TYJL-ADX计算机联锁原理讲义

-.z.部学习资料TYJL-AD*计算机联锁原理目录TOC\o"1-3"\h\u25664AD*计算机联锁系统简介321889系统概述313334简述314906系统构造422355一.综合柜429160系统描述52875配电局部62048系统上电1027557联锁机12220941．系统描述12110612．FC*硬件说明15114653．联锁机以太网卡说明20108564．IO扩展板SIO-D说明24248095．FFC电源模块说明25194496．FFC电源模块说明26186927．IO总线控制器FFC说明286498采集板〔FDI)312873驱动板(FDO)328335光纤通信3394491．简述33317382．太网光交换机33304223．光信号转换器34165824．连接方式3417246监控机3510899控制台3614188功能3623334操作方式367191后台监视器3629720电务维修机37AD*计算机联锁系统简介TYJL-AD*型计算机联锁系统为中国铁道科学研究院引进日本日立公司的计算机联锁系统，按照我国铁路信号的技术需求自行开发应用软件，并与日立公司精心合作、共同研制的容错计算机联锁控制系统。该系统具有平安性、可靠性极高的平安数据传输网络，除可以实现单个车站的联锁控制外，也可实现多个车站联锁的远距离集中控制。系统概述简述 为了表述方便，首先做如下定义：FC*：Fail-safeCpu-unitwithe*tendability〔可扩展的故障平安的CPU单元〕FFC：F-businterFaceController〔F总线接口控制器〕FDI：Fail-safeDigitalInput〔故障平安的数字输入设备〕FDO：Fail-safeDigitalOutput〔故障平安的数字输出设备〕TYJL-AD*联锁系统的联锁机是基于日立的AD*1000联锁系统开发而成。AD*1000是日立公司最新开发的一套铁路专用的联锁系统，在联锁主机FC*、扩展机笼FFC的CPU板上都采用时钟同步的双CPU进展逻辑运算，运算结果一致才能进展控制命令的输出，有更高的可靠性和平安性。TYJL-AD*联锁系统采用了AD*1000系统的所有硬件和专用的软件平台，继承了所有优点。结合我国铁路的实际情况，我们与日立合作开发了整套新型的联锁系统。目前来说，我国主要有三种不同的联锁制式，分别为：〔1〕双机热备式；〔2〕三取二式；〔3〕2乘2取2式。TYJL-AD*就属于2乘2取2制式TYJL-AD*型容错计算机联锁系统的系统构造，有四个组成局部〔如图：TYJL-AD*型容错计算机联锁系统组成示意图〕：容错联锁机、上位机、维修机、配电柜〔为系统提供所需的各种电源，图中未标出〕。系统构造容错联锁机局部：联锁机是车站计算机联锁系统中的核心局部。它主要对现场设备的信息进展采集，然后根据联锁程序进展逻辑运算，并根据不同要求进展驱动输出。同时它承受从监控机发送来的命令，并把现场的状态传递给监控机。监控机局部：监控机也称上位机，主要完成人机接口〔图形显示、命令下达〕功能和高可靠高平安的与联锁机之间的信息交换。并和电务维修机进展信息交换。电务维修机局部：与监控机交换信息，实时再现站场图形、车务操作和系统状态〔I/O状态和模块工作状态〕，当系统发生故障时发出音响报警提示，同时在后台完成对系统操作、系统运行、系统故障的记录〔一个月围〕、对以上记录可进展查询、图形再现及打印。维修机提供接口与微机监测系统、远程诊断系统、调度监视系统等系统进展数据交换综合配电局部：为系统的各个局部提供稳定的各种可靠的电源。详见配电柜的说明图纸。远程控制中心：目前远程诊断系统以拔号的网络方式与联锁系统的电务维修机联网，可实时显示站场图形、车务操作、系统状态〔I/O状态、模块工作状态〕，并可获取联锁系统一个月时间围的所有记录。系统构造如图一.综合柜系统描述综合柜由监视控制系统和电源系统构成。机柜第二层是监控机A，第三层是监控机B。