Referenzprojekt: Kommunikationsserver für U-Bahn Türsysteme – Erhöhung der Sicherheit für die U-Bahn-Fahrgäste!

Durch die langjährige intensive Zusammenarbeit erteilte Gilgen Door Systems AG der BBC Bircher Automation den Auftrag, eine schon bestehende Software grundsätzlich zu überarbeiten, um mit der neuen Architektur weiterhin eine langfristige wartungsfreundliche Software zu realisieren.

Auf der Basis der EN50128 (europäische Norm für sicherheitsrelevante Software der Eisenbahn) wurde die Software für statische und dynamische Testmethoden designt. Der Softwareentwicklungsprozess wurde durch das V-Modell definiert. Bei der Implementation wurde die Programmiersprache C unter Einhaltung der MISRA-C Programmierrichtlinie eingesetzt, die auf die Qualitätssteigerung bezüglich Zuverlässigkeit und Wartbarkeit zielt. Die Modul-Design-Dokumentation jeder C-Funktion erfolgt mit Doxygen, welches aus dem Quellcode automatisch HTML Seiten mit Abhängigkeitsgrafiken generiert.

Bei den aufwändigen Modultests (Unit Test) kam das Tool Cantata zum Einsatz. Für jede einzelne C-Funktion musste ein Test implementiert werden.

Die Verwendung des Versionskontrollsystems Subversion brachte viele Vorteile bei der Nachvollziehbarkeit von Änderungen sowie bei der Erstellung von Versionen.

Streng nach den Stufen des V-Modells erfolgte die Neuentwicklung der Software in den Schritten: Analyse mit Reviews, Design mit Reviews, Modul Design mit Reviews, Codieren, Modul Test, Software Integration Test, HW/SW Integration Test und Requirement Test.

Die umfangreiche englische Dokumentation wurde vom Kunde Gilgen Door Systems AG und vom Betreiber MTR reviewt. Die durchgängige Traceability auf allen Stufen des V-Modells wurde BBC Bircher Automation durch mehrere Kundenaudits von MTR bescheinigt.

Der Kommunikationsserver PSC enthält verschiedenste Schnittstellen:

• CAN Bus
• IOs
• Modbus RTU
• Modbus TCP
• RS485
• OPC UA
• FTP
• USB

Kern der Aufgabe des PSC ist die Erfassung des aktuellen Zustands des Türsystems sowie die Meldung aller kritischen Zustände als Alarme ans stationsübergreifende Kontrollsystem. Gleichzeitig wird der Zustand auf der lokalen PC Visualisierung detailliert dargestellt.

Die Daten und Alarme werden im remanenten Speicher und in  Dateien aufgezeichnet und bei Bedarf per OPC UA, FTP oder USB zur Verfügung gestellt, um eine Problemanalyse durchzuführen.

Um die Wartung der drei Embedded Systems je Türe komfortabel und schnell zu realisieren, kann die Firmware über die Funktion des zentralen Software Downloads geladen werden.

• B&R X20
• CAN
• OPC UA per Ethernet
• Modbus Serial und TCP
• Dateiverwaltung
• XML Datei zur Konfiguration
• MHX Dateien auslesen und konvertieren für Firmware update
• USB
• Programmiersprache C, Misra C
• Unit Test mit Cantata
• Modul Dokumentation mit Doxygen
• SPS Projekt ohne globale Variablen
• Austausch der Daten über Nachrichten zur Datenkapselung
• 3 Layer Software Architektur (Hardware, Core, Application)
• Wrapper Pattern, Bridge Pattern, Container Pattern, Observer, Data mapper Pattern
• EN50128 auf SIL2

Obwohl der Kommunikationsserver PSC, als SIL0 eingestuft wird, wurde die Projektrealisierung basierend auf den hohen SIL2 Anforderungen nach EN50128 durchgeführt. Denn Gilgen Door Systems AG legt für alle Software Komponenten des Türsystems die gleichen Sicherheitsanforderungen zu Grunde.