TYJL-TR9型计算机联锁系统.ppt

1、TYJL-TR9型计算机联锁系统,目录,一、TYJL-TR9型计算机联锁系统结构 二、TYJL-TR9型计算机联锁系统的主要特点 三、TYJL-TR9型计算机联锁系统的组成及功能 四、TYJL-TR9型计算机联锁系统的接口电路 五、TYJL-TR9型计算机联锁系统的电源 六、TYJL-TR9型计算机联锁系统的维修及常见故障处理,一、TYJL-TR9型计算机联锁系统结构,TYJL-TR9型容错计算机联锁系统由容错联锁主机、监控机、控制台、电务维修机、系统电源、接口架及继电器组合架，以及与其配套的计算机监测系统、远程诊断设备等组成，,二、TYJL-TR9型计算机联锁系统的主要特点,高可靠性 高安全

2、性 高可用性 连锁软件库IEC标准编制 设计与施工简单 现场维修简便 能带故障运行,三、TYJL-TR9型计算机联锁系统的组成及功能,1.容错联锁机 联锁机是车站计算机联锁系统中的核心部分。它主要对现场设备进行信息采集，通过监控机接收值班员发出的操作命令，通过联锁程序进行逻辑运算，根据不同的运算结果进行驱动输出，直接去动作组合架上的继电器，控制现场的信号设备。并把现场的状态传递给监控机，以便在控制台上显示。联锁机由以下几部分组成：,联锁机笼，安装各种模块。主要功能是进行逻辑运算。 电源模块，主要功能是提供计算机工作的内部电源。 采集模块，采集现场信号设备状态信息，并传递给处理器模块。 驱动模块

3、，执行处理器的命令，驱动现场继电器。 通信模块，实现联锁机和其他设备之间的通信。,TYJLTR9型容错联锁机系统采用美国Triconex公司研制的第九代产品 TriconV9(简称TR9)作为系统联锁机。具有高可靠性、高安全性、高可用性等特点。,（1）容错联锁主机基本原理 容错联锁主机原理图如图9-2所示。,TYJLTR9型容错计算机联锁系统的容错联锁机的容错能力是通过系统从输入模块、主处理器模块到输出模块三大部分的全面三重化结构来实现的，这样当系统中任何部件的单永久性故障或由于各种原因造成的瞬间故障发生时仍能保证容错联锁系统无差错、不间断地工作。,容错联锁系统的每个IO模块都有三条完全独立的

4、分电路。输入模块上的每条采集分电路分别采集继电器接点(DJ、XJ、DBJ、FBJ、GJ等)并将采集结果经过三条IO总线送入相应的主处理器，在每个联锁扫描周期，三个主处理器通过专门的高速总线系统TRIBUS进行同步通信，表决输入数据。每个主处理器模块根据表决后的输入数据执行联锁程序，然后将联锁程序产生的输出数据经过三条IO总线送到输出模块，在输出模块上进行硬件表决，三取二或二取二(一路故障时)后输出，最后驱动相应继电器(XJ、DCJ、FCJ等)。 对每个IO模块，容错联锁系统都支持热备功能，若主模块在运行中发生故障，容错联锁系统能立即将热备模块投入联锁，保证系统不间断运行。,（2）主处理器模块

5、容错联锁主机原理图如图所示。,TYJLTR9型容错计算机联锁系统有三个主处理器模块插在主机笼上，每个主处理器模块完全独立地与IO子系统通信并执行联锁程序，三个主处理器在每个循环周期比较数据，多数表决，从而构成三取二系统。每个主处理器模块的时钟、电源稳压、电路都完全独立。每个主处理器模块有三个处理器分别并行运行完成各自的任务。 联锁主处理器：负责执行联锁程序，其内存用于存贮联锁程序、IO数据、诊断和通信数据。,IO通信处理器：负责交换主处理器模块与IO模块间的采集数据、驱动数据。三重化的IO总线装在机笼背面，另外通过IO总线电缆可从主机笼延伸到另一机笼。 通信处理器：负责交换主处理器模块与通信模

