WAP5 एवं WAG9 में उपयोग किए जाने वाले नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स को MICAS-S2 कहा जाता है — माइक्रो कंप्यूटर ऑटोमेशन सिस्टम सीरीज़ 2 — विद्युत ट्रैक्शन वाहनों हेतु अनुकूलित एक प्रक्रिया-उन्मुख, वितरित नियंत्रण प्रणाली। इसमें सिग्नल इनपुट/आउटपुट, सिग्नल प्रोसेसिंग, एवं बस स्टेशनों (नियंत्रण यूनिट) के बीच डेटा आदान-प्रदान करने वाली संचार प्रणाली, साथ ही एक मानव-मशीन इंटरफेस एवं योजना/कमीशनिंग/रखरखाव हेतु सहायता शामिल है। MICAS-S2 मुख्यतः लोकोमोटिव, मल्टीपल-यूनिट ट्रेन, ट्राम, एवं ट्रॉली बसों पर उपयोग होता है; अपनी मॉड्यूलैरिटी के कारण यह विविध आवश्यकताओं के अनुकूल होता है।
वास्तविक 3-स्तरीय पदानुक्रमित संरचना
| वास्तविक स्तर | वास्तविक कार्य |
|---|---|
| Train control level | Coordinates/controls several similar traction vehicles (multiple traction), interfaces to brake systems etc. Converts driver's commands (e.g. set speed) into commands for individual vehicles, passed to the vehicle control level. |
| Vehicle control level | Responsible for ALL vehicle functions — converts commands from both train-control level and the driver into actions (contactor control, EP valves etc.), gives feedback on important events/operating states. Automatically reacts to events during operation so the driver can concentrate on observing track/signals. |
| Drive control level | Receives the set tractive-effort value from vehicle control level and controls the power converters so motors deliver the required torque. |
वास्तविक प्रणाली विशेषताएं
- IEC TC9 WG22 (ट्रेन कम्युनिकेशन नेटवर्क, MICAS व्हीकल बस, ट्रेन बस) के अनुसार अंतरराष्ट्रीय रूप से मानकीकृत डेटा ट्रांसफर। ट्रेन बस के माध्यम से 62 वाहनों तक डेटा का आदान-प्रदान किया जा सकता है, एक या कई ट्रैक्शन वाहन नियंत्रित करते हुए (मल्टीपल ट्रैक्शन कम्यूटर ट्रेन); यह ट्रेन-कॉन्फ़िगरेशन परिवर्तनों के अनुकूल लचीले ढंग से ढलता है, एवं ट्रेन बस इंटरफेस रहित वाहनों वाली मिश्रित ट्रेनें संभव हैं।
- MICAS व्हीकल बस रीयल-टाइम प्रोसेस-मान स्थानांतरण हेतु चक्रीय ब्रॉडकास्ट के माध्यम से अनुकूलित है, वास्तविक चक्र समय 1ms से 1024ms के बीच संभव; एक बस से 127 डिवाइस तक जुड़ सकते हैं, फाइबर-ऑप्टिक केबल लिंकिंग से उच्च शोर प्रतिरक्षा सहित। पैरेलल बस (AMS-Bus) सबरैक में इनपुट/आउटपुट डिवाइस नियंत्रित करती है।
