模塊5 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)《車(chē)站信號(hào)控制系統(tǒng)》教學(xué)課件

《車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制》?精品課件合集第X章XXXX模塊5

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)第六章計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)第五章計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)第一節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)概述第二節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能第三節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件第四節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性和故障-安全性第五節(jié)典型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)介紹第六節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的接口第一節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)概述概述：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)：以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，綜合采用通信、控制、容錯(cuò)、故障-安全等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)站聯(lián)鎖邏輯控制功能的，具有較高可靠性和故障－安全性要求的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。功能：車(chē)站聯(lián)鎖邏輯控制可靠性和故障-安全性要求（MTBF106h），高安全性（SIL-4級(jí)，MTBFAS

1011h）高實(shí)時(shí)性（采集/驅(qū)動(dòng)周期<=250ms）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)工業(yè)計(jì)算機(jī)（命令下達(dá)、站場(chǎng)顯示）計(jì)算機(jī)類(lèi)電子設(shè)備(聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算)計(jì)算機(jī)類(lèi)電子設(shè)備+繼電器電路（采集/驅(qū)動(dòng)功能）我國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展1978年，由瑞典哥德堡車(chē)站——世界上第一套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)成功應(yīng)用。

20世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)展計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖方面的研究。目前，我國(guó)主要的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)：中國(guó)通信信號(hào)集團(tuán)公司研究設(shè)計(jì)院：DS6-11,DS6-K5B鐵道部科學(xué)研究院：TR-II,TR-9型，TYJL-ADX。。北京交通大學(xué)微聯(lián)公司：JD-1A,EI32-JD

卡斯柯信號(hào)有限公司：CIS-1，iLOCK型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：與繼電集中聯(lián)鎖相比，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：（1）進(jìn)一步提高了安全性和可靠性。（2）增加和完善了聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能。聯(lián)鎖自身功能進(jìn)一步得到完善和增加；能很方便地進(jìn)行自身的管理。對(duì)所有操作進(jìn)行記錄。便于與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，為其它系統(tǒng)提供信息。（3）方便設(shè)計(jì)和站場(chǎng)的改建和擴(kuò)建。（4）省工省料，降低造價(jià)。最重要的是，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為鐵路信號(hào)向網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化方向發(fā)展創(chuàng)造了條件。第二節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能典型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)顯示：CRT，LED/LCD操作：鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、控制臺(tái)（雙機(jī)）（冗余）（冗余）聯(lián)鎖主機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖邏輯控制功能。（6502中1~13線(xiàn)）一般由電源板、CPU板和各種通信板構(gòu)成，且都采用冗余結(jié)構(gòu)形式（雙機(jī)熱備、三模冗余、二乘二取二）電源板+CPU板+通信板：一般采用單片機(jī)或可編程邏輯控制器（PLC）等。（CPU板）（三模冗余）（二取二乘二）采集/驅(qū)動(dòng)層：采集/驅(qū)動(dòng)電路板+繼電器電路繼電器電路說(shuō)明：一般只保留6502電氣集中電路中信號(hào)機(jī)、道岔的接口電路，實(shí)現(xiàn)與室外信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、軌道電路等信號(hào)設(shè)備進(jìn)行硬件連接。采集/驅(qū)動(dòng)電路板：驅(qū)動(dòng)板：實(shí)時(shí)接收聯(lián)鎖主機(jī)驅(qū)動(dòng)命令、驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作（為繼電器線(xiàn)圈提供KZ）；繼電器電路：接收到驅(qū)動(dòng)命令后，勵(lì)磁吸起，接通室外信號(hào)設(shè)備（點(diǎn)/滅燈，道岔轉(zhuǎn)換等）；采集板：實(shí)時(shí)采集各繼電器接點(diǎn)信息，反饋給聯(lián)鎖主機(jī)（聯(lián)鎖主機(jī)根據(jù)該信息進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)輸）。（采集/動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)板）（聯(lián)鎖機(jī)柜）聯(lián)鎖主機(jī)采集/驅(qū)動(dòng)繼電器電路：繼電器：實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的繼電器信息主要有：類(lèi)型驅(qū)動(dòng)的主要繼電器進(jìn)站信號(hào)機(jī)LXJ，YXJ，ZXJ，TXJ，LUXJ出站兼調(diào)車(chē)LXJ，DXJ，ZXJ、A(B,C)FJ方向繼電器調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)DXJ道岔DCJ、FCJ、鎖閉防護(hù)繼電器SFJ或允許操縱繼電器YCJ其它略需要采集的繼電器信息，主要有：類(lèi)型采集的主要繼電器接點(diǎn)進(jìn)站信號(hào)機(jī)LXJ、YXJ、ZXJ、TXJ、LUXJ、DJ、2DJ、DSZHJ調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)DXJ、DJ道岔DBJ、FBJ軌道電路DGJ其它電源ZDYJ,FDYJ，RBJ，GDTDJ,KTJ，。。。采集/驅(qū)動(dòng)與繼電器的一般連接形式：室外電路：信號(hào)機(jī)室外電路：和6502室外電路基本相同。轉(zhuǎn)轍機(jī)：對(duì)ZD6型轉(zhuǎn)轍機(jī)室外電路基本相同，S700K型和ZYJ7型，變化較大。軌道電路：大多采用25Hz軌道電路。例如：60kg12#單動(dòng)道岔(固定心軌)，2臺(tái)S700轉(zhuǎn)轍機(jī)：