6、块间的命令数据、表示数据。另外在每个主处理器模块都有一套高速表决总线系统（TRIBUS），TRIBUS在各主处理器模块间完成的主要任务是： 诊断数据和通信数据的传递。 对所有采集数据的传递和硬件表决。 对上次联锁程序的输出数据、中间数据的传递和硬件表决。 对联锁程序代码进行比较。,TRIBUS为完全隔离、串行通信、4M波特。一个DMA(直接内存存取)控制器独立于联锁软件，完成同步、传输、表决、数据纠正。 容错联锁系统广泛的诊断可对每个主处理器模块、IO模块和通信通道的完好进行检验。瞬间故障被记录下来，并通过硬件表决电路屏蔽。永久故障被诊断出后，可对故障模块进行热更换。主处理器模块的诊断包括：

7、验证联锁程序代码和内存。 测试所有处理器的指令和操作代码。 验证每个IO通信处理器和分电路间的双口RAM。 验证CPU、每个IO通信处理器和分电路间的握手信号和中断信号。 检查CPU、每个IO通信处理器和分电路处理器的ROM、双口RAM、RS485收发器的反馈。 验证TRICLOCK和TRIBUS接口。,每个主处理器模块底部有一RS-232口可供系统工作人员作诊断分析用。该口可最大隔离500 VDC。主处理器模块可接受双重化电源供电，电源母线排列在主机笼内，电源母线故障不会影响联锁系统正常工作。主处理器模块面板上有如下指示灯： PASS(完好)，模块通过自诊断测试。 FAULT(故障)，模块有

8、故障需替换。 ACTIVE(工作)，模块正在执行联锁程序。 MAINTl(维修1)，软件误差计数错误多，应更换模块，以免硬件故障。,MAINT2(维修2)，软件误差计数错误多，应更换模块，以免硬件故障 COMTX(通信发送)，通信总线正在发送数据 COMRX(通信接收)，通信总线正在接收数据。IO TX(IO发送)，IO总线正在发送数据。 IO RX(IO接收)，IO总线正在接收数据。,监控机,TYJLTR9容错计算机联锁系统中，监控机又称上位机，其主要功能是实现人机对话，操作人员利用鼠标进行操作，办理接发车进路、调车进路等。上位机根据操作人员不同的操作情况给联锁机发送不同的命令，联锁机根据上

9、位机发来的命令，经过联锁运算，把站场进路状态信息发送给上位机，在监视器上表现出来，提供车务操作人员分析现场情况。,上位机A包括：工控机A、监视器A、光端机A、视频复示器A、集线器（HUB）。公用一套控制台电源A。各个部分的功能如下：（1）工控机：处理命令和信息。（2）监视器：显示站场情况。（3）光端机：用于上位机和联锁机的通信。（4）视频复示器：把工控机的视频信号分为四个，以便在多个显示器上同时显示。（5）集线器(HUB)：用于上位机与维修机的通信。,上位机B包括：工控机B、监视器B、光端机B、视频复示器B、电流传感器B。公用一套控制台电源B。各个部分的功能如下：工控机、监视器、光端机、视频复

10、示器与A机相同。电流传感器感应道岔动作电流并把感应电压输入给上位机，上位机在屏幕上显示道岔动作的电流曲线。,四、TYJL-TR9型计算机联锁系统的接口电路,系统的输入接口电路是对现场信号设备信息的采集，输出接口电路是联锁机对有关的执行设备的驱动，系统的采集和驱动主要有以下方面：采集GJ的接点反映轨道区段是否空闲；采集DBJ、FBJ接点以反映道岔位置；驱动DCJ、FCJ、SFJ（道岔防护继电器）以动作道岔；驱动有关信号继电器， 用它们的前接点构成点灯电路；另外还需对区间结合电路、场间联系电路、站间联系电路、机务段联系电路、零散电路结合电路等电路设备进行信息采集以监督设备工作状态。,采集信息通过输

