计算机联锁控制系统硬件综述

1、第3节 计算机联锁控制系统硬件 3.1 车站联锁控制系统的层次结构 3.2 计算机联锁控制系统的分类及其硬件组成 3.3JD-IA型计算机联锁系统（L型） 3.4微机监测系统3.1 车站联锁控制系统的层次结构车站联锁控制系统的层次结构车站联锁控制系统是实现以车站联锁控制系统是实现以进路控制进路控制为主要内容为主要内容的联锁功能控制系统。的联锁功能控制系统。联锁控制系统是以联锁控制系统是以色灯信号机、动力转辙机和轨色灯信号机、动力转辙机和轨道电路道电路作为室外三大基础设备，以作为室外三大基础设备，以电气设备电气设备或或电电子设备子设备实现联锁功能，对实现联锁功能，对轨道区段状态、信号状轨道区段状

2、态、信号状态和道岔状态态和道岔状态进行进行检测检测并对并对信号机信号机和和道岔实施控道岔实施控制制的系统。的系统。 操作表示设备 联 锁 机 构 人机交互层 联锁层 室外设备 I/O 接口层 输入输出接口 轨道、道岔、信号机等现场设备 图3.1.1 车站联锁控制系统的层次结构3.1 车站联锁控制系统的层次结构车站联锁控制系统的层次结构人机交互层：人机交互层：操作人员通过操作操作人员通过操作:(1)向联锁机构向联锁机构输入输入操作信息操作信息(2)接收接收联锁机构输出的反映设备工作状态联锁机构输出的反映设备工作状态和行车作业情况的表示信息。和行车作业情况的表示信息。(3)人机会话层的设备设于人机

3、会话层的设备设于车站值班室车站值班室。3.1 车站联锁控制系统的层次结构车站联锁控制系统的层次结构联锁机构：联锁机构：联锁机构是联锁控制系统的核心。联锁机构是联锁控制系统的核心。（1）接收来自人机会话层的操作信息；接收来自人机会话层的操作信息；（2）接收来自监控层的反映）接收来自监控层的反映信号机、动力转辙机和轨道信号机、动力转辙机和轨道电路状态的信息；电路状态的信息；（3）根据）根据对输入的操作信息和状态信息，以及联锁机构对输入的操作信息和状态信息，以及联锁机构的当前内部信息进行处理，产生相应的输出信息的当前内部信息进行处理，产生相应的输出信息，即，即信号控制命令和道岔控制命令，并交付监控层

4、的控制信号控制命令和道岔控制命令，并交付监控层的控制电路予以执行电路予以执行。（4）联锁机构所处理的信息都是二值逻辑信息，因此，）联锁机构所处理的信息都是二值逻辑信息，因此，联锁机构又是逻辑处理机构。联锁机构又是逻辑处理机构。（5）联锁层设备设在车站信号楼的机械室内）联锁层设备设在车站信号楼的机械室内。3.1 车站联锁控制系统的层次结构车站联锁控制系统的层次结构I/O接口层：接口层：（1）接收来自）接收来自联锁层的控制命令联锁层的控制命令，经过信，经过信号机控制电路，号机控制电路，改变信号显示改变信号显示；（2）接收来自联锁层的道岔控制命令，经）接收来自联锁层的道岔控制命令，经过道岔控制电路，

5、过道岔控制电路，驱动道岔转换驱动道岔转换；（3）向联锁机构）向联锁机构传输信号状态信息、道岔传输信号状态信息、道岔状态信息，以及轨道电路状态信息。状态信息，以及轨道电路状态信息。3.2 计算机联锁控制系统硬件组成计算机联锁控制系统硬件组成3.2.1电气集中联锁控制系统的硬件结构及功能电气集中联锁控制系统的硬件结构及功能 按功能及其构成，按功能及其构成，电气集中联锁控制系统电气集中联锁控制系统可以化分为四可以化分为四大部分大部分，如图，如图3.2.1所示，所示，（1）继电联锁逻辑部分继电联锁逻辑部分。为系统的核心部分，该部分负责。为系统的核心部分，该部分负责联锁逻辑运算，是保证系统联锁逻辑安全的