DCJ↑+SFJ↑→TDD:1DQJ↑→2DQJ轉(zhuǎn)極

└→TDF(J1):1DQJ↑→1DQJF↑→2DQJ轉(zhuǎn)極

└→TDF(J1):1DQJ↑→1DQJF↑→…通信通道：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中常用的通信方式，主要有：串行通信方式：RS-232C接口、RS-422接口和RS-485接口等；局域網(wǎng)（LAN）、工業(yè)總線(xiàn)：常用的有CAN（控制器局域網(wǎng)）總線(xiàn)、STD總線(xiàn)、PC/104總線(xiàn)、PCI總線(xiàn)等。電纜（或光纖）專(zhuān)線(xiàn)方式。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)功能：上位機(jī)：主要完成下列四項(xiàng)功能：①實(shí)時(shí)接收操作員下達(dá)的操作命令。如進(jìn)路命令②實(shí)時(shí)下發(fā)操作員的操作命令到聯(lián)鎖主機(jī)。③實(shí)時(shí)接收來(lái)自聯(lián)鎖主機(jī)的信息。主要包括三類(lèi)：一是反映室外設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的繼電器信息；（I/O信息）二是反映室內(nèi)設(shè)備是否出現(xiàn)故障的故障信息；三是反映聯(lián)鎖執(zhí)行情況的中間信息。(鎖閉情況、延時(shí)情況）④實(shí)現(xiàn)進(jìn)行站場(chǎng)動(dòng)態(tài)顯示和報(bào)警功能。如，各個(gè)信號(hào)的顯示和斷絲情況、道岔的位置、軌道電路的占用情況、進(jìn)路狀態(tài)的光帶顯示、各種表示燈的顯示、采集/驅(qū)動(dòng)板故障報(bào)警顯示、擠岔語(yǔ)音報(bào)警、人工解鎖當(dāng)前的延時(shí)時(shí)間顯示，聯(lián)鎖條件不成立時(shí)的提示信息顯示。例：某聯(lián)鎖系統(tǒng)上位機(jī)界面：操作命令故障信息狀態(tài)表示燈特殊聯(lián)鎖道口狀態(tài)半自動(dòng)閉塞車(chē)站站名聯(lián)鎖機(jī)工作狀態(tài)電務(wù)維修機(jī)：除完成上面③④功能外，還完成①對(duì)從聯(lián)鎖主機(jī)接收到的信息的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)（1個(gè)月）。

