通DS6-11型计算机联锁系统)课件.ppt

1、2022年6月9日星期四1DS6-11型计算机联锁系统2022年6月9日星期四2主要内容D DS6-11型计算机联锁系统结构DS6-11型计算机联锁系统的主要特点DS6-11型计算机联锁系统的组成及结构DS6-11型计算机联锁系统的接口电路双机切换及条件电源控制电路DS6-11型计算机联锁系统的软件构成及功能DS6-11型计算机联锁系统的故障处理2022年6月9日星期四3一、DS6-11型计算机联锁系统结构该系统采用多机分布式结构，有控制台子系统、监测子系统、联锁子系统、网络通信子系统和输入输出接口电路五部分组成。控制显示分机(上位机)采用双机冷备的方式，联锁机A和联锁机B组成双机热备系统，监

2、测分机(电务维修机)一般为单机。各子系统的计算机统一为PC总线工业控制机。输入输出接口均采用光电耦合设备实现计算机系统与外电路的电气隔离。系统采用局域网通信方式实现各子系统间的通信联络，为提高系统通信的可靠性，采用双重冗余网络结构，每一台计算机均安装两块网卡对应有两个接点地址，保证有一个网络或网卡故障时不影响系统的正常通信。2022年6月9日星期四4备机行车控制台大屏幕图形显 示 器控制台分 机鼠标联锁机A彩 色显示器监 测分 机打印机键 盘模 拟 量采集接口远程监视接口联锁机B采集接口驱动接口采集接口驱动接口继电器接口电路控制台子系统双重冗余局域网络监测子系统联锁子系统输入输出接口热备用输出

3、动态编码输入动态编码输入图1 DS6-11型微机联锁硬件系统构2022年6月9日星期四5二、DS6-11型计算机联锁系统的主要特点联锁子系统采用动态冗余的双机热备结构，具有故障自动切换和人工切换的功能，在切换过程中现场设备状态不会受到影响，满足系统高可用性要求。联锁软件采用双机编码，模块化和结构化设计。安全输出采用动态驱动方式，表示信息输入采用动态编码方式，满足故障导向安全要求。系统具有完善的自检测和故障诊断功能，并可提供远程监控，为设备维护提供有力的的技术支持，并可以与其他信息系统联网交换信息。2022年6月9日星期四6三、三、DS6-11DS6-11型计算机联锁系统的组成及结构型计算机联锁

4、系统的组成及结构 1.控制台子系统控制台子系统 控制台子系统由控制显示计算机（简称控显机）、行车控制台、站场显示设备、控显转换箱组成2022年6月9日星期四7CPU主板控显机转换箱计算机室局域网络控显A机网卡图形卡网卡串口语音控显B机扬声器控制室大屏幕显示器大屏幕显示器大屏幕显示器小屏幕显示器小屏幕显示器数字化仪图2系统控制台子系统硬件构成框图图2022年6月9日星期四8这部分设备的主要功能一是采集按钮操作信息；二是采集联锁机发来的站场设备的状态信息和控制命令输出的回读信息。从而控制显示器显示站形、操作及报警信息。控显机在出厂时所配置的软盘驱动器、硬盘驱动器、键盘接口等，在系统调试开通后均从系

5、统配置中删除，禁止使用。以防止操作错误影响系统的正常工作。主机板上除安装有CPU等芯片外，另有半导体插座安装了FLASH芯片用于固化程序。A、B两块AN-550BT网卡的接点地址分别为“05H”和“06H”，用于实现网络通信。2022年6月9日星期四9操纵设备有鼠标、数字化仪或按钮盘三种。采用数字化仪操作时，控显机通过串行接口与数字化仪连接。采用按钮盘操作时，控显机内安装按钮采集接口板，采用矩阵扫描方式采集按钮操作信息。鼠标通过串行接口与控显机联接，它可以作为辅助工具与数字化仪或按钮盘配合使用，也可作为唯一的操作设备，完成各种操作。显示设备可以采用高分辨率的图形显示器或液晶显示器，也可以采用光

