Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário

1. Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário Desenvolvimento de uma plataforma remota para extracção de dados nas UTE-2240 Orientador: Prof. Dr. Adriano Carvalho Co-Orientador: Eng. Costa Franco Alberto Sobral

2. 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]

3. Introdução 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. Objectivos e Contribuições: • Expansãodatelemanutenção para uma nova série de material circulante ferroviário (UTE-2240) ; • Reutilizaçãodetecnologia 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; • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

4. Projecto piloto de telemanutenção

5. Projecto piloto de telemanutenção • Sistema de Diagnóstico de Avarias Inteligente - SDAI • Funções principais do SDAI • Operar como um sistema de apoio a decisão: • Gestão da Manutenção; • Exploração Comercial (Orientado ao veículo); • Gestão de Operações; • Projecto de Reengenharia; Arquitectura • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

6. 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]

7. Análise de requisitos

8. Características da UTE-2240 • Unidade Tripla Eléctrica da série 2240 • Localização dos principais equipamentos • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

9. 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 • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

10. Funcionalidades/Cenários de operação • 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 • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

11. Funcionalidades/Cenários de operação • 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: • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

12. Arquitectura distribuída • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

13. Métodos de desenvolvimento

14. Métodos para a aquisição de dados • Como 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 softwareLISA, 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 redesemfios. Por um conjunto de módulos RF, estabelecer uma ligação remota aos equipamentos que disponham de porta série; • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

15. 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]

16. Análise ao protocolo - WorldFIP • WorldFIP 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: • Camada física, physicallayer. • Camada de ligação de dados, data link layer. • Camada de aplicação, applicationlayer. • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

17. WorldFIP - Gestão de rede • Serviços usados para gerir as comunicações. • SM_MPS • SMS • 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 • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

18. Escolha do método • A 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 identificadorúnicoglobal a todo o sistema. • Os serviços de gestão de rede (SM-MPS, SMS). • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

19. 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]

20. Desenvolvimento da aplicação

21. Plataforma de comunicações • PC embebido – MOXA UC-7420 • Modem GPRS – Siemens MC35 terminal • Receptor GPS • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

22. Aplicação - Software • Thread Main • Thread GPS • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

23. Aplicação - Software • Thread MPTCS • Thread DataManager • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

24. Aplicação - Software • Thread FileSender • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

25. Aplicação - Software • Mecanismo de troca de dados • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

26. Aplicação – Visualização remota • [Introdução] [Projecto piloto] [Análise] [Métodos] [Desenvolvimento] [Conclusões]

27. Conclusões

28. 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]

29. Perspectivas de desenvolvimento • Ficou pendente a aquisição de mensagens dosistema. • Sugere-se explorar a redundância dos módulos processadores de rede FIP-TCS. Pretende-se aumentar o débito de dados recebidospelaportaserie. • 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]

30. Telemanutenção de Material Circulante Ferroviário • Obrigado pela atenção Orientador: Prof. Dr. Adriano Carvalho Co-Orientador: Eng. Costa Franco Alberto Sobral