11、入模块进入联锁机，如图所示。,1输入模块,每个输入模块都有三条相同的分电路(A、B和C)。虽然三条分电路在同一模块内，但是它们完全隔离并独立工作，一条分电路的故障不会扩散到另外的分电路。每条分电路都有一个八位的微处理器完成与相应主处理器间的数据交换。三条分电路中的每条分电路并行地采集输入信号，采集数据放在相应的A、B和 C输入表中，每个输入表通过相应I/O总线用相应主处理器模块中的IO通信处理器进行定期取走，如主处理器A通过IO总线A取走输入表A。,TYJLTR9型容错计算机联锁系统有两类输入模块：TMR型和简易型。在TMR型输入模块中，所有的电路均被100三重化，以保证安全性和最大可用性。每

12、条分电路在外部与联锁机之间的电路都有光电隔离。TMR型输入模块具有“Struck ON”(“结点粘连在接通状态”)的自诊断能力。在简易型输入模块中，只有那些要求保证安全的部分被三重化，对非三重化的电路系统具有“StruckON”和“Struck OFF”功能，当电路发生接点粘连时，采集数据固定在“OFF”状态，这样可有效地满足容错联锁系统的“故障安全”要求。,当输入模块任一条分电路诊断出任何故障时，模块的故障灯点亮， 随即在机架的电源模块发出报警信号。模块上的故障灯点亮仅表示一分电路有故障，而不是整个模块完全故障，模块在单条分电路故障时，仍能不间断工作，若热备模块存在，则可自动切换。当输入模块

13、正常工作时，若热备模块存在，则二模块以一小时为时间间隔相互切换，也保证了两模块的完好性。 例如：轨道电路，同时采集它的前接点和后接点，以作校核。如图9-5所示。 对于一送多受的轨道电路来说，系统只采集其总的复示继电器GJF的接点。如果在电化区段采用二元二位的轨道继电器，不能直接采集二元二位轨道继电器接点，应为其做复示继电器，再采集其复示继电器接点。,2输出模块 系统的输出是通过输出模块完成的。如图 所示。,TYJLTR9型容错计算机联锁系统有两类输出模块：TMR型和二取二型。每个输出模块都有三条相同的隔离分电路。每条分电路有一个IO微处理器通过相应的 IO总线从相应的主处理器中获取输出数据。T

14、MR型输出模块采用H型硬件三取二表决电路进行输出。二取二输出模块采用串行硬件二取二表决电路进行输出。每类输出模块都对每个输出点执行专门的输出表决诊断。每个微处理器可通过模块上的回读电路读取每点的输出值以便判断输出电路内存在的隐蔽型故障。输出表决诊断的时间不超过2ms(典型值为500s)，不会对外部的继电器产生任何影响。,当输出模块任一条分电路诊断出任何故障时，模块的故障灯点亮， 随即在机架的电源模块发出报警信号。模块上的故障灯点亮仅表示一个分电路有故障，而不是整个模块完全故障，模块在单条分电路故障时，仍能不间断工作，若热备模块存在，则可自动切换。 当输出模块正常工作时，若热备模块存在时，则两模

15、块以1h为时间间隔相互切换，也保证两模块的完好性。 例如信号机的驱动，对列车信号机和调车信号机在系统中采用不同的方法。,（1）列车信号机 在出站信号机的电路中，联锁机驱动的是信号防护继电器XFHJ和列车信号继电器LXJ。如图97所示。在开放出发信号时，同时驱动LXJ和XFHJ，只有XFHJ吸起，LXJ才能吸起。这样防止了单点混电造成LXJ误动。同时确认LXJ驱动后是否吸起，又对LXJ继电器进行前接点采集。如果驱动后前接点采集不到，则在一定时间内将不再驱动，保证了室内室外的显示一致。 如果此出站信号机可以作调车信号机用，则当其办理调车进路时，联锁机同时驱动其DXJ和XFHJ，同样对DXJ前接点进

