EI32JD型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)

1、EI32-JD型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)1、引言EI32-JD型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是由日本信號(hào)株式會(huì)社和北京交通大學(xué)微聯(lián)科技有限公司聯(lián)合開發(fā)研制的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，采用日本信號(hào)株式會(huì)社開發(fā)研制的硬件系統(tǒng)，北京交大微聯(lián)科技有限公司開發(fā)研制的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一套性能可靠、具有故障安全性、功能完善、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的車站聯(lián)鎖系統(tǒng)。EI32-JD型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)保留了6502電氣集中的執(zhí)行電路，包括道岔啟動(dòng)電路、信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路、軌道電路、各種聯(lián)系電路等成熟的繼電電路，其它電路則由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)代替。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的關(guān)鍵部分均采用雙套熱備，保證故障時(shí)不間斷使用。該系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是為電務(wù)維修人員配置了維修機(jī)，通過友好

2、的操作界面，為事故分析、電務(wù)人員維修計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)提供幫助。2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)EI32-JD型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)屬于分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也稱集散型測(cè)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是分散控制、集中信息管理。系統(tǒng)包括人機(jī)對(duì)話層（也稱操作表示層）、聯(lián)鎖運(yùn)算層、執(zhí)行層，體系結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：從圖2.1可見，EI32-JD計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)主要組成部分如下：1、操作表示機(jī)操作表示機(jī)也稱人機(jī)對(duì)話微機(jī)，簡(jiǎn)稱上位機(jī)。它和聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)成上下位分層結(jié)構(gòu)。操作表示機(jī)有以下功能：l 辦理進(jìn)路等操作功能它接收車站值班員的操作按鈕，將按鈕通過網(wǎng)絡(luò)通信傳送給聯(lián)鎖機(jī)。l 站場(chǎng)及信息顯示功能它接收來自聯(lián)鎖機(jī)的站場(chǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)和提示信息等，在CRT顯示器或控制

3、臺(tái)上顯示站場(chǎng)情況、系統(tǒng)工作狀況、提示信息、報(bào)警信息等，對(duì)主要的錯(cuò)誤或故障提供相應(yīng)的語音報(bào)警。l 信息轉(zhuǎn)發(fā)功能將站場(chǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)及提示信息、報(bào)警信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息等轉(zhuǎn)發(fā)給電務(wù)維修機(jī)。2、聯(lián)鎖機(jī)聯(lián)鎖機(jī)也稱下位機(jī)。功能如下：l 接收操作表示機(jī)下發(fā)的操作命令。l 進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算。l 根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，產(chǎn)生控制命令；并通過LAN通信，將控制命令傳送到驅(qū)采機(jī)。l 通過LAN通信，接收驅(qū)采機(jī)傳送的采集站場(chǎng)狀態(tài)。l 將站場(chǎng)狀態(tài)信息、提示信息、故障信息等傳送給操作表示機(jī)。3、驅(qū)采機(jī)功能如下：l 控制采集電路工作；通過LAN通信，將采集到的站場(chǎng)狀態(tài)傳送到聯(lián)鎖機(jī)。l 通過LAN通信，接收聯(lián)鎖機(jī)傳送的控制命令；并根據(jù)控制命令控

4、制相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路。4、采集電路、驅(qū)動(dòng)電路采集電路在驅(qū)采機(jī)的控制下，采集組合架繼電器狀態(tài)；驅(qū)動(dòng)電路在驅(qū)采機(jī)的控制下，驅(qū)動(dòng)組合架繼電器動(dòng)作。4、接口配線組合架繼電器與采集、驅(qū)動(dòng)電路間一一對(duì)應(yīng)，即接口信息表規(guī)定好了某采集電路采集哪個(gè)繼電器，某驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)哪個(gè)繼電器。從組合架室內(nèi)分線盤到采集電路、驅(qū)動(dòng)電路間通過32芯電纜相連。5、電務(wù)維修機(jī)維修機(jī)通過電務(wù)維修網(wǎng)與操作表示機(jī)相連，功能如下：l 接收操作表示機(jī)傳來的站場(chǎng)狀態(tài)信息、操作信息、提示信息、故障信息等。l 顯示站場(chǎng)運(yùn)行狀況、車站值班員操作信息、故障信息、系統(tǒng)運(yùn)行狀況等。l 記錄一個(gè)月的歷史信息，可查看一個(gè)月內(nèi)站場(chǎng)運(yùn)行狀況、車站值班員操作信息、故障信息

