Post on 09-Jan-2016
description
Desenvolvimento de uma plataforma remota para extracção
de dados nas UTE-2240
Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário
Orientador: Prof. Dr. Adriano CarvalhoCo-Orientador: Eng. Costa Franco
Alberto Sobral
Apresentação
Estrutura da apresentação: Introdução; Descrição do projecto piloto de telemanutenção; Análise de requisitos:
Sistemas e equipamentos da UTE-2240; Descrição de cenários de procedimentos de manutenção; Arquitectura distribuída;
Métodos de desenvolvimento: Métodos para a aquisição de dados; A necessidade de estudo do protocolo de rede WorldFIP; Escolha do método a seguir;
Desenvolvimento da aplicação: Reestrutura da plataforma de comunicações; Características do software desenvolvido;
Conclusões e perspectivas futuras de desenvolvimento;
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento]
[Conclusões]
Introdução
Objectivos e Contribuições:
Expansão da telemanutenção para uma nova série de material circulante ferroviário (UTE-2240) ;
Reutilização de tecnologia desenvolvida e testada no projecto piloto;Estudo e aplicação de um método a seguir para a aquisição de dados; Análise e utilização do protocolo de rede WorldFIP, particularmente
os serviços disponibilizados para gestão de rede;
Descrição do trabalho:
Desenvolvimento e análise de ferramentas e métodos de aquisição de dados, para suporte a sistemas de monitorização e diagnóstico remotos de material circulante ferroviário.
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Projecto piloto de telemanutenção
Projecto piloto de telemanutenção
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Arquitectura
Sistema de Diagnóstico de Avarias Inteligente - SDAI
Funções principais do SDAIOperar como um sistema de apoio a decisão: Gestão da Manutenção; Exploração Comercial (Orientado ao veículo); Gestão de Operações; Projecto de Reengenharia;
Melhorias ao desempenho
Durante a fase de ensaios do projecto piloto, aplicado em quatro automotoras diesel-electricas, foram previstas as seguintes melhorias de desempenho:
Da análise CP Aumento da disponibilidade em 8% (+ 2800 h, + 59.200 km)
Cumprimento Ciclo Manutenção Preventivo: +1150 h. Diminuição Visitas por Avaria: + 1650 h.
Da análise EMEF Redução dos custos de manutenção.
Manutenção Preventiva: - 8,5 % (37.400 Euros) Manutenção Correctiva: - 10,5 % (44.400 Euros)
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Análise de requisitos
Características da UTE-2240
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Sigla Descrição
EC1 Processador de rede TCS - MPTCS
EC2 Processador de Rede TIS - MPTIS
EC3 Unidade electrónica de comando de tracção - PCE
EC4 Unidade electrónica de comando de freio – BCE (µMICEF)
EC5 Unidade electrónica de comando do ar condicionado - HVAC
EC6 Unidade electrónica de comando do conversor auxiliar - ACE
EC7 Unidade electrónica de comando e controlo de portas - DCU
EC8 Módulos de entradas-saidas para TCS – RIOM
EC9 Módulos de entradas-saidas para TIS – RIOM
EC10 Mesa de comando de condução - DESK
Unidade Tripla Eléctrica da série 2240
Localização dos principais equipamentos
Funcionalidades/Cenários de operação
PCE – Unidade Electrónica de comando de tracção
Por intermédio de uma interface em cada equipamento é possível a obtenção de dados para a monitorização e diagnóstico local. Recorrendo ao software proprietário è possível:
Leitura de medidas online sensores associados ao equipamento; Traçado da tendência de variáveis analógicas; Leitura das mensagens do registo de avarias; Exportação da informação para ficheiros;
BCE – Unidade Electrónica de comando de freio
Fontes de alimentação
Comunicações FIP
E/ S Digitais
E/ S Analógicas
Interface
Código Descrição Tipo de Avaria
1S31 Saida de potencia 5 da MB04B em curto-circuito. X
12 Falha no sinal do sensor de velocidade X
CAA1 Carga demasiado alta no B42.1 X
Download Date : 15-04-2008 11:56:37 PCE - effort_demand
Date a_effort_vs_speed a_effort_vs_power a_effort_lw_valid a_effort_limit
00:00:05.1 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000