16、行采集。,对于只有一个发车口的出站兼调车信号机，只驱动LXJ、XFHJ和DXJ（出站兼作调车信号机时驱动）。但有的出站信号机对应的发车口有两个，除驱动上述3个继电器外，增加了主方向信号继电器ZXJ和方向防护继电器FFHJ。当列车向主方向发车口发车时，驱动ZXJ和FFHJ，FFHJ的接点串接在ZXJ的驱动电路中，只有当FFHJ吸起后，ZXJ才能够吸起。同时对ZXJ进行前接点采集。如果列车向次要方向发车，则两个继电器都不驱动。当发车口有三个或三个以上时，对应每一个发车口设一个方向继电器AFJ、BFJ、CFJ、。当列车向某一个方向发车时，除LXJ、XFHJ和FFHJ吸起外，其对应发车口的方向继电器也

17、驱动吸起。FFHJ的前接点串在方向继电器的驱动电路中。,对于出站信号机来说，需要采集的条件有灯丝继电器DJ和所有联锁机对应此出站信号机而驱动的继电器前接点。注意：对应有通过进路的出站信号机，应采集灯丝继电器DJ的两组前接点。对于进站信号机来说，它的采集驱动的信息比较多。对应每一架进站信号机驱动有：列车信号继电器LXJ，开放信号时驱动，有XFHJ进行防护。 引导信号继电器YXJ，开放引导信号时驱动，有XFHJ进行防护。 正线继电器ZXJ，道岔位置开通正线时驱动，不设防护继电器。 信号防护继电器XFHJ，开放列车信号和引导信号时驱动，用来防护LXJ和YXJ。,绿黄信号继电器LUXJ，进站信号有绿黄

18、显示并开放绿黄信号时驱动，有LUFHJ进行防护。绿黄防护继电器LUFHJ，开放绿黄信号时驱动，对LUXJ进行防护。 通过信号继电器TXJ，进站开放通过信号时驱动，有TFHJ进行防护。 通过防护继电器TFHJ，进站开放通过信号时驱动，对TXJ进行防护。 对每一架进站信号机的采集信息除了联锁机所驱动的信号继电器都需要回采外，主要的采集是灯丝继电器1DJ，一般采集其两组接点。由于进站信号机有引导信号，所以它还需要对2DJ和YXJ的串联条件进行回采。,（2）调车信号机 对应每一架调车信号机驱动其调车信号继电器DXJ。由于在组合中四个调车信号机合用一个组合，所以此四架调车信号机共用一个XFHJ，如D1、

19、D3、D5和D7共用一个D1-7XHFJ。采集调车信号机的信息主要是每一架信号机的灯丝继电器DJ、DXJ和XFHJ。,3接口架 接口架是联锁机与组合架接口的地方，所有的驱动和采集都由这里经过电缆与联锁机相连。接口架设有接口架端子，端子前面是36芯插座，电缆的接口架一端是36芯插头插在接口架的插座上，各端子与电缆芯线一一对应。接口架端子的背面是压线端子，由组合架来的信号线与采集板、驱动板的DC24V电源线均由此接入。由于联锁机一侧的每一个IO板（采集板和驱动板）对应的ELCO插头是两个，每个ELCO插头对应一根电缆，因此每一个IO板对应的接口架端子板为两个。,五、TYJL-TR9型计算机联锁系统

20、的电源,电源系统的稳定可靠是系统工作的重要前提。TYJLTR9型计算机联锁的电源系统包括：配电柜、UPS、IO电源。 配电柜 （1）配电柜的功能 配电柜的主要功能是为系统提供可靠的工作电源，包括联锁机的两路工作电源、控制台工作的两路电源、维修机的工作电源、系统采集驱动电路中的220V电源。同时还可以测量输入电压和两个UPS的输出电压及输出电流。配电柜的面板上有输入输出指示灯，维修人员可方便地判断故障。配电柜中对应每一路输入或输出都有一个开关，在输入输出短路时能够及时切断电源，以防损坏设备。,配电柜中装有两个UPS来提供不间断电源。两个UPS之间是完全分开的，UPSA提供系统所需的A路电源(UP