6、带式表示盘。采用图形显示器时，控显机内必须安装图形显示卡，较大的站形需采用两台甚至三台显示器。采用光带表示盘时，表示盘的计算机通过串行接口与控显机连接。2022年6月9日星期四10控显机转换箱用来完成A、B两控显分机的接口与操作和表示设备的自动切换，以实现一套操作设备在不同时刻驱动两台机器、两台机器共用一套显示设备的目的。图3、4分别是转换箱的正面和背面图：此外，控显机箱内还安装了语音发生器，用于产生故障报警和操作提示的语音信号。2022年6月9日星期四11+5V+12V -12V+5V+12V -12V主电源 后备电源 故障电源主电源恢复控显机A控显机B开关主备监控图3控显转换箱正面图语音合

7、成输出A机输入B机输入串口通信输出A机输入B机输入串口通信输出A机输入B机输入串口通信输出A机输入B机输入视频转换A机输入B机输入输出1输出2视频转换A机输入B机输入输出1输出2控显机A电源控显机B电源电源保险交流电源输入图4控显转换箱背面图注：图中 表示针插座 表示孔插座2022年6月9日星期四122、监测子系统 显示卡电子盘打印机接口CPU主板网卡892网卡网络监测机显示器键 盘打印机图5 监测子系统构成图2022年6月9日星期四13监测子系统主要由模拟量采集接口、监测分机及外部设备(键盘、打印机、显示器)等组成。它的主要功能一是实现对联锁系统设备及开关量的监测；二是完成对信号设备模拟量的

8、检测。关于监测机的监测功能后面详述。 监测分机主要由工控机芯片的主机板、两块局域网接口板(网卡)可读写数据的电子盘（892）、显示卡和打印机接口组成。电子盘除了固化程序外，主要用来保存监测期限内系统的各种监测数据，以便调用和查询。2022年6月9日星期四14模拟量采集接口完成模拟量的信号的采集和A/D转换，通过串行接口将数字化的模拟量信息发送给监测机。外部设备有键盘、显示器和打印机，可为维护人员提供各种显示信息，也可将所需的内容打印出来。监测子系统可通过串行通信接口实现与DMIS、CTC等远程系统的联机通信2022年6月9日星期四153、联锁子系统联锁子系统由双机组成联锁子系统由双机组成板网卡

9、7122网卡至光隔板联锁A机图6 联锁子系统构成框图电子盘CPU板7122板7122板7122板网卡7122网卡至光隔板电子盘CPU板7122板7122板7122联锁B机网络2022年6月9日星期四16联锁机通过开关量输入接口采集现场信号设备的状态信息，由网络接收控显分机发来的操作命令信息，经过联锁运算形成控制命令，通过开关量输出接口驱动有关继电器，实现对道岔和信号机的控制。2022年6月9日星期四17联锁机的硬件组成如图6所示，两台联锁机的配置完全相同。每个联锁机箱内主要安装有主机板，两块局域网卡(A机的接点网址为“01H”和“02H”，B机的接点网址为“03H”和“2022-6-904H”

10、)，一块PLD电子虚盘卡用于固化联锁程序。此外，根据车站的规模联锁机箱内安装有若干块PCL7122开关量输入输出接口板与光电隔离板连接。A、B两机的切换有自动和人工两种方式。在双机同步热备的过程中，由程序自动控制故障切换。若主机发生故障则自动转为备机工作，若备机发生故障则备机自动退出运行。人工切换是在监测机的键盘上输入切换命令，实现主备机的转换。2022年6月9日星期四183、联锁子系统联锁子系统由两台联锁机组成显示卡电子盘打印机接口CPU主板网卡892网卡网络监测机显示器键 盘打印机图5 监测子系统构成图2022年6月9日星期四19联锁机通过开关量输入接口采集现场信号设备的状态信息，由网络接

