计算机联锁系统技术.ppt
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1、计算机联锁系统技术,第十章 典型计算机联锁系统,本章主要内容,TYJL系列计算机联锁控制系统DS6系列计算机联锁控制系统JD系列计算机联锁控制系统CIS系列计算机联锁控制系统国外计算机联锁控制系统,10.1 TYJL系列计算机联锁控制系统,TYJL系列计算机联锁控制系统是铁道科学院研制的铁路车站信号控制,主要产品包括:TYJLII型双机热备结构计算机联锁控制系统采用3取2安全计算机的TYJLTR9型计算机联锁控制系统,TYJLII型双机热备型计算机联锁系统,TYJLII型计算机联锁系统是一个分布式多处理系统,系统采用模块化结构,可根据站场的实际需要,进行拼装连接,构成大小不一的系统,示意图如下
2、:,其他网络,MODEM,列控系统,信息处理系统,B,监控机A(MMI),数字化仪,维修终端,局域网,综合控制中心,光端机,光端机,联锁总线,光缆,光缆,B,执行机A,采集,驱动,B,执行机A,采集,驱动,B,执行机A,采集,驱动,B,执行机A,采集,驱动,控制台,微机房,现场设备,10.1.1 TYJLII型系统结构及功能,监视控制系统由控制台和监控机构成,是系统的操作界面和人机接口。主控系统由联锁机、执行表机组成,是联锁控制系统的核心,完成系统的调度、通信、诊断以及现场信息的采集,联锁逻辑的运算和控制命令的输出等功能。接口系统该系统对内与主控系统相连,对外与现场设备相连,主要由采集结合电路
3、、动态驱动设备和继电器控制电路组成。辅助电路主要由电务维修机等组成,电务维修机存储记录计算机联锁控制系统的全部运行信息,并为电务维修人员提供人机界面。电源系统主要由配电柜或综合柜组成、负责给系统各组成部分供电。,10.1.2 TYJLII型软件系统及其功能,TYJLII型计算机联锁软件一般划分为三个子系统:监控机软件系统主控机软件系统维护软件系统软件间的沟通用系统管理软件(专用通讯软件)实现,监控机软件系统,由于不涉及行车安全,采用单软件结构,其主要功能为:对值班员的所有操作进行提示、处理并记录,接收值班员的有效操作命令,向主控系统发出相应的执行命令;接收主控系统提供的站场表示信息,向值班员提
4、供站场图象的实时显示;向值班员提供整个系统的工作状态信息,报警信息和简要的故障信息;记录系统的全部操作和运行信息;向辅助系统提供记录信息,与其他必要的信息系统接口,主控机软件系统,采用双版本软件结构,系统内两套相互独立版本的联锁程序同时运行,联锁逻辑运算结果在控制命令输出级进行比较,比较一致时,方可发出驱动命令,主要包括以下模块:调度管理模块:实现系统软件的整体管理,形成专用的小型操作系统;通信模块:完成系统设备间的通信;选路模块:完成选路运算;采集控制模块:完成信息采集和控制驱动功能;锁闭模块:完成进来锁闭功能检查;信号检查模块:完成对信号开放条件的检查;解锁模块:完成进来解锁功能检查;站场
5、描述数据模块:完成站场结构静态数据描述。,维护及检测软件系统,主要功能有:站场状态的跟踪与回放,操作命令记录和故障记录;远程诊断功能;监控系统时钟调校功能;与其他信息系统接口功能。,10.1.3 TYJLII型硬件系统结构及功能,TYJLII型硬件系统包括以下几个部分:监视控制系统主控系统接口系统主备双机切换系统电源系统辅助系统,监视控制系统,监视控制系统由控制台和监控机构成监控机选用工业PC机,主要实现人机对话,进来初选,采用双套配置同时运行,可实现人工切换或自动切换。,主控系统,主控系统主要由联锁机和执行表机组成,其联锁机和执表机的硬件结构完全相同,包括微处理器系统,信息采集及控制驱动和电