21、SA-220V)，UPSB提供系统所需的B路电源(UPSB-220V)。联锁机、控制台、IO电源都同时接有两路电源，保证一路电源故障时报警的同时，系统可以不间断工作。 配电柜中，当UPS要检修时，可以甩开UPS而由外接输入电源直接给设备提供电源。 配电柜配有防雷设备。,（2）配电柜的连线 配电柜的连线如图9-9所示，主要有： 输入220V(3KV)(电源屏配电柜) 联锁机A路电源LA220V(配电柜联锁机柜插座A)。 联锁机B路电源LB220V (配电柜联锁机柜插座B)。 控制台A路电源KA220V(配电柜控制台)。 控制台B路电源KB220V(配电柜控制台)。 IO电源A220V(配电柜IO

22、电源1)。 IO电源B220V(配电柜IO电源2)。 维修机电源W220(配电柜维修台)。对输入电源的要求：输入AC220V（波动范围-5%+10%），功率3kVA，频率50Hz。,联锁机电源：对联锁机来说，电源的稳定可靠是它可靠工作的前提，因此对联锁机要求有两路完全隔离的电源，联锁机电源A和联锁机电源B。在配电柜中，这两路电源分别由UPSA和UPSB提供。 控制台电源：该电源供两个上位机用。在本系统中，上位机A和上位机B之间是热备无切换的，所以两个上位机的工作电源应该完全独立。 维修机电源：主要给维修台工作用。维修台的工作电源是一路，不存在切换和热备，建议采用UPSA电源。 IO电源：IO电

23、源220V主要是系统两个直流稳压IO电源的输入电源。系统中这两个直流稳压电源也是采用热备方式，因此两个电源的输入220V也应独立。,（3）配电柜的使用 TYJLTR9容错计算机联锁系统配电柜的使用很简单。配电柜内部连线如图9-10所示。 首先把输入开关(KR)打在接通位置，如果此时配电柜的输入电源220V有电，则配电柜面板上的第一个指示灯(红灯)点亮，表示输入正常。把电压万能开关打在SR端，电压表有220V的显示。 检查K1、K2两个双刀双掷闸刀是否打在UPS工作一侧，按压UPSA和UPSB的启动按钮，在UPS进行自检(大约1min)后，工作灯稳定，UPS进入工作状态。配电柜面板上的UPSA和

24、UPSB的输出指示灯亮稳定灯光。把电压万能开关分别打在CA和CB时，电压表会显示UPSA和UPSB的输出电压。,此时，把配电柜的各个输出开关打在接通位置，可为系统的各个部分提供电源。 关闭系统时，首先把系统中的设备关闭，然后才能在配电柜中把各个输出开关断开，按压UPSA和UPSB的关机按钮，关闭UPS后，最后断开输入开关KR。 注意：当系统的UPS出现故障需要维修时，首先关闭UPS对应供电的设备，如UPSA出现故障，首先将系统使用上位机B，把上位机A关闭，同时关闭维修机，然后把对应的输出开关断开(由于联锁机和IO电源仍有UPSB提供另一路电源，所以系统除报警之外，仍然能够正常使用)，关闭UPS

25、A。然后把K1闸刀打在UPS检修位置，重新闭合断开的开关，则系统甩开UPSA，直接由外接电源供电。当UPSA检修完毕后，再按照同样的步骤把K1闸刀切换到UPS工作位置，恢复UPSA工作。,UPS电源 TYJLTR9容错计算机联锁系统采两个UPS电源(UPSA和UPSB)，两个UPS电源之间相互独立， 当一个UPS电源出现故障时不影响系统的正常使用。 注意：当开启UPS时，必须当UPS接通输入电源30s，工作正常后方可加载。, IO电源 TYJLTR9容错计算机联锁系统中，采集驱动电源采用单独的DC24V电源，它由两个西门子生产的DC24V开关电源(以后简称IO电源)提供。 采集驱动电源是系统正