00:00:07.0 -37.600 -37.600 0.00000e+000 0.00000e+000
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
DDU – Monitor do maquinista
No monitor do maquinista DDU (um em cada veiculo RP, na cabina do maquinista) chegam, pela rede FIP-TIS, informações como:
Estado dos dispositivos associados ao PCE
Mensagens de alerta, avaria e sua localização
Funcionalidades/Cenários de operação
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
MPTCS / MPTIS – Módulos Processadores de rede, FIP-TCS e FIP-TIS
Neste equipamento são executados diversas aplicações de software, cada uma com funcionalidades especificas, organizadas da seguinte forma:
HARDWARE
Monitor (LISA Boot)
System (LISA)
Configuration
Application
DVA DataBaseMPTIS only
ALF9 M IM 8 COF13 CFR2
J6
J8
J7
J9
J1J2
J4
J5
J3
Fonte de alimentação FIP - veiculo
FIP - comboio Interface RS232 DataPlug
Funcionalidades/Cenários de operação
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Arquitectura distribuída
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Métodos de desenvolvimento
Métodos para a aquisição de dadosComo solução para o desenvolvimento de uma aplicação, integrada na plataforma de comunicações, foram encontrados os seguintes métodos:
Integrar a plataforma de comunicações, como um equipamento pertencente à rede FIP-TIS ou FIP-TCS;
Explorar os MPTCS e MPTIS, nomeadamente o software LISA, por forma a saber se é possível a obtenção das variáveis do processo pela interface RS232 do equipamentos MPTCS ou MPTIS;
Ligar a plataforma de comunicações numa rede sem fios. Por um conjunto de módulos RF, estabelecer uma ligação remota aos equipamentos que disponham de porta série;
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Avaliação do método a seguir
O método a seguir deve ser capaz de implementar uma solução que demonstre ser:
Simples. Por forma a ser implementada na plataforma de comunicações e em minimizar o risco e interferência com os restantes equipamentos críticos de controlo.
Abrangente. De modo em obter todos os dados necessários à telemanutenção, provenientes dos vários equipamentos dispersos pelos veículos da UTE.
Desenvolvimento não moroso, cuja a demonstração de resultados da sua implementação não se estenda para além do prazo deste trabalho.
Resultando assim na necessidade em estudar o protocolo de rede existente no sistema de comunicações da UTE-2240, por forma a:
Determinar parâmetros e configurações para instalar um equipamento na rede.
Conhecer os serviços disponibilizados por forma a explorar um software de gestão de rede.[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento]
[Conclusões]
Análise ao protocolo - WorldFIPWorldFIP é um protocolo de redes de campo desenhado para fornecer uma ligação entre o nível zero (sensores e actuadores) e o nível um (controladores, PLC,..) em sistemas de automação.
A estrutura do sistema de comunicações FIP esta dividida em três camadas, cuja as suas funções correspondem ao modelo OSI:
1. Camada física, physical layer.2. Camada de ligação de dados, data link layer.7. Camada de aplicação, application layer.
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
WorldFIP - Gestão de rede
Existem essencialmente três funções de gestão de rede: Gestão do modo de operação:
Inicio/ paragem de comandos Validação/ Invalidação de comandos Comandos de Reset Funções de leitura e escrita
Gestão da configuração: Criação de objectos Destruição de objectos Iniciação/ paragem de entidades de comunicação
Gestão de falhas e níveis de performance: Leitura de contadores Reset dos contadores
Serviços usados para gerir as comunicações.
SM_MPS SMS
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Escolha do métodoA análise ao WorldFIP permitiu validar o método onde se explora o software de gestão de rede LISA.
Destacam-se as características que directamente contribuíram para a interpretação do LISA:
Estações/ equipamentos na rede possuem uma TagName
As variáveis produzidas ou consumidas são identificadas por um identificador único global a todo o sistema.
Os serviços de gestão de rede (SM-MPS, SMS).