6、源装置三大部分,结构图如下:,STD总线,联锁机CPU,通信板1,通信板2,STD01,驱动I/O板,采集I/O板,STD02,机柜面板点灯,联锁总线切换盒,JKJ、ZBJ通信,采集总线,驱动总线,采集板,驱动板,接口板,热备主机通信,主控系统,微处理器系统选用STD标准总线工控机,主要由STD5093微处理器板、通信板以及接口板组成。信息采集和控制驱动通过信息采集板和控制驱动板完成现场设备表示信息的采集以及控制命令的输出驱动与执行。电源装置主要供给STD微机系统,采集板和驱动板各种所需电源。,接口系统,指机械室内对外与现场设备相连,对内与主控系统相连的电路系统,可分为两大部分:采集电路由主控
7、系统通过对相关继电器接点的数字量采集完成的输出驱动电路沿用电气集中使用安全型继电器控制现场设备的方式,由主控系统驱动板给出的动态脉冲需经功率放大方能输出驱动电路实现此功能,主要由动态驱动电源,动态驱动电路和偏极1000的安全型继电器组成。,主备双机切换系统,在TYJLII型计算机联锁控制系统中,联锁机、执表机和监控机均为A、B两套,两套设备通过切换实现主备关系的交换,以保证一套设备发生故障时系统能不间断运行,主要由两部分构成:切换控制电路包括联锁机切换电路、执表机切换控制电路、监控机及控制台切换控制电路,实现对联锁机、执表机、监控机的主备切换,也可通过人工或自动控制实现。切换校核电路包括联锁机
8、切换校核电路和执表机切换校核电路,主要用来校核切换手柄、LQHJ、ZQHJ及其复示继电器间动作和状态是否一致,实现对切换电路的检查,发现错误,及时切断输出,保证安全。,电源系统,系统需要电源屏提供两路经过隔离变压器的220V电源,经过配电柜隔离电压、抗干扰处理后分配给各个设备使用,除此之外,还有以下几类电源:采集、驱动电源:DC 12V,由联锁机和执表机机柜输出,作为采集回线和驱动回线电源;计算机工作电源:DC 5V,供联锁机、执表机工作使用;切换电源:DC 24V,由配电柜输出,供切换电源使用;直流稳压电源:DC 28V或32V,供动态继电器或动态驱动盒使用。,辅助系统,一般由电务维护终端和
9、微机检测系统构成,电务维修机采用标准工业机电务维修机自动记录计算机联锁控制系统的工作状态及现场作用情况,并可以实现记录回放,便于维修人员进行在线诊断和远程诊断,实现与TDCS等信息系统接口微机检测用来检测记录信号设备的模拟量及开关量,为电务维修人员提供设备的工作状态信息。,II型系统的技术特点,系统采用高可靠工业控制计算机,以热备双冗余结构组成联锁处理系统,可实现双套联锁控制系统的快速同步功能,不影响值班人员的操作和现场显示。联锁程序采用双软件结构,在控制命令级进行比较,提高了联锁运算的安全性,同时程序设计采取分层网络结构,进一步提高软件的安全性。系统的采集电路和驱动电路采用动态脉冲工作方式,
10、当任一部件故障时,均能导致信息脉冲中断,保证故障安全。系统严格采用闭环控制原理,通过对输出控制命令分层双重回读的闭环控制,可对驱动混线、驱动板故障、I/O故障等进行有效检查,保证故障安全。系统设有切换校核电路对切换电路的一致性进行检查,校核有误时联锁机将停止输出,以保证系统安全。系统具有强大的故障诊断能力,并通过维修机记录下来,供电务维修人员参考。,TYJLTR9型计算机联锁系统,系统由容错联锁主机、监控机、控制台、电务维修机等组成,原理图如下:,输入电路A,输入电路B,输入电路C,输入端子,输出电路A,输出电路B,输出电路C,主处理器B,主处理器A,主处理器C,输出端子,表决,I/O总线,I
11、/O总线,I/O总线,TRIBus,TRIBus,TRIBus,TYJLTR9型硬件系统及其功能,联锁子系统监控子系统输入/输出子系统维护子系统电源系统,联锁子系统,主处理器模块:采用3取2表决完成逻辑运算电源模块:冗余的电源模块提供计算机工作的内部电源采集模块:采集现场信息,并传递给处理器模块驱动模块:执行处理器的命令,驱动现场继电器通信模块:完成联锁机和其他设备之间的通信,监控子系统,由工控机、光端机、视频复视器和集线器组成。实现人机对话,操作人员利用鼠标进行操作,办理接发车进来、调查进来等。,输入/输出子系统,完成对现场设备信息的采集和对有关设备的驱动每个输入模块都有相同的分电路(A、B