26、常工作的必要前提。在系统中，设计了两个IO电源，分别称为IO电源A和IO电源B。它们的输入电源220V由系统配电柜提供，如图9-11所示。上面为IO电源A，下面为IO电源B。IODYJl、IODYJ2是为监督IO电源A和B输出的监督继电器。两路都有输出时，IODYJl和IODYJ2都吸起，系统对这两个继电器的状态进行采集。当任意一个电源故障，没有输出时，其对应的监督继电器落下，系统报警。IODYJl和IODYJ2都安装在系统事故组合1中。,继电器AKJ和BKJ是两个控制继电器，如果系统设有应急台时，则AKJ和BKJ装在应急台中。平时处于落下状态，当系统需要使用应急台时，把应急台的闸刀打在接通位

27、置，AKJ和BKJ吸起。分别切断两个IO电源的AC220V电源输入，将系统的采集驱动电源切断，联锁机停止采集驱动，系统由应急台控制。如系统没有设计应急台时，IO电源的输入电源直接由配电柜提供。,六、TYJL-TR9型计算机联锁系统的维修及常见故障处理,1配电柜部分 （1）常见故障分析（注：本节所提到的配电柜闸刀为旧配电柜，新柜参照操作）全联锁系统无电： 电源屏没供电 电源屏至配电柜电线断线 配电柜没合闸 KR故障 配电柜K1和K2在UPS供电位置且UPSA和UPSB没开机或故障 配电柜K3-K10没合闸,联锁系统部分有电，部分无电 配电柜K3-K10相应开关没合闸 相应从配电柜至设备的电源连线

28、断线 相应设备电源开关没开,2联锁机柜部分 常见故障分析： 监控A、B机、电源灯不亮： 配电柜K4，K8没合闸 配电柜K4，K8至监控机的电源电缆断线 监控机故障 电源灯点亮，但系统不能正常启动： 硬盘或NT操作系统损坏 主板或其它硬件损坏,电源板 正常状态: 绿色“PASS”灯点亮，其它指示灯不点亮。 常见故障： 红色“FAULT”灯： 220V电源无 模块故障,红色“ALARM”灯： 本机笼有模板故障 第一个机笼的电源模板的“ALARM”灯反映整个联锁机有模板故障 红色“TEMP”灯： 环境温度过高或过低（工作温度范围：060） 红色“BAT LOW”灯： 电池电压太低，需更换,CPU板

29、正常状态 : 绿色“PASS”灯点亮 黄色“ACTIVE”灯闪烁 黄色“COM RX”灯闪烁 黄色“COM TX”灯闪烁 黄色“I/O RX”灯闪烁 黄色“I/O TX”灯闪烁,常见故障： 红色“FAULT”灯点亮： 模块故障（或CPU板在初始化状态） 红色“MAINT1”灯点亮：模块故障（或CPU板在初始化状态） 红色“MAINT2”灯点亮：模块故障（或CPU板在初始化状态） 黄色“COM RX” .“COM TX”灯不亮 : 与通信板通信中断 黄色“I/O RX”. “I/O TX”灯不亮 : 与采集或驱动板通信中断,通信板 正常状态: 绿色“PASS”灯点亮 黄色“ACTIVE”灯点亮 与监控A，B机，维修机相连的通信口黄色“ RX”， “ TX”灯闪烁,常见故障： 红色“FAULT”灯点亮：模块故障，更换通信板 与监控A，B机，维修机相连的通信口黄色“ RX” “ TX”灯不亮：通信中断 本通信口故障：更换通信口（口1-4，6-7） 通信电缆断线：更换通信电缆 与之相连的监控A，B机，维修机的通信口故障：更换相应主板,采集板 正常状态: 绿色“PASS”灯点亮 黄色“ACTIVE”灯点亮 有输入的采集点相应红色指示灯点亮,常见故障： 红色“FAU