5、等。l 為調(diào)度監(jiān)督、DMIS系統(tǒng)、微機(jī)監(jiān)測(cè)等提供接口。3、硬件結(jié)構(gòu)圖2.2所示的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖表明，在運(yùn)轉(zhuǎn)室，通過車務(wù)前臺(tái)監(jiān)視器、音箱、輸入設(shè)備（鼠標(biāo)）等為車站值班員提供操作表示界面。同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)室還可以提供后臺(tái)監(jiān)視器，便于車站值班員監(jiān)視前臺(tái)操作及站場(chǎng)運(yùn)行情況。在微機(jī)室，有聯(lián)鎖機(jī)柜、綜合機(jī)柜，以及提供給電務(wù)人員的維修機(jī)終端設(shè)備。聯(lián)鎖機(jī)柜中包括倒機(jī)電路、24V開關(guān)電源（供聯(lián)鎖機(jī)、驅(qū)采機(jī)、以及采集電路、驅(qū)動(dòng)電路使用）、聯(lián)鎖機(jī)、驅(qū)采機(jī)、采集機(jī)箱、驅(qū)動(dòng)機(jī)箱、以及和組合架間的配線接口。綜合機(jī)柜中包括操作表示機(jī)、操作表示機(jī)倒機(jī)單元、網(wǎng)絡(luò)集線器、以及不間斷電源UPS、隔離變壓器。4軟件系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)人機(jī)接口

6、模塊通信模塊電務(wù)維修模塊實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)A聯(lián)鎖模塊B聯(lián)鎖模塊自診斷模塊與其他系統(tǒng)聯(lián)鎖模塊聯(lián)鎖結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)輸入模塊現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制命令輸出模塊現(xiàn) 場(chǎng) 設(shè) 備1、軟件的總體結(jié)構(gòu)是采用雙機(jī)熱備制式的雙版本軟件結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)A模塊B模塊分層比較模塊A輸入模塊B輸入模塊輸出模塊2、人機(jī)會(huì)話層軟件系統(tǒng)（1）操作輸入及操作命令形成模塊、（2）操作信息、維護(hù)與管理信息處理3、聯(lián)鎖運(yùn)算層軟件系統(tǒng)（2×2取2）聯(lián)鎖機(jī)軟件包在聯(lián)鎖機(jī)上運(yùn)行。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩套聯(lián)鎖程序。兩套聯(lián)鎖程序采用不同的設(shè)計(jì)方法。一套聯(lián)鎖程序按照進(jìn)路聯(lián)鎖表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)算。另一套聯(lián)鎖程序按照信號(hào)設(shè)備的相互關(guān)系對(duì)與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)算。

7、兩套程序執(zhí)行的結(jié)果在輸出命令級(jí)進(jìn)行比較，比較一致時(shí)執(zhí)行輸出；比較不一致時(shí)，輸出安全側(cè)命令，同時(shí)給出報(bào)警標(biāo)志。主要有以下程序模塊組成：（1）操作輸入及操作命令形成模塊（2）操作命令執(zhí)行模塊（3）進(jìn)路處理模塊（4）狀態(tài)輸入模塊（5）表示輸出模塊（6）控制命令輸出模塊4、電務(wù)及檢測(cè)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖電務(wù)維修系統(tǒng)是和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)配套使用的車站信號(hào)微機(jī)記錄、監(jiān)督系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件運(yùn)行在WINDOWS NT操作系統(tǒng)環(huán)境下，全部采用C+語言編寫。整個(gè)系統(tǒng)人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。5、遠(yuǎn)程診斷功能。通過電話線和MODEM，允許維修中心的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程登入到車站的電務(wù)維修級(jí)，以便查看系統(tǒng)運(yùn)行信息、車站運(yùn)行

8、情況、故障信息，幫助電務(wù)人員迅速排除故障。6、自診斷功能主要是在執(zhí)行聯(lián)鎖程序的過程中檢測(cè)故障的外在想象，檢查硬件資源的物理失效，軟件的缺陷以及故障的位置。7、過程輸入輸出軟件 安全輸入程序：由輸入清零、讀入數(shù)據(jù)和置回執(zhí)三個(gè)模塊組成，它們功能分別是數(shù)據(jù)輸入表清零、讀輸入口數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分離、輸入緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)處理后送入動(dòng)態(tài)變量表。 安全輸出程序：做最后的輸出數(shù)據(jù)一致性檢查。5、技術(shù)保證1、硬件部分的安全、可靠性1、 上位機(jī)的安全可靠性采用經(jīng)國(guó)際安全機(jī)構(gòu)認(rèn)證的高可靠工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；采用的機(jī)箱結(jié)構(gòu)具有高可靠的機(jī)械強(qiáng)度和很好的抗電磁干擾能力；采用不間斷供電及凈化的專用開關(guān)電源，抗共模干擾，具有過載保護(hù)