第四层是光交换机，第五层是24V电源和TB1线排，第六层是配电箱控制开关和TB2线排，第七层是不连续电源UPS-A，第八层是不连续电源UPS-B，第九层是隔离变压器和地线汇流排。下列图为综合柜的前视图和后视图。配电局部为了使整个系统的电源布置有序和合理设计，设置配电箱。配电箱由不连续电源UPS、变压器和配电箱控制开关三局部构成。注：K1：I路电源输入开关K2：II路电源输入开关K3：UPS-A工作/检修选择开关K4：UPS-B工作/检修选择开关K5：监控A机开关K6：控制台电源选择开关K7：监控B机开关不连续电源不连续电源〔UPS〕：两个。两个UPS分别给I、II系供电。大小：中等站一般配置为2000W。根据具体扩展柜的数量考虑，如果正常运行超过UPS负载的50%，可以更换较大容量的UPS。作用：提高系统的稳定性和断电情况下不连续运行。使用：负载不能超过容量的60%。负载可以看UPS的面板指示灯。在上电时需按压开机按钮，输入断电后要UPS时需按住关机钮5S直到UPS的风扇停顿转动。故障检修：在配电箱上设置了UPS的控制开关，两个UPS各设开关。开关分工作和检修两个状态。UPS在无故障的情况下要求把开关设置在工作状态，这样可以起到整流和断电保护的作用。UPS在故障时需要人工扳动到检修的状态，这样电源屏就可以直接给系统供电。故障的UPS这时可以脱离检修。隔离变压器AD*联锁机运行需要AC100V电源，并且联锁机机笼要求浮空设计，故设置隔离变压器。位置：综合柜的最底部，从机柜后面看定义左侧的为隔离变压器A，右侧的为隔离变压器B,所有站统一配置，便于维护。配置：每套联锁系统2个，变压器A给I系供电，变压器B给II系供电电源来源：变压器A由UPSA供电，变压器B由UPSB供电。电压：输入~220V，输出~100V作用：1.调压。把~220V转换成联锁机的100V。2．隔离：减少综合柜对联锁柜的干扰。连接：输入由对应的联锁机空气开关接入，输出两根线到联锁机，不接地线，这点要注意。图1：隔离变压器A的接线图图2：隔离变压器B的接线图其中：TB*1线排和TB*2线排在联锁机柜的底层。隔离变压器采集驱动局部需要单独设置的DC24V电源。24V采用插接式模块电源，便于更换。模块电源上设测试孔。安装位置：综合柜交换机下方固定位置。配置：每套联锁系统2个输入：AC100V输出：DC24V电源来源：隔离变压器。24V电源给I/O板供电，在I/O板输出多时电流较大。24V电源的输出在TB1线排处合并为IO+,IO-。一台24V电源故障不影响工作。每个24V电源设有一个状态继电器，状态继电器的在联锁机有固定的采集位置。当电源故障时，控制台上给出报警提示。下列图为联锁机柜底部的两个线排TB*1线排和TB*2线排的配线图。上面的1-1，2-1，4-1，5-1，6-1为机柜部配线。系统上电检查设备状态良好并满足使用要求，接通电源屏电源。确认联锁机每个机笼上的电源供电板上的Poweron指示灯点亮。注意：所有板卡均不能带电插拔，请勿带电操。-.z.-.z.联锁机1．系统描述联锁机采用日本日立公司成熟的二乘二取二计算机系统，包括FC*机笼、FFC机笼、I/O板在全部进口。FC*采用时钟级同步方式。切换采用整机切换，每天定时切换一次。联锁机有五种工作状态：A、B两系均不工作、A、B两系中只有一系工作和双系联机同步工作。作为A、B联锁机来说有单机工作、脱机、联机同步三种状态，其中由脱机到同步大约需要1分钟时间。系统启动时，先上电的一系〔A系或B系〕定义为主机，先进入工作状态，其次上电的联锁机为备机，与主机通信自动联机，实现同步工作。在联机同步时A、B联锁机处于完全一样的工作状态，实无主、备之分。如主机出现故障，自动停顿与FFC的通信，此时备机自动升为主机工作，原主机则处于脱机状态。必须在修复故障，确认机器工作正常后重新开机，原主机作为备机，转入联机状态，恢复主备机通信，待双机的管理状态完全一致时备机与主机联机同步工作，转入热备状态。此时原备机仍作为主机工作，不再切换到原主机，将一直保持至本机故障或人工切换倒机为止。