11、收控显分机发来的操作命令信息，经过联锁运算形成控制命令，通过开关量输出接口驱动有关继电器，实现对道岔和信号机的控制。2022年6月9日星期四20联锁机的硬件组成如图6所示，两台联锁机的配置完全相同。每个联锁机箱内主要安装有主机板，两块局域网卡(A机的接点网址为“01H”和“02H”，B机的接点网址为“03H”和“04H”)，一块PLD电子虚盘卡用于固化联锁程序。此外，根据车站的规模联锁机箱内安装有若干块PCL7122开关量输入输出接口板与光电隔离板连接。A、B两机的切换有自动和人工两种方式。在双机同步热备的过程中，由程序自动控制故障切换。若主机发生故障则自动转为备机工作，若备机发生故障则备机自

12、动退出运行。人工切换是在监测机的键盘上输入切换命令，实现主备机的转换。2022年6月9日星期四21四、DS6-11型计算机联锁系统的接口电路1、表示信息采集接口 本系统利用光隔离输入板采集表示信息，表示信息的采集采用动态编码输入方式，如图：2022年6月9日星期四222022年6月9日星期四23本系统表示信息的采集采用动态编码输入方式。微机产生15种不同编码的脉冲信号，每种编码信号有8位脉冲。依次称为状态1、状态2、.状态15(下面用符号 ZT1.ZT15表示)。规定每一种编码信号表示某种信号设备的一种状态。2022年6月9日星期四24例如：规定ZT1表示道岔定位，ZT2表示道岔反位，ZT3表

13、示轨道空闲等等。这些脉冲信号由微机的一组输出接口发出，送到组合架上，连接到被采集继电器的空闲接点组的前、后接点上，通过中间接点返回到微机的输入接口。微机根据读入信号的编码判断继电器的状态。 在双机热备系统中，二套联锁机采集表示信息各用一组接点。各自产生自己的状态码信号，（ZT1A.ZT15A和ZT1B.ZT15B）送到各自的采集接点组上。2022年6月9日星期四252022年6月9日星期四262022年6月9日星期四27（1）道岔表示信息采集接口道岔表示信息采集电路原理如图8-32-1所示。2022年6月9日星期四28计算机分别从状态信息输出口接连不断地送出三种信息状态码，根据道岔的实际状态，

14、计算机便可从信息输入口采集到唯一的一种状态码，若道岔在定位状态（DBJ吸起）时，所采集的信息为ZT1代码；当道岔在反位状态（FBJ吸起）时，所采集的状态为ZT2代码；如果DBJ和FBJ都落下，计算机所获得的信息为ZT13代码，即道岔处于四开位置。经过对状态码的分析，便可断定道岔处于何种状态，然后计算机将该道岔的动态储存单元填入一个反映道岔状态的动态数据，以便进行联锁逻辑运算2022年6月9日星期四29（2）轨道表示信息接口轨道表示信息采集框图如图8-32-2所示。ZT3代码表示轨道区段空闲；ZT4代码表示轨道区段占用。2022年6月9日星期四30（3）出站兼调车信号表示信息采集接口出站兼调车信

15、号表示信息采集框图如图所示。2022年6月9日星期四31ZT7代码表示出站信号开放(显示绿色灯光)；ZTll代码表示出站信号开放(显示双绿灯光)；ZT5代码表示开放调车信号(显示白色灯光)；ZT8代码表示出站信号关闭(显示红色灯光)；ZTl3代码表示灯丝断丝。关于进站信号表示信息采集接口、调车信号表示信息采集接口和道岔允许操纵继电器表示信息采集接口2022年6月9日星期四322、控制命令输出接口控制命令输出接口采用动态输出接口，动态输出接口框图如图所示。2022年6月9日星期四33 联锁机的主机板(CPU)通过安装在联锁机箱内的开关量输入输出板(7122板)经过50线扁平电缆与光隔输出板相连，