②對(duì)近1個(gè)月內(nèi)操作及聯(lián)鎖執(zhí)行情況進(jìn)行回放、再現(xiàn)和打印功能。歷史記錄回放繼電器動(dòng)作變化打印輸出聯(lián)鎖機(jī)：主要完成4項(xiàng)功能：①與上位機(jī)（有的聯(lián)鎖系統(tǒng)也包括電務(wù)維修機(jī)）實(shí)時(shí)通信功能。②與采集/驅(qū)動(dòng)層中采集板和驅(qū)動(dòng)板之間的實(shí)時(shí)通信功能。③完成聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算功能。④冗余管理功能。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖處理過(guò)程：繼電器轉(zhuǎn)轍機(jī)分線(xiàn)盤(pán)DCJFCJ繼電器DCJ1DQJ2DQJ驅(qū)動(dòng)板繼電器DBJFBJ繼電器DBJ軌道電路繼電器調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)繼電器繼電器繼電器上位機(jī)DGJ采集板DXJDJDXJCPU電源第三節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法：一般采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法。構(gòu)建信號(hào)機(jī)、道岔、區(qū)段，…等對(duì)象類(lèi)。一個(gè)信號(hào)設(shè)備對(duì)應(yīng)相應(yīng)類(lèi)中一個(gè)對(duì)象。將與信號(hào)機(jī)相關(guān)的常量、變量、操作封裝到信號(hào)機(jī)類(lèi)中，對(duì)道岔、區(qū)段及其它設(shè)備，類(lèi)似。調(diào)度模塊根據(jù)操作命令調(diào)用相應(yīng)對(duì)象模塊中相應(yīng)函數(shù)進(jìn)行處理。

信號(hào)機(jī)類(lèi)變量函數(shù)1函數(shù)2…

道岔類(lèi)變量函數(shù)1函數(shù)2…

區(qū)段類(lèi)變量函數(shù)1函數(shù)2…調(diào)度模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：一般采用站場(chǎng)型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。各節(jié)點(diǎn)之間采用雙向鏈表式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便于進(jìn)路處理。如：SID3D1D5S3IAG713511139XDS2911DGXD9DGIAGXQXDQDQQD3SID1D5713511133-5DGS2DD13DGXXXXDQDQQD1-7DGD1JG例如:D17XDQD1JG8001(id)2001(左設(shè)備)4003(右設(shè)備)2001(接近區(qū)段)1(方向)**(屬性)InDXJindexInDXJvalODXJindexODXJval…函數(shù)…2001(id)空(左設(shè)備)8001(右設(shè)備)**(屬性)InDGJindexInDGJvalue…函數(shù)…4003(id)8001(前支設(shè)備)4002(反位設(shè)備)2002(定位設(shè)備)2002(所在區(qū)段)1(方向)**(屬性)InDBJindexInFBJindexInDXJvalue…函數(shù)…采集板驅(qū)動(dòng)板數(shù)據(jù)：聯(lián)鎖系統(tǒng)中，涉及的數(shù)據(jù)量很大。這些數(shù)據(jù)，根據(jù)其在聯(lián)鎖處理過(guò)程中是否發(fā)生變化，可以分為：靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)：一般用于描述信號(hào)設(shè)備的一些固定特性。如，信號(hào)機(jī)的類(lèi)型、方向、左右相鄰設(shè)備。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：一般用來(lái)描述設(shè)備的一些變化的特性。如，各繼電器當(dāng)前狀態(tài)。道岔是否鎖閉。操作命令驅(qū)動(dòng)信息采集的繼電器信息聯(lián)鎖中間信息故障信息聯(lián)鎖軟件：進(jìn)路處理：構(gòu)建動(dòng)態(tài)進(jìn)路表。存放將要（或正在）處理的進(jìn)路，某進(jìn)路處理結(jié)束后從進(jìn)路表中刪除。進(jìn)路1始端終端