A、B机的自动切换和人工倒机，均不影响系统的正常工作。两台监控机与联锁机通信都不正常时同步态的联锁机将脱机。1．1 功能概述⑴实现与监控机的通讯调度。⑵实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进路选路、确选、锁闭，发出开放信号和动作道岔的控制命令。⑶采集现场信号设备状态，如轨道状态，道岔表示状态，信号机状态等。⑷输出控制命令，直接输出-24V电压至偏极继电器线圈，控制动作现场设备。1．2 联锁机根本硬件组成联锁机包括两局部：总线层和FFC层。每个联锁机机柜能容纳三个机笼，当FFC机笼超过两个时，需要扩展联锁机柜。如下图，联锁机柜第一层是总线层，有两个FC*机笼，左侧是I系，右侧是II系，两系不共用母板，相互独立。第二层以下是FFC层。扩展柜无FC*层，全部是FFC层。每套联锁机有两系组成，每系的总线层包括电源模块、处理器FC*、通信板ETH和必要的I/O扩展板SIO-D。每个板子都插在机笼反面的母板上，由母板提供板子的工作电源，并且CPU板通过母板监控机笼中其余电路板的工作。与监控机之间采用以太网通信，槽位3上的以太网通信板与监控机完成通信功能。两系之间通信由FC*完成。1．3 总线层配置图FC*主备通信FC*主备通信槽4为Ethernet预留槽5—8为SIO-D，可接IO控制单元FFC的数量为6块〔FC*可接两块〕。总线层的外部接口全部在面板上。所有连线都在面板上连接。1．4 FFC机笼I/O板的配置每个FFC机笼的容量是12块I/O板，I系和II系分别6块，间隔排列。I/O板在软件操作平台种固定位置后下载到FC*中，不需要跳线设置。位置和数量必须按照要求配置，否则将影响FC*运行。I/O板的布置尽量采用每层固定采集或驱动的原则，尽量减少穿插使用。如下列图所示，左侧为I系的电源和FFC，右侧为II系的电源和FFC。下列图是以采集板FDI为例的前视图。2．FC*硬件说明2．1 系统规格概念：FC*是联锁机的CPU,完成联锁逻辑运算。FC*:Fail-safeCpu-unitwithe*tendability可扩展的故障平安CPU单元型号：FC*000每个FC*有双处理器，可以提高系统的可靠性。序号工程要求1环境温度0℃to55湿度95%RH以下2尺寸118.57(W),253(H),39.0(D)3电压VCC+3.3V±5%+5.0V±5%4输入输出系统总线･R600总线维护用的串口〔CONSOL〕･8针连接口･RS-232C･异步通信/8位数据/1个停顿位/无奇偶校验通信速度28.8kbps以太网端口〔EPORT〕･RJ-45･10BASE-T两系间通信〔3〕･26针连接口･RS-485/绝缘/HDLC高级数据链路控制･数据长度1字节/1.5kbyte(可自定义)･通信速度10Mbps/全双工･双系FC*控制功能･同步控制/复位控制/WDT监视･最长的电缆长度1m(屏蔽电缆)与FFC通信[1/2]･10针连接口･RS-485/绝缘/HDLC高级数据链路控制･数据长度1字节/1.5kbyte(可自定义)･通信速度1Mbps/全双工･每个口与FFC一对一连接･通信中断时FFC复位･最长的电缆长度5m(屏蔽电缆运行状态的监视[DO]･动态连接2针･24V/100mA･绝缘･最长的电缆长度5m5开关RUN/STOP･开场/停顿SREQ･仿真DIPSW1･8位/对应用程序开放.6LED指示器RUN･主系：绿；从系：黄ERR红･硬件错误STBY绿･停顿LINK绿･连接建立TR绿･EPORT在传输[T*DA/T*DB]绿･向FFC发送数据[R*DA/R*DB]绿･从FFC接收数据7双CPU参数CPU･32位RISC处理器〔SH4：SH7751〕*2存･主存/64MB/SDRAM･无电池･有写保护功能･无存检测功能FLASHROM･非易失存储器/8MB/FROM･可擦写･高64K可写保护.8单独的RAMC/M8MB的SRAM9电压校验･AC500V1minute10操作系统CPMS11系统反映时间程序下载･大约30秒(从EPORT到FLASHROM)･大约5秒(从Systembus到C/M8MB)开机･大约10秒2．