6、关键部分；联锁逻辑运算，是保证系统联锁逻辑安全的关键部分；（2）人机交互层。用于操作人员监督、操作。）人机交互层。用于操作人员监督、操作。（3）现场设备现场设备。为了实现指挥和控制车站内外的机车车辆。为了实现指挥和控制车站内外的机车车辆进行技术作业，该系统必须含有道岔、信号机、轨道、进行技术作业，该系统必须含有道岔、信号机、轨道、场间联系等现场设备。场间联系等现场设备。（4）输入输出接口输入输出接口。为了实现控制台与核心联锁部分的信。为了实现控制台与核心联锁部分的信息交换，以及现场设备与核心联锁部分的信息交换，该息交换，以及现场设备与核心联锁部分的信息交换，该系统分别设置了系统分别设置了操作台

7、操作台接口以及接口以及现场设备现场设备继电器输入输继电器输入输出出接口接口。 图3.2.1电气集中联锁控制系统分解图 操作台 电气集中控制台、鼠标显示器 操作台继电接口 继电联锁逻辑部分（系统的核心） 现场设备继电器输入输出接口 轨道、道岔、信号机等现场设备 3.2 计算机联锁控制系统硬件组成计算机联锁控制系统硬件组成3.2.2 计算机联锁控制系统的计算机联锁控制系统的硬件组成硬件组成1、单台计算单台计算机构成的计算机联锁控制系统：机构成的计算机联锁控制系统： 一台计算机一台计算机 少量的输入输出电路（少量的输入输出电路（I/O板）板） 现场设备继电器输入输出接口现场设备继电器输入输出接口 现

8、场设备现场设备冶金、能源等企业内部冶金、能源等企业内部的小规模车站常采用该的小规模车站常采用该类集中式计算机联锁控制系统。类集中式计算机联锁控制系统。该系统的该系统的应用软件应用软件（即核心的联锁软件模块、（即核心的联锁软件模块、操作及显示模块、输入输出模块）完全集中在操作及显示模块、输入输出模块）完全集中在一一个工控机个工控机内运行，如图内运行，如图3.2.2所示。所示。 图3.2.2 直接计算机联锁控制系统分解图 主机板 I/O 板 I/O 板 工控机工控机 1 1 现场设备继电器输入输出接口 轨道、道岔、信号机等现场设备 3.2 计算机联锁控制系统硬件组成计算机联锁控制系统硬件组成2、两

9、台计算机构两台计算机构成的计算机联锁控制系统：成的计算机联锁控制系统：上位机：上位机：接收操作人员或上一级系统命令和监接收操作人员或上一级系统命令和监督的功能。督的功能。下位机（联锁机）：下位机（联锁机）：实现联锁功能及输入输出实现联锁功能及输入输出功能；功能；插入插入I/O通道扩展板通道扩展板及及I/O 板板；两台计算机采用两台计算机采用串行通信串行通信网络。网络。目前广泛采用该类计算机联锁控制系统。目前广泛采用该类计算机联锁控制系统。实现对较大规模车站信号系统的控制。如图实现对较大规模车站信号系统的控制。如图3.2.3所示，所示，图3.2.3监督控制式计算机联锁控制系统框图 工控机工控机

10、2 2 I/O 板 主机板 通信板 I/O 通道扩展板 主机板 通信板 工控机工控机 1 1 I/O 通道扩展板 I/OI/O 机笼机笼 1 1 I/OI/O机笼机笼 N N 现场设备继电器输入输出接口 轨道、道岔、信号机等现场设备 上位机 （监控机）上位机 （监控机） 下位机 （联锁机）下位机 （联锁机） 室内继电部分室内继电部分 室外设备室外设备 3.2 计算机联锁控制系统的分类及计算机联锁控制系统的分类及其硬件组成其硬件组成3、多台计算机构多台计算机构成的计算机联锁控制系统：成的计算机联锁控制系统：当所需控制的对象当所需控制的对象数量过多数量过多；或者控制对象所分布的或者控制对象所分布的

11、地理范围地理范围比较比较广广时；时；根据需要分别设置多台计算机完成输入输出根据需要分别设置多台计算机完成输入输出功能（检测控制机笼）。功能（检测控制机笼）。输入输出软件分别在各个输入输出软件分别在各个I/O机笼的计算机内机笼的计算机内运行。运行。系统通过高速数据通道，扩展更多的实现输系统通过高速数据通道，扩展更多的实现输入输出功能的入输出功能的I/O机笼。机笼。实现对较大规模车站信号系统的控制，并可实现对较大规模车站信号系统的控制，并可实现实现区域计算机联锁区域计算机联锁。 图3.2.4 分布式计算机联锁控制系统框图 工控机 2 工控机 1 主机板 通信板 A 主机板 通信板 通信板 B 主机