16、光隔板的输出采取动态脉冲输出方式，并通过26芯信号电缆连接到接口架的插座上。每块光隔输出板上有24路光隔驱动电路，每路输出有一个发光管指示输出状态，有输出时指示灯闪光，无输出时灭灯。光隔驱动电路采用计算机系统提供的GZKF电源，将计算机输出的5V信号转变为24V信号，这个24V信号实际上是直流24V电压，用以驱动继电器动作。2022年6月9日星期四34从光隔离输出板输出的控制命令先送到动态板，每个动态板可接收四路计算机输出，控制四个继电器。为了保证室外信号设备的控制电路基本不变，DS6-11系统仍然保留了部分继电器，各种信号设备继电器的设置如下:（1）用于信号点灯电路的灯丝继电器DJ、列车信号

17、继电器LXJ、调车信号继电器DXJ、引导信号继电器YXJ和正线路继电器ZXJ。其中LXJ、DXJ、YXJ、ZXJ状态由计算机控制，采用动态继电器。2022年6月9日星期四35（2）用于道岔控制及表示电路的道岔启动继电器1DQJ、2DQJ及道岔表示继电器DBJ、FBJ。（3）用于反映室外轨道电路状态的轨道继电器GJ。（4）每个道岔区段增设一台允许操作继电器YCJ。该继电器由计算机输出驱动，采用动态继电器。其作用类似原道岔区段的锁闭继电器SJ。只有经计算机运算，该道岔区段空闲，道岔需要动作时，YCJ才能吸起。YCJ吸起后接通道岔1DQJ电路的KZ电源。道岔控制电路的KF电源由计算机输出控制接通。取

18、消了原道岔操纵继电器（DCJ、FCJ）及单操道岔使用的道岔按钮继电器等。2022年6月9日星期四36（3）动态稳压电源采用动态板方式须增设两台动态稳压电源，按热备方式连接。其动态稳压电源转换控制电路如图8-36所示2022年6月9日星期四37五、双机切换及条件电源控制电路本系统联锁机为双机热备系统，两台联锁机可以互为主备。为了确定双机工作状态并实现双机切换，每台联锁机各设一个“工作继电器”(A机工作继电器AGZJ和B机工作继电器BGZJ)和一个“运行继电器”（A机运行继电器AYUJ和B机运行继电器BYUJ），由各自联锁机输出控制。AGZJ、BGZJ采用JWXC1700继电器，采用静态输出控制。

19、AYUJ、BYUJ采用动态输出控制。2022年6月9日星期四38采用动态板的AYUJ和BYUJ的控制电路如图所示2022年6月9日星期四39双机工作状态的转换，通过AGZJ和BGZJ的互切实现，如图所示。2022年6月9日星期四40六、DS6-11型计算机联锁系统的软件构成及功能 计算机联锁系统的软件分为系统软件和应用软件两个层次。 1系统软件 系统软件由三部分组成： (1)实时多任务处理程序：系统软件的核心。完成任务调度，中断处理，时钟管理等。 (2)设备管理程序：提供对外部设备，如打印机、键盘、磁盘操作的管理。 (3)软件调试工具：系统开发、调试及维护工具。2022年6月9日星期四412应

20、用软件 应用软件由站场数据库和应用程序两部分组成。 站场数据库包括联锁数据库和显示数据库。站场数据库是参与联锁运算和站场图形显示的基础数据。数据库结构设计综合了各种站场情况，保证联锁程序具有通用性。 专门开发的计算机辅助设计软件能够自动生成站场数据库。 应用软件由六个软件包组成，它们分别是：控制显示软件包、监测软件包、网络通信软件包、联锁软件包、输入输出软件包和安全检查程序，如图8-40所示。2022年6月9日星期四422022年6月9日星期四43（1)控制显示软件包在控制显示分机上运行，由下列程序模块组成： 控制台操作信息采集程序：定时采集控制台按钮操作信号，采集周期为100ms。 站场图形

21、显示程序：以图形方式实时显示站场信号设备的变化，轨道占用情况等图形。 鼠标操作处理程序：将鼠标操作转换为与按钮操作对应的信息，使鼠标操作具有与按钮操作等同的效果。 操作提示和报警信息的汉字显示和语音输出处理程序。2022年6月9日星期四44(2)监测软件包 监测软件包由下列程序模块组成： 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、图形显示、再现、双机切换等处理。 实时数据库管理程序：将从控制显示分机和联锁机接收来的信息记录在数据库。2022年6月9日星期四45(3)网络通信软件包 网络通信软件包分别安装在控制显示分机、监测分机和联锁机上运行。主要完成以下功能： 信息传输控