2 LED指示灯含义序号状态RUNERRSTBY1开场启动绿闪灭灯绿闪2初始化过程中黄闪灭灯绿闪3启动时异常绿闪或黄闪红闪灭灯4主系工作绿灯灭灯灭灯5从系工作黄灯灭灯灭灯6仿真模式黄灯灭灯绿闪7控制待机绿闪灭灯灭灯8停顿处理中灭灯红闪灭灯9停顿灭灯红灯灭灯2.3FC*面板定义2．4 FC*与FFC连接说明3．联锁机以太网卡说明3．1 以太网卡规格标准：R600-M总线/Ethernet[IEEE802.3]型号:ETH2特征：TCP/IP协议每块以太网卡双MAC地址，双通道双网卡可以提高通信速度3．2 配置和构造3．2．1系统配置3．2．2以太网卡的构造图3．2．3板面图3．3 指示灯含义名称分类颜色含义RUN绿指示为运行状态ERR红指示为错误状态T*DA绿1口有发送的数据R*DA绿1口有承受的数据LNKA绿1口建立连接T*DB绿2口有发送的数据R*DB绿2口有承受的数据LNKB绿2口建立连接3．4 跳线设置I系II系其他/每位含义JP系统要求SW111：自动传递/否2：100BASE/10BASE3：全双工/半双工4：预留/使用25：自动传递/否6：100BASE/10BASE7：全双工/半双工8：预留/使用SW2站号设置0~2553．5 连接口定义名称针分配1/2序号信号方向功能平面图1T*+ETH2→发送数据2T*—ETH2→发送数据3R*+ETH2←接收数据4NC5NC6R*—ETH2←接收数据7NC8NC电压要求直流5V，围：5V±5%4．IO扩展板SIO-D说明SIO是智能的串行通行设备，插接在CPU层R600母板上。当需要扩展两个以上FFC机笼时用到SIO。和FFC间采用RS485连接，全双工方式。连接口针定义针号信号名功能1SG信号地〔浮空〕2SG信号地〔浮空〕3T*L2Y发送〔+〕4T*L2Z发送〔--〕5SG信号地〔浮空〕6SG信号地〔浮空〕7R*L2Y接收〔+〕8R*L2Z接收〔--〕9SG信号地〔浮空〕10SG信号地〔浮空〕5．FFC电源模块说明型号：APW000参数指标：温度：动作时：-10~+60度非动作时：-20~+70度冷却方式：自然冷却输入电压允许围：AC80V~132V输入电流允许围：最大3.6A输出电压：+5.0V电压变动率：3%最大输出电流：20A电源具备过电压保护、过电流保护、缺乏电压切断输出的功能。1．过电压保护检出值：5.6~7.0V检测时间：<1S结果：停顿输出2．过电流保护检出值：>21A检测时间：<1S结果：停顿输出3．缺乏电压检出值：3.0V~4.3V检测时间：<1S结果：停顿输出2-1：电源正常工作时，绿灯2-2：过电压、过电流时，红灯2-3：调整直流5V输出电压2-4：直流5V确认端子2-5：0V基准电压端子2-6：输出电压低时报警接点，暂时不用。2-7：输入电压直流100V。其中：LG-地线。6．FFC电源模块说明型号：LPJ001参数指标：同APW0002-3：调整直流12V输出电压2-4：调整直流5V输出电压2-5：调整直流3.3V输出电压2-6，2-7，2-8：测试孔7．IO总线控制器FFC说明FFC：F总线控制器FFC有双处理器SH-2，它的作用是控制IO板。可以应用在单系中，也可以用在可靠性更高的双系中。序号工程描述1环境温度0℃～55湿度95％RH以下2尺寸225.04(D)×261.85(H)×20.32(W)[4HP]3电压VCC+5.0V±5％4输入输出系统总线F总线，96针维护用的以太网口[CONSOL]袖珍式的8针接口RS-232C异步通信/数据长度8bits/停顿位1bit/无奇偶校验通信速度28.8kbps与FC*通信[1]･10针连接口･RS-485/绝缘/串行连接･数据长度128字节･通信速度1.5Mbps/全双工･每个口与FC*一对一连接･通信中断时FFC复位最长的电缆长度5m(屏蔽电缆与另一系FFC通信[2]･16针连接口･RS-485/绝缘/HDLC高级数据链路控制･数据长度1字节/1.5kbyte(可自定义)･通信速度10Mbps/全双工･双系FC*控制功能･WDT监视･最长的电缆长度1m(屏蔽电缆)5开关RESET复位重启6LEDRUN主系：绿从系：黄ERR红灯，硬件故障T*D与FC*发送R*D与FC*接收7双处理器MPU32位RISC处理器〔SH2：SH7045〕*2FBC双总线比拟模式M/M主存2MB/SRAM/1BANK无电池有写保护功能8FLMFROM4MB，可反复擦写1000次9反映时间开机10S采集板〔FDI)采集采用的是二取二平安智能I/O模块，主要负责联锁运算所需的信息采集，包括平安智能采集模块。每块采集板为48路采集模块，采集板具有完善的自诊断功能，系统周期性检测采集回路正确与否，任意一路采集回路故障均可及时检出。可以通过面板指示灯判断其工作是否正常。在正常运行时，采集板前面板上的RUN灯、IN1灯、IN2灯、IN3灯，这4个灯应该点绿灯。灯故障时，采集的前面板上的ERR灯亮红灯。驱动板(FDO)驱动板采用的是二取二平安智能I/O模块，主要负责联锁命令的执行，包括平安智能驱动模块。每块驱动板为32路驱动模块。驱动板具有完善的自诊断功能，系统周期性检测驱动回路正确与否，任意一路驱动回路故障均可及时检出。可以通过面板指示灯判断其工作是否正常。在正常运行时，驱动板前面板上的RUN灯点绿，主控板的OUT灯亮绿灯，备板的OUT灯亮黄灯。灯故障时，驱动板的前面板上的ERR灯亮红灯。光纤通信1．简述为保证联锁机FC*机笼对悬空，防止监控机及其他设备对联锁机的信号干扰。采用光纤通信系统方式将监控机与FC*机笼隔离。2．太网光交换机采用芯惠通公司生产的JetNet以太网光交换机。配置：每套联锁系统需要2个光交换机，每个光交换机有3个电口，1个光口。安装位置：综合柜监控机B下方两个。供电来源：两个UPS的输出，~220V。防止当一个UPS断电时交换机断电。输入电压：直流24V，有专用变压器交换机变压器：每个光交换机有两个电源输入接口，所以每个光交换机可以有两个光交换机变压器中的任何一个供电。变压器电源(~220V)由相应的监控机空气开关输出。3．光信号转换器光电信号转换器，又称光猫。型号：JetCon1301。配置：每套联锁系统需要2个光电信号转换器，每个JetCon1301有1个10/100Base-T*口转1个100Base-F*

Fast口的工业级光电信号转换器。安装位置：联锁机柜底层反面。供电来源：对应隔离变压器输出的AC100V。光电信号转换器A对应隔离变压器A.输入电压：直流24V，有专用变压器传输距离：JetCon

1301

光口支持多模SC接口最大传输距离2km，单模SC接口最大传输距离30km。布置：联锁机下部，在机柜后面从右向左依次是A、B。每个交换机有独立的电源变压器。下列图为电源变压器的配线图。4．连接方式监控机、维修机连接到综合柜光交换机以太网口，综合柜光交换机和联锁机光电信号转换器是通过两芯光缆连接，光缆连接时要穿插，即一个光交换机的T*对应另一个光交换机的R*。11122T* R*R*R* R*T*以太网连接方式如下列图所示：注：1、图中黄色的线为多模光纤，灰色的线为以太网线。2、交换机光口不能进入灰尘，光纤拔出时要用橡胶塞塞住，不用的光口也要用橡胶塞塞住。光纤通过地板下方时要作好防护措施，以免损伤。监控机在TYJL-AD*容错计算机联锁系统中，监控机主要功能是实现人机对话，操作人员利用鼠标进展操作，办理接发车进路、调车进路等作业。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，联锁机根据监控机发来的命令，经过联锁运算把站场进路状态信息发送给上位机，并且在监视器上表现出来。提供车务操作人员分析现场情况。监控机正面：监控机反面：控制台功能显示站场状态，承受操作命令。也称MMI，将站场表示、进路状态、操作结果用彩色监视器显示给操作人员