- ड्राइव नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स स्टेटर-फ्लक्स-उन्मुख टॉर्क नियंत्रण (प्रत्यक्ष एवं अप्रत्यक्ष स्व-नियंत्रण) के माध्यम से असिंक्रोनस मोटर को गतिशील रूप से नियंत्रित करती है, अधिकतम आसंजन उपयोग, इष्टतम आराम, एवं न्यूनतम घिसाव देते हुए — भारी माल गाड़ी से तेज़ यात्री ट्रेन तक सार्वभौमिक अनुप्रयोग सहित।
- अन्य वास्तविक विशेषताएं: केंद्रीकृत प्रोसेसिंग सहित सभी उपकरणों का स्व-निदान (उपलब्धता/सुरक्षा आवश्यकताओं हेतु व्यापक रूप से अनुकूलनीय फॉल्ट-टॉलरेंस डिग्री); 'Mic Tools' सॉफ्टवेयर पैकेज के माध्यम से सरल कॉन्फ़िगरेशन/प्रोग्रामिंग; समान सॉफ्टवेयर/डेटा-ट्रांसफर इंटरफेस; कमीशनिंग/रखरखाव हेतु MICAS व्हीकल बस पहुंच; MICAS-S2 इंस्टॉलेशन में थर्ड-पार्टी इलेक्ट्रॉनिक-मॉड्यूल एकीकरण; व्यापक विद्युतचुंबकीय-हस्तक्षेप सुरक्षा।
वास्तविक प्रोग्रामिंग एवं डायग्नोसिस अवधारणा
MICAS-S2 हेतु सॉफ्टवेयर 3 वास्तविक समूहों में बंटता है: (1) ऑपरेटिंग-सिस्टम फर्मवेयर, एप्लिकेशन से स्वतंत्र; (2) प्रोजेक्ट-विशिष्ट नियंत्रण कार्यों हेतु यूज़र प्रोग्राम (नियंत्रण, डायग्नोसिस, विज़ुअलाइज़ेशन) — FUPLA (फंक्शन ब्लॉक लैंग्वेज) में लिखे गए, एक ग्राफिक-सिंबल-आधारित प्रोग्रामिंग टूल जो प्रक्रिया-स्वचालन प्रोग्रामों को लिखने, परीक्षण करने, एवं दस्तावेज़ीकृत करने में सरल रखता है; (3) Mic Tools — इंस्टॉलेशन योजना, प्रोजेक्ट-विशिष्ट सॉफ्टवेयर लेखन, परीक्षण, कमीशनिंग, एवं रखरखाव हेतु प्रोग्राम।
वितरित नियंत्रण प्रणाली के भाग के रूप में, MICAS-S2 डायग्नोसिस की एक विकेंद्रीकृत संरचना है: प्रोसेस कंप्यूटर द्वारा उत्पन्न डायग्नोस्टिक संदेश डायग्नोस्टिक कंप्यूटर को प्रसारित होते हैं, जो आने वाले संदेशों का मूल्यांकन/भंडारण करने वाला एक विशेषज्ञ प्रणाली चलाता है। विशेष FUPLA फंक्शन ब्लॉक डायग्नोस्टिक संदेश उत्पन्न करते हैं — प्रोग्रामर परिभाषित करते हैं कि कौन सी गड़बड़ी संदेश ट्रिगर करती है। संदेश पर विशेषज्ञ प्रणाली की प्रतिक्रिया ADL (एक्शन डायग्नोस्टिक लैंग्वेज) के माध्यम से प्रोग्राम की जाती है, जो उपयुक्त निष्कर्ष तक पहुंचने हेतु पूर्व संदेश या वर्तमान संचालन स्थितियों को तौल सकती है — संभवतः चालक को संदेश देने में परिणत होते हुए। डायग्नोस्टिक कंप्यूटर संदेश को विज़ुअलाइज़ेशन कंट्रोलर (Vico) को भेजता है, जो इसे चालक केबिन में अल्फान्यूमेरिक डिस्प्ले तक प्रसारित करता है। चूंकि डायग्नोस्टिक कंप्यूटर प्रक्रिया नियंत्रण में शामिल नहीं है, प्रणाली इसके बिना चल सकती है, एवं — चूंकि इसका वाहन-सुरक्षा-महत्वपूर्ण कार्यों पर कोई प्रभाव नहीं — इसके लिए रिडंडेंसी आवश्यक नहीं।
वास्तविक यांत्रिक डिज़ाइन