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Aplicação do método
As tabelas identificam as variáveis dos vários equipamentos existes. (estado de actuadores, medidas de sensores, alarmes …)
Estas tabelas elaboradas necessitam de uma validação/ confirmação. Recorrendo-se aos cenários habituais de operação já descritos.
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Desenvolvimento da aplicação
Plataforma de comunicações
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
PC embebido – MOXA UC-7420 Modem GPRS – Siemens MC35 terminal Receptor GPS
Leitura do ficheiro Settings
Configuração das opções de cada modulo
Inicialização das Threads
GPS MPTCS
DataManager
FileSender
Main
Processa funções das
Teclas
Tecla Sair
Não
Finalização das Threads
Sim
DataManager
MPTCS
FileSender
GPS
Terminar
Comunicação Série com o módulo GPS
GPS
Sair
Não
SimFormatação e
armazenamento dos dados recebidos
Definição Data Hora no sistema
com os dados GPS
Data, Hora definidas
Espera um tempo por
defeito
Não
Sim
RS-232
Aplicação - Software
Thread Main Thread GPS
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
MPTCS
Carrega sequencia de comandos a
enviar
Envio de um comando para o
MPTCS
Procurar e Interpretar Informação
SairNão
Sim
RS-232
Dados Recebidos
Sim
Armazenar dados
Interpretados
DadosValidos
Não
Não
Próximo comando a enviar
Sim
Alocação dinámica de memória
GPS/MPTCS/ID
Leitura e Construção dos
Dados GPS
Leitura e Construção dos Dados MPTCS
Construção dos Dados de
ID da Unidade
Atribuição Data/Hora dos
Dados construidos
Criação do ficheiro dos Dados construidos
Condição
Move ficheiro Directoria Enviar
Move ficheiro Directoria
Armazenar
Alarme
T > DEFAULT(segundos)
T < DEFAULT(segundos)
DataManager
SairNão
Sim
Aplicação - Software Thread
MPTCS
Thread DataManager
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Verifica Directoria
Enviar
FileSender
SairNão
Sim
Novo Ficheiro
Sim
Não
Teste á ligação de
GPRS
EstabeleceNova Ligação
Internet
Espera tempo por
defeito
Sim
Não
Aberturado FTP
Envia ficheiro e número
IP
Move ficheiro Directoria
Armazenar
Aplicação - Software
Thread FileSender
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Aplicação - Software
Main
GP
S
Da
taM
an
ag
er
MP
TC
S
Fil
eS
en
de
r
Settings
Data StructData Struct
File
Folder
Folder
Mecanismo de troca de dados
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Aplicação – Visualização remota
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Conclusões
Conclusões
O método de aquisição utilizado permitiu:
A integração de tecnologia desenvolvida no projecto piloto, nomeadamente a reutilização da plataforma de comunicações.
A obtenção de variáveis pertencentes a todos os equipamentos de interesse à monitorização e diagnostico remoto.
Uma implementação não intrusiva, respeitando assim os padrões de segurança necessários neste tipo de sistemas.
O estudo do protocolo de rede WorldFIP revelou-se como elemento fundamental na exploração e interpretação de um software de gestão de rede.
Com a implementação do sistema desenvolvido espera-se contribuir para uma melhoria do desempenho desta nova série de material circulante.
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Perspectivas de desenvolvimento
Ficou pendente a aquisição de mensagens do sistema.
Sugere-se explorar a redundância dos módulos processadores de rede FIP-TCS. Pretende-se aumentar o débito de dados recebidos pela porta serie.
Explorar a situação da configuração em tracção múltipla. Sugere-se uma cooperação entre plataformas existentes em cada unidade.
Sugere-se uma reformulação no formato dos dados trocados entre plataforma de comunicações e o centro de telegestão.
Assim, em vez da sintaxe, #<nome_modulo>, <nome_variavel>=<valor>, para os dados a enviar guardados no formato TXT sugere-se uma equivalente implementada em XML.
[Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]
Obrigado pela atenção
Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário
Orientador: Prof. Dr. Adriano CarvalhoCo-Orientador: Eng. Costa Franco
Alberto Sobral