22、制：实现系统内部各模块之间通信的传输控制。 双冗余网络的动态管理：本系统采用动态冗余的双重网络。正常情况下从A网的通信缓冲区读取数据。当A网通信故障时，从B网缓冲区读取数据。 数据转换处理：完成各子系统交换信息格式的转换功能。2022年6月9日星期四46(4)联锁软件包 联锁软件包在联锁机上运行，主要由下列程序模块组成： 控制台命令处理程序： 控制台命令处理程序根据控制显示分机发送的操作信息形成相应的控制台命令，如选路、重复开放信号、取消进路、人工解锁、事故解锁、引导、引导总锁闭、道岔单操单锁等命令，调用不同的程序模块进行相应的处理。对非法操作进行防护。 2022年6月9日星期四47 联锁运算

23、程序： 本系统设计了两套联锁程序，两套程序采用不同的设计方法进行联锁运算。一套联锁程序按照进路联锁表的数据结构进行运算；另一套联锁程序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。两套程序执行的结果在输出命令级进行比较，比较一致时执行输出；比较不一致时，输出安全侧命令，同时给出报警标志。2022年6月9日星期四48(5)输入输出软件包 输入处理程序：完成全站信号设备状态信息的采集。本系统的状态信息采集采用动态编码方式，输入处理程序控制编码信号的产生和闭环采集的同步进行。输入处理程序首先在每一路状态码输出口上设置第一位状态代码，经过一定的延时后，从所有的输入口读回状态信息第一位代码。然后输

24、出第二位状态码，再读回第二位表示代码。依此循环八次，读回八位状态信息。输入处理程序将串行读入的代码转换成并行码。这样读入的代码还需要经过软件滤波处理才能成为有效的状态信息代码；2022年6月9日星期四49 输出处理程序：输出处理程序将联锁运算生成的控制命令发送到对应的输出端口，执行动态输出控制，对输出命令进行闭环检查，并对设备的动作时间进行监视2022年6月9日星期四50(6)安全检查程序 安全检查程序对程序运行的状态、各任务模块执行的次序、任务执行时间进行监视；完成对关键数据的合法性检查。发现危及安全的错误时停止系统运行，使本机的输出全部导向安全。错误发生在工作机侧则自动切换联锁机2022年

25、6月9日星期四51七、DS6-11型计算机联锁系统的故障处理1控制台分机故障 本系统是按照低维护、无维修的原则进行设计的。电务维护人员可根据监测机上显示的系统报警信息及设备运行状态确定故障点，通过替换备板，保证系统稳定运行。控显分机发生故障时，监测机显示器上显示该分机两路网络通信同时中断。发生此类故障的原因：电源掉电；AN520BT网卡故障；机间通讯电缆断线；CPU板故障。 2022年6月9日星期四52 处理措施：电源问题，修复电源，重新加电；AN520BT网卡问题，更换AN520BT网卡，拔插AN520BT网卡必须先断电；修复电缆；更换CPU板。 排除故障后，重新开机，在监测机上将显示网络运

26、行正常。2022年6月9日星期四532联锁机故障 若为工作机故障，系统自动或由人工切换到备机工作，原工作机转为备用机可停机检修。 若为备用机故障，系统将由双机工作态自动降级为单机工作态。备机可脱离系统检修，检修完闭后投入，自动进入热备状态。发生故障的原因为：电源故障；机间通讯电缆断线；机间通讯接口板AN520BT网卡故障；CPU板故障；输入输出信号错误。 处理措施：恢复电源；接通电缆；更换故障板。 注意：更换故障板必须首先切断电源！参考有关说明书，对备用板作必要设置。2022年6月9日星期四543监测分机故障监测机故障主要表现在以下几方面： 显示器无显示：检查显示器电源和连接电缆。电源和连接无