12、板 通信板 I/O 板 现场设备继电器输入输出接口 轨道、道岔、信号机等现场设备 I/O 计算机 1 I/O 计算机 N 通通信信总总线线 检检测测控控制制部部分分 下下位位机机 （联联锁锁机机） 上上位位机机 （监监控控机机） 室室内内继继电电部部分分 室室外外设设备备部部分分 继电器接口 现场设备 3.3JD-IA型计算机联锁系统（型计算机联锁系统（L型）型）3.3.1JD-IA特点 1.采集、驱动电路采用外部控制总线方式； 2.联锁机采用双机热备的动态冗余结构，两套联锁机互为主备； 3. 只有主控机的输出与实际控制的继电器相接可以对外输出；另一套联锁机用作备机，备机只有联机后，才能实现热

13、备。 4.自动倒机外，维护人员也可根据需要随时人工倒机。3.3.2驱动采集系统 1.输入电路由计算机提供一个脉冲源，经现场继电器接点读回该脉冲信号即认为继电器吸起 2.输出电路在总线I/O环节和动态驱动环节设两级回读，避免地址寻址出错并检出故障。 3.采用的安全性信息采集和安全性控制命令输出电路，均采用动态的输入-输出电路；电路中的任何一个器件发生故障，均可导致信息脉冲的中断，从而使设备导向安全。3.3.2驱动采集系统 4.驱动板设置于主机柜内，外部继电器直接使用标准的偏极继电器。 5.驱动电路可按两台联锁机分设两套，实现驱动单元的双备份。 6.联锁机本身设计有专用的硬件诊断部件和程序，提供尽

14、量全面的软硬件自检测、互检测，特别是配套I/O印制板的故障检测和诊断，I/O故障可精确定位到端口和数据位。3.3.2驱动采集系统 7.特别开发的驱动回读检测电路辅以相应的检测软件，可以检测继电器动态驱动电路的电路故障，保证驱动电路可按需要提供足够驱动偏极继电器动作的电平，故障定位同样可达到位。检测出的故障实时送往维修机显示、记录，并给出详细、清晰的故障报告。3.3.3操作表示机操作表示机B机主用指示灯亮，表示B操作表示机为主机；指示灯灭表示B操作表示机为备机。A机主用指示灯亮，表示A操作表示机为主机；指示灯灭表示A操作表示机为备机。电源1指示灯亮表示电源1正常工作； 电源2指示灯亮表示电源2正

15、常工作。 A机为主用时：电源1、电源2、A机运行、B机运行、A机 主用等指示灯亮。 B机为主用时：电源1、电源2、A机运行、B机运行、切换 检查、B机主用等指示灯亮。 2） 按钮含义： 人工倒机（AB）。自复按钮，当A操作表示机为主用时，按下此按钮人工倒引B操作表示机为主用。 人工倒机（BA）。自复按钮，当B操作表示机为主用时，按下此按钮人工倒引A操作表示机为主用。 3） 开关含义： 电源开关电源1开关打开给电源1供220V， 电源2开关打开给电源2供220V。 测试孔分别测试电源1、电源2的 24V输出电压。 钥匙开关钥匙开关转到自动/A机主用位置时，A、B操作表示机处在自动切换状态，当倒机

16、电路故障时默认为A机主用。平时钥匙开关应在此位置；钥匙开关转到B机主用位置时则强制B操作表示机为主用，A、B操作表示机不能自动切换。正常运行时钥匙开关处于自动/A机主用位置。4）操作表示机 操作表示机简称上位机。系统运行时，两台上位机同时工作，一台主用，一台热备，当主用上位机发生故障时自动切换到备用上位机。 主用操作表示机运行时，接收鼠标操作，向联锁机发送车站值班员的操作命令，播放语音提示信息。 备用操作表示机运行时，不接收鼠标操作，不向联锁机发送值班员的操作命令，不播放语音提示信息。但接收联锁机传来的站场状态信息，实时显示站场运行情况、系统运行情况等。3.4微机监测系统 1. 主要原理 通过各种传感器以及外围采集器件等对车站站内信号设备的各个部分的性能、电气参数、动作状态、工作