12、、C)。相互完全隔离并独立操作,人一条分电路的故障不会扩散到其他分电路每个输出模块也有三条相同的隔离分电路。每条分电路由各I/O微处理器通过相应的I/O总线从相应的主处理器中获取输出数据。,维护子系统,主要由维修机组成,给电务人员提供系统工作信息,实现与其他信息系统的接口。,电源系统,提供系统所需的各类工作电源,包括联锁机电源,控制台电源、维修机电源、I/O电源。,10.1.5 TYJLTR9型系统的技术特点,关键部件采用三重冗余,提高系统的可靠性与安全性。采用TRISTATION1131编程环境,提供了很好的文档管理,提高联锁软件的可靠性和安全性。联锁安全性软件与联锁功能软件相互分离,降低了
13、软件设计的复杂性。通用联锁模块库与定制特殊功能模块相结合,提高了联锁软件的通用性和灵活性。完善的自我诊断能力、清晰的故障显示、在线的故障模块替换使系统便于维护。,10.2 DS6系列计算机联锁控制系统,DS6系列计算机联锁控制系统是由通信信号总公司研究设计院研制的铁路车站信号控制系统,主要产品包括:DS6-11型双机热备结构计算机联锁控制系统关键部件采用日本京三公司2取2安全计算机的DS6K5B型计算机联锁控制系统,备机,DS6-11型系统结构及其功能,DS6-11型计算机联锁控制系统是分布式多微处理系统,由控制台子系统、联锁子系统、检测子系统以及输入/输出接口组成,结构如下图:,控制台分机,
14、监测分机,通信分机,模拟量采集接口,彩色显示器,外设,远程监视接口,图形显示器,图形显示器,外设,行车控制台,双重冗余局域网,联锁机A,联锁机B,采集接口,驱动接口,采集接口,驱动接口,联锁子系统,输入/输出接口,热备用输出,动态编码输入,动态编码输入,继电器接口电路,道岔 信号 ATP接口电路,检测子系统,控制台子系统,DS6-11型系统结构,控制台子系统的主要功能:将值班员的按钮操作命令发送给联锁机,使联锁机根据值班员的操作意图实现联锁运算;将车站现场设备的状态和值班员当前的操作信息以及计算机联锁系统的工作状态实时地通知值班员。联锁子系统的主要功能:接收由开关量输入接口采集的现场信号设备状
15、态,以及来自控制台的操作命令,进行联锁运算,产生输出命令。再通过开关量输出接口驱动继电器,实现对道岔和信号机的控制。监测子系统的主要功能:帮助计算机联锁控制系统管理和维护人员分析事故原因和查找设备故障,具有当前信息显示、记忆信息查询、作业再现和打印功能。,DS6-11型软件系统及其功能,控制显示软件联锁控制软件监测软件,控制显示软件,组成模块包括:控制台操作信息采集程序:定时采集控制台按钮操作信号。站场图形显示程序:以图形方式实时显示站场信号设备的变化,轨道占用情况等。鼠标操作处理程序:将鼠标操作转换成与按钮操作相对应的信息。操作提示和报警信息提示与输出。,联锁控制软件,组成的程序模块:控制台
16、命令处理程序:控制台命令处理程序根据控制显示分机发送来的操作信息形成相应的控制命令,唤醒不同的程序模块进行相应的处理,并对非法操作进行防护。联锁运算程序:系统设计了两套联锁程序,一套按照进路联锁表的数据结构进行运算,另外一套按照信号设备的相互关系对与之对应的数据结构进行运算,其结果在输出命令级进行比较,一致时输出。,监测软件,组成的程序模块:人机命令处理程序:响应键盘操作,完成对数据库的检索、显示、打印、图型显示、再现、双机切换等处理;实时数据库管理程序:把从控制显示分机和联锁机接收来的信息记录在数据库。,DS6-11型硬件系统及其功能,控制台子系统联锁子系统输入/输出接口网络通信子系统继电器
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