狀態(tài)進(jìn)路2始端終端

狀態(tài)進(jìn)路n始端終端

狀態(tài)單條進(jìn)路的處理：?jiǎn)螚l進(jìn)路的處理可依據(jù)其狀態(tài)來(lái)進(jìn)路，若某狀態(tài)不滿(mǎn)足（如鎖閉檢查），則暫停該進(jìn)路執(zhí)行，直到狀態(tài)滿(mǎn)足后繼續(xù)處理。SID3D1D5S3IAG713511139XDS2選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號(hào)判定進(jìn)路i選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號(hào)判定選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號(hào)判定選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號(hào)判定選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號(hào)判定進(jìn)路狀態(tài)第四節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性和故障-安全性系統(tǒng)硬件冗余方式：（提高系統(tǒng)可靠性）雙機(jī)熱備冗余：A機(jī)執(zhí)行聯(lián)鎖運(yùn)算功能，B機(jī)待機(jī)，A機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)（或人工）切換到B機(jī)，B機(jī)執(zhí)行聯(lián)鎖運(yùn)算。三取二冗余：三CPU模塊同時(shí)執(zhí)行聯(lián)鎖運(yùn)算（輸入、運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較，對(duì)比較不一致的CPU進(jìn)行屏蔽）。二乘二取二冗余：主、備機(jī)均采用雙機(jī)比較，主機(jī)比較不一致由備機(jī)接管主機(jī)執(zhí)行聯(lián)鎖運(yùn)算功能。是目前最常用的一種聯(lián)鎖主機(jī)制式。輸入CPU1CPU1’比較器一致/不一致輸出N至1開(kāi)關(guān)輸出CPU2CPU2’比較器一致/不一致輸出系統(tǒng)軟件的可靠性和安全性技術(shù)：軟件冗余，如：聯(lián)鎖機(jī)采用多重軟件。如采用兩套不同的聯(lián)鎖軟件，進(jìn)行校核。信息冗余，如：對(duì)道岔表示（DBJ和FBJ）前后接點(diǎn)均采集，根據(jù)前后接點(diǎn)來(lái)確定道岔實(shí)際位置。對(duì)涉安信息采用安全性編碼，如：1→01010101 0→10101010校核：如將聯(lián)鎖機(jī)下發(fā)的輸出和驅(qū)動(dòng)板下發(fā)的實(shí)際輸出進(jìn)行校核，不一致則停止輸出或（并）報(bào)警。故障檢測(cè)和診斷程序通過(guò)故障檢測(cè)和診斷程序，判斷是否出現(xiàn)硬件或軟件故障。軟件認(rèn)證、現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖試驗(yàn)對(duì)新型聯(lián)鎖系統(tǒng)，聯(lián)鎖軟件必須通過(guò)相關(guān)部門(mén)認(rèn)證。對(duì)新型聯(lián)鎖系統(tǒng)，聯(lián)鎖硬件必須通過(guò)電磁兼容實(shí)驗(yàn)。任何一套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)通時(shí)，必須通過(guò)電務(wù)部門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖實(shí)驗(yàn)（接入室外設(shè)備之前，通過(guò)軌道測(cè)試盤(pán)模擬走車(chē)過(guò)程來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）。聯(lián)鎖實(shí)驗(yàn)通過(guò)后方能投入使用。輸入/輸出接口的故障-安全措施故障-安全輸入接口：故障-安全輸入接口必須做到：①采用光電隔離技術(shù)，以便有效地抑制接點(diǎn)輸入電路的電磁干擾。②采用靜態(tài)輸入或動(dòng)態(tài)輸入方式，以便有效地實(shí)現(xiàn)故障-安全原則。故障-安全輸出接口：一般采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)：代碼→動(dòng)/靜態(tài)變換電路：將計(jì)算機(jī)輸出的代碼轉(zhuǎn)換成脈沖序列；動(dòng)/靜態(tài)→電平變換電路：脈沖序列轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的高電平來(lái)帶動(dòng)繼電器動(dòng)作。其它故障-安全性技術(shù)：室內(nèi)-室外設(shè)備之間設(shè)置防雷單元，防止雷擊造成室內(nèi)設(shè)備的癱瘓；室內(nèi)設(shè)備均進(jìn)行安全接地。使XJ吸起時(shí)驅(qū)動(dòng)板輸出的波形：使XJ落下時(shí)驅(qū)動(dòng)板無(wú)輸出：第五節(jié)典型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)TYJL-II型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)（單片機(jī)）雙套聯(lián)鎖程序比較上位機(jī)上位機(jī)聯(lián)鎖機(jī)（A機(jī)）繼電器驅(qū)動(dòng)輸出安全信息采集聯(lián)鎖機(jī)（B機(jī)）繼電器驅(qū)動(dòng)輸出安全信息采集維修機(jī)微機(jī)監(jiān)測(cè)調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)繼電器電路TYJL-TR9型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)三模冗余結(jié)構(gòu)（PLC）關(guān)鍵部件安全性高通過(guò)德國(guó)安全5級(jí)認(rèn)證上位機(jī)上位機(jī)維修機(jī)微機(jī)監(jiān)測(cè)調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)繼電器電路I/O板通信板電源CPUCPUCPU電