नियंत्रण-इलेक्ट्रॉनिक्स मॉड्यूल 6U डबल-हाइट यूरोकार्ड फॉर्मेट (6U = 233.35 × 220mm) उपयोग करते हैं। सबरैक प्रोजेक्ट आवश्यकता अनुसार विभिन्न चौड़ाई में कॉन्फ़िगर/निर्मित/वायर्ड हैं, एक या कई प्रोसेसर, इनपुट/आउटपुट बोर्ड, बस कपलर, एवं एक या अधिक पावर आपूर्ति रखते हुए; EMI सुरक्षा हेतु आमतौर पर शील्डेड केस में एकीकृत। प्रोसेस सिग्नल फ्रंट कनेक्टर के माध्यम से जुड़ते हैं — लगभग विशेष रूप से DIN 41652 के अनुसार सामान्य DB9, DB15, एवं DB25 प्रकार कनेक्टर।
वास्तविक कार्यशील उदाहरण — WAP5/WAG9 पर पेंटोग्राफ नियंत्रण
WAP5/WAG9 में वाहन नियंत्रण योजना पारंपरिक हार्डवेयर (रिले, सहायक कॉन्टैक्टर आदि) के साथ MICAS-S2 सॉफ्टवेयर एकीकृत करती है। विस्तृत स्कीमैटिक वास्तविक ABB आरेखण सं. 3EHP 281105 (हार्डवेयर) में हैं; सॉफ्टवेयर विनिर्देश वास्तविक ABB दस्तावेज़ सं. 3EHP 541681 में है। नियंत्रण सॉफ्टवेयर तर्क 'फंक्शन ग्रुप' के रूप में व्यवस्थित है, प्रत्येक में FUPLA-लिखित कार्यात्मक खंड शामिल हैं; पेंटोग्राफ-नियंत्रण परिपथ (वास्तविक ABB दस्तावेज़ 3EHP541891, 'डिज़ाइन FG 31 — पेंटोग्राफ नियंत्रण') हार्डवेयर एवं सॉफ्टवेयर एकीकरण के कार्यशील उदाहरण के रूप में उपयोग किया गया है।
- रोटरी पेंटोग्राफ-चयन स्विच में 3 वास्तविक स्थितियां हैं: 'I' (कैब1 के ऊपर पेंटोग्राफ चयनित), 'AUTO' (निष्क्रिय केबिन के ऊपर पेंटोग्राफ स्वतः-चयनित — MCE केवल इस स्थिति में चयन नियंत्रित करता है; 'I'/'II' में चयनित पैन MCE से स्वतंत्र है), 'II' (कैब2 के ऊपर पेंटोग्राफ चयनित)। स्प्रिंग-लोडेड उठाना/गिराना स्विच में स्वयं 3 स्थितियां हैं: 'UP' (उठाना, स्प्रिंग-लोडेड), 'O' (न्यूट्रल), 'DN' (गिराना, स्प्रिंग-लोडेड)।
- प्रत्येक पेंटोग्राफ पैन एक वास्तविक प्रेशर स्विच द्वारा निगरानी की जाती है। VCB खुला होने पर: चालक के उठाने के आदेश के बाद, यदि पैन वायु दाब 20 सेकंड के भीतर ठीक नहीं है, एक फॉल्ट संदेश प्रदर्शित होता है एवं VCB अक्षम रहता है। VCB बंद होने पर: उठे पैन पर कम दाब पर, 2-सेकंड विलंब के बाद VCB खुलता है एवं एक प्राथमिकता-1 फॉल्ट संदेश प्रदर्शित होता है — यह विलंब कमीशनिंग के दौरान सेट करने योग्य है।
- केवल इसलिए कि कैटेनरी वोल्टेज ऊपरी लाइन-वोल्टेज सीमा से अधिक हो, पैन कभी स्वचालित रूप से नीचे नहीं किया जा सकता — चालक को किसी भी स्थिति में लोको क्षति के जोखिम के बिना हमेशा पैन नीचे करने में सक्षम होना चाहिए, एवं किसी भी गति पर इसे उठा सकता है (न्यूट्रल सेक्शन को छोड़कर)। MCE चालक के 'पैन अप' आदेश को 'पैन डाउन' से केवल विशिष्ट डी-एनर्जाइज़िंग पथों के माध्यम से ओवरराइड कर सकता है: की स्विच 'O' में, आपातकालीन स्टॉप पुशबटन, या MCE का फेटल मोड (लोको डेड)।