9、，漏電保護(hù)的功能；人機(jī)接口界面使用先進(jìn)的控制軟件；雙機(jī)熱備，在出現(xiàn)故障時(shí)能夠進(jìn)行自動(dòng)無擾切換，切換過程不影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。2、 聯(lián)鎖機(jī)安全、可靠性全面在線的自診斷和專門的安全檢查程序采用光電隔離技術(shù)，接點(diǎn)輸入電路要經(jīng)過光電耦合后接至接口電路輸入模塊采用不間斷供電及凈化的專用電源，電源模塊內(nèi)部雙重化電壓調(diào)整器及自診斷電路，可檢測(cè)電壓的輸出范圍是否超標(biāo)并給出相應(yīng)報(bào)警3、 接口電路安全可靠性在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，信號(hào)、道岔、軌道電路等監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)信息依然是用安全型繼電器的接點(diǎn)狀態(tài)來反映的，輸人接口的任務(wù)就是將這種電平形式的二值邏輯數(shù)據(jù)安全地采集到聯(lián)鎖機(jī)中來。4、 其他方面的安全可靠性考慮計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)硬

10、件設(shè)備的其他方面的安全可靠性，對(duì)包括電源、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊線路、輸人輸出接口、機(jī)架結(jié)構(gòu)及地線設(shè)置等方面采取了電磁兼容設(shè)計(jì)和防雷設(shè)計(jì)，以保證在規(guī)定等級(jí)的運(yùn)用環(huán)境中，設(shè)備必須正常工作，不產(chǎn)生任何指標(biāo)下降和功能上非期望值的偏差。2、軟件系統(tǒng)的安全、可靠性分析采用信息編碼技術(shù)，以便出錯(cuò)時(shí)能被及時(shí)識(shí)別；采用軟件冗余技術(shù)，保證軟件運(yùn)行的安全性；采用軟件檢測(cè)技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，以進(jìn)一步采取措施防止危險(xiǎn)側(cè)信息的發(fā)生和輸出；利用軟件對(duì)輸人數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行檢查，對(duì)輸出的控制信息進(jìn)行反饋重復(fù)檢查等等。3、數(shù)據(jù)處理分析安全信息的輸入：在計(jì)算機(jī)輸出每種信號(hào)設(shè)備狀態(tài)碼的第一位后，待輸出電平穩(wěn)定(如20ms)，再將每種信號(hào)設(shè)

11、備狀態(tài)碼的第一位讀入儲(chǔ)存，并立即輸出第二位代碼；讀入全部代碼后，經(jīng)計(jì)算機(jī)整理后再傳給每個(gè)對(duì)象的存儲(chǔ)模塊。安全信息的存儲(chǔ)與更新：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖中監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的存儲(chǔ)單元，在宏觀上必須與被監(jiān)視的對(duì)象建立不斷的聯(lián)系，當(dāng)聯(lián)系中斷時(shí)，系統(tǒng)必須立即倒向安全。安全信息的運(yùn)算：聯(lián)鎖條件滿足時(shí)，程序的走向和運(yùn)算結(jié)果都是預(yù)知的。為了提高安全性和防止漏檢查聯(lián)鎖條件，在每次判斷條件成立后，將該條代碼進(jìn)行按位累加，聯(lián)鎖關(guān)系全部檢查正確時(shí)，其累加值應(yīng)與預(yù)期結(jié)果相符。安全信息的輸出：計(jì)算機(jī)的開關(guān)量的輸出是非故障安全的。為了保證安全，可對(duì)輸出環(huán)節(jié)進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)視，如出現(xiàn)不應(yīng)有的危險(xiǎn)側(cè)輸出，應(yīng)快速地在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備未動(dòng)作前予以切斷。安全信息在計(jì)算機(jī)間的傳遞：為了符合信號(hào)系統(tǒng)的傳統(tǒng)做法，遵循故障安全的要求，在