастера ПТОЛ. Мастер ПТОЛ посредством программы АРМа прикрепляет ключ- бирку к оператору-заправщику. Перед заправкой смазочных материалов в локомотив мастер через АРМ разрешает доступ конкретного оператора к заправочной системе. Команда разрешения и номер ключа-бирки, связанного с этим оператором, по локальной сети Ethernet поступает в контроллер конкретного терминала идентификации. Контроллер переходит в режим ожидания ввода номера ключа-бирки от устройства идентификации.
Оператор перед началом заправки подносит ключ-бирку к устройству идентификации, которое считывает его идентификационный номер и по интерфейсу RS-485 в виде шестнадцатеричного числа передает в контроллер.
Контроллер сравнивает полученный номер с номером, переданным с АРМа. При совпадении номеров контроллер дает разрешение оператору заправщику на доступ к оборудованию заправочной системы. Одновременно на АРМ мастера ПТОЛ передается информация о начале работы данного оператора. Если номера не совпадают, доступ к заправочной системе закрыт.
В местном режиме (при отсутствии связи с АРМом) контроллер находится в ожидании ввода номера ключа-бирки от устройства идентификации. После считывания номер ключа-бирки сравнивается с номерами, хранящимися в базе данных ключей-бирок, которая предварительно записывается в память контроллера из АРМА. Если происходит совпадение с одним из номеров базы данных, контроллер дает оператору заправщику на доступ к оборудованию заправочной системы. Одновременно контроллер фиксирует в файле протокола доступа время начала работы с оборудованием заправочной системы и номер ключа-бирки. В дальнейшем с АРМа мастера ПТОЛ можно запросить протокол доступа с целью идентификации операторов-заправщиков, работавших в местном режиме.
Возможны два варианта организации доступа оператора к заправочной системе:
- с ограничением времени доступа по таймеру контроллера;
- до повторного ввода номера с ключа-бирки оператором с неограниченным временем доступа.
В первом варианте оператору необходимо повторно поднести ключ-бирку к считывателю для продолжения работы с оборудованием заправочной системы по истечении времени доступа.