27、误，则更换显示卡； 网络通讯故障：如果监测机、控制台分机和联锁机运行均正常，并且连接电缆完好，监测机网络状态无法按实际情况变化，则更换监测机AN520BT网卡；2022年6月9日星期四55 打印机不工作：检查打印机电源和联机电缆，以及打印纸安装情况。如一切正常，则可能是主机板上的打印机接口电路故障； 监测机不运行：检查电源或主机板。 监测机故障不危及安全，但影响系统监测功能。监测机外围设备较多，故障情况复杂，需仔细分析故障原因。 注意：监测机加电时严禁拔插打印机联机电缆插头，否则可能损坏打印机接口电路。2022年6月9日星期四564输入输出接口故障 接口电路是系统中容易发生故障的部位，是维护的

28、重点。输出接口故障表现为计算机有输出时被控制的继电器不动作。接口电路故障涉及计算机接口电路和继电电路两部分。排除接口电路故障首先要判断故障点在计算机一侧还是在继电电路一侧，其分界点为接口架的插头和插座。2022年6月9日星期四57 从前面的动态输出接口框图可以看出，联锁机发出的控制命令要经过开关量输入输出接口板(7122板)、光隔驱动板、联机电缆、接口架插头、插座、组合架间配线、动态板，然后到达被操纵的继电器。这中间任何一个环节的故障都可能造成继电器不动作的后果。CPU板和7122板同时装在联锁机机箱内。CPU与7122板之间通过机箱内部总线相连。7122板与光隔驱动板之间通过50线扁平电缆连

29、接。光隔驱动板到接口架采用26芯信号电缆连接。接口架的插头、插座为J19H32型32线接插件。判断故障在接口架哪一侧的方法是在接口架的插座上测量故障位的电压。正常情况下，在计算机没有输出时可测得KZ24V电压，当计算机有输出时可测得一个脉动的正电，电压在12V左右。用示波器观察可看到脉宽为200ms，幅度为24V左右的方波信号。如果观测的结果正常，继电器不动作的故障基本上可断定在继电器一侧。如果观测不到上述电压和波形，可断定故障在计算机一侧。2022年6月9日星期四58 计算机一侧输出故障的判断方法是：首先观察光隔驱动板上的指示灯。有输出时对应的指示灯点亮，表明CPU板到光隔驱动板之间的电路正

30、常。故障在驱动板输出级到组合架电缆插头之间。首先检查电缆两端插头的连接情况，如果正常，则更换驱动板可以排除故障。2022年6月9日星期四59 如果在计算机有输出时驱动板上的指示灯不亮，应在监测机上查看计算机输出命令信息是否记录相应的输出命令。如果有输出命令的记录，则故障在7122板、扁平电缆和驱动板输入级之间。检查扁平电缆连接情况，更换相应的电路板排除故障；如果在监测机上没有相应的输出命令的记录，则表明有其它方面的原因使计算机没有生成输出命令，应从产生命令的联锁条件方面查找原因。2022年6月9日星期四60 输入接口故障查找方式与输出接口分段排除的方法类似。 状态信息的采集，从状态代码输出到表

31、示信息输入是一个闭环过程。 每一种状态代码同时提供给全站所有同类设备的输入。某一路状态代码输出的故障将影响全站接受该状态码的所有设备，因此容易作出判断。 本系统采用动态输入方式。某一路输入接口故障如果表现为接收不到动态信号，控制台上该设备的表示出现故障报警，如道岔无表示、轨道红光带等。在监测机的输入端口状态图上，该端口的图形显示红色。2022年6月9日星期四61 查找故障，首先查看光隔输入板上的指示灯是否闪光。如果闪光，表明输入信号已经从接口架送至输入板的接收电路，故障在7122板、扁平电缆和输入板的输出极之间。检查电缆连接、更换电路板排除故障。 如果输入板指示灯不闪光，可在接口架插座端子上测量电压。正常时应有12V到14V左右的脉动电压。如果测量不到脉动电压，可以判定故障在组合架的接线上。2022年6月9日星期四62