城市轨道交通联锁系统维护（第2版）项目4任务1复习思考题及答案

项目4任务1复习思考题及答案1.TYJL-II型计算机系统由哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？答：TYJL－Ⅱ型计算机联锁系统结构框图如图4-1所示。系统（不包括室外设备）可划分为三个层次：（1）监视控制系统层。该层主要由监视控制机（简称监控机）和控制台组成。监控机是系统实现人机对话的计算机，控制台包括鼠标等输入设备和显示器、音响等输出设备。（2）主控系统层。该层是系统的核心层，主要由联锁机、执表机组成。联锁机是用于联锁运算的计算机，兼执表机的功能；执表机与联锁机、接口系统联系，实现采集信息与控制命令的处理及传输。（3）接口系统层该层主要由采集结合电路、动态驱动设备和继电控制电路组成。在该系统中，联锁总线是联锁机、执表机、监控机之间交换与安全有关信息的通道，采用ARCNET通信网；局域网是监控机、维修机、微机监测系统以及其他计算机系统之间相互交换信息的通道，采用以太网。图4－1TYJL－Ⅱ型计算机联锁系统结构框图2.监控机由那些功能模板组成？各种模板的作用是什么？答：监控系统主要由监控机(又称上位机)和控制台组成。监控机是监控系统的核心，一般放置在联锁机房内的微机桌上，通过引出的视频线、鼠标线、数字化仪线和语音线(通常不超过50米长)与值班员控制室内的控制台相连。监控机采用标准的通用工业控制计算机，其一般配置：①主机板，低功耗无风扇CPU，主频不低于233MHZ，内存容量不低于128MB，三英寸软盘驱动器1个，容量大于20GB的硬盘。②两个RS－232C(串行通信接口)，一个并行口，17英寸CRT，全ASCII键和中文输入键盘；两个RS－232C用来连接鼠标的串行接口。③12槽无源PC总线母板。④两块ARCNET通信网络卡，用以与联锁机通信。⑤一块以太网卡，用以主、备上位机之间及与维修机等的通信。⑥多屏VGA显示图卡，提供车站值班员用CRT的图像显示。⑦语音声卡，提供控制台的语音提示和音响。⑧电子盘，实现监控机程序的固化。监控机安装在计算机房的综合柜中或计算机桌子上，通过引出的视频线、鼠标线和语音线与车站值班员控制室内的控制台相连。3.联锁机由哪些功能模板组成？各种模板的作用是什么？答：现在用的绝大部分系统采用的是STD总线标准的工业控制计算机，其基本组成如下：a.STD5093微处理器板STD5093为386级别的工控专用CPU板，最新系统则采用APCI5093板（该板上有ARCNET通信口，用于主、备机通信）。b.AS－1指示报警板机柜上的指示灯和蜂鸣器的控制板。c.APCI5656型ARCNET通信板联锁机插两块，一块用于主、备机通信；一块用于与监控机和执表机通信；执表机插一块。d.STDl604I／O接口板用以控制采集总线和驱动总线。板上共有8个I/O端口地址，每个端口地址有8位输入和输出，每块板均有不同的地址，根据板上的短路跳接线的位置来设定（最新系统中采用的APCI5314，无需在板上设置地址）。每个端口的输出命令均可回读，可用来检查其输出信息的正确性，检查有误时，CPU立即执行停机命令，禁止对总线的一切操作，切断输出电源确保系统安全。4.普通的联锁机柜有哪几层？每一层的作用是什么？答：普通型联锁机柜的结构框图如图4-3所示。由上到下依次可分为电源层、计算机层、采集层、采集零层、驱动层、驱动零层、通信总线切换层。图4－3普通型联锁机柜的结构框图（1）电源层主要由电源指示面板、采集电源、驱动电源和计算机电源组成。采集电源的工作电压为12±1V，该电源用于采集板对继电器接点信息的采集，采集回线的电压就由该电源提供。驱动电源的工作电压为12±1V，该电源用于驱动板送驱动信息给动态继电器(或动态驱动组合)，驱动回线的电压就由该电源提供。计算机电源的工作电压为5±0.2V，该电源为计算机层所有电路板和采集板、驱动板的工作电源，它的故障可能会导致机器死机。它还提供±12V电源用于调试设备使用。（2）计算机层现在用的绝大部分系统采用的是STD总线标准的工业控制计算机，其基本组成如下：a.STD5093微处理器板STD5093为386级别的工控专用CPU板，最新系统则采用APCI5093板（该板上有ARCNET通信口，用于主、备机通信）。b.AS－1指示报警板机柜上的指示灯和蜂鸣器的控制板。c.APCI5656型ARCNET通信板联锁机插两块，一块用于主、备机通信；一块用于与监控机和执表机通信；执表机插一块。d.STDl604I／O接口板用以控制采集总线和驱动总线。板上共有8个I/O端口地址，每个端口地址有8位输入和输出，每块板均有不同的地址，根据板上的短路跳接线的位置来设定（最新系统中采用的APCI5314，无需在板上设置地址）。每个端口的输出命令均可回读，可用来检查其输出信息的正确性，检查有误时，CPU立即执行停机命令，禁止对总线的一切操作，切断输出电源确保系统安全。（3）采集层采集层主要由采集机笼、采集板以及与计算机层和电源层联系的I/O总线、电源线及相应的接插件等组成。（4）驱动层驱动层的结构与采集层的非常相似，主要由驱动机笼、驱动板以及与计算机层和电源层联系的I/O总线、电源线及相应的接插件等组成。（5）零层零层位于机柜最下层，主控系统最为重要的连接线缆从这里引入和引出。上面装有联锁总线切换盒、零层端子和接地端子等。联锁总线切换盒上装有A、B两条总线的两组共6个接插端口，联锁机上还另有一个用于主备机通信的独立插口，盒内装有总线切换板。联锁机、执表机和监控机之间通过屏蔽电缆的插接连通总线。零层端子分01、02两个，01零层端子主要是电源配线，02零层端子主要是切换校核电路的配线，该端子不能随便拔出，以免影响主备机的切换校核。5.分别说明信息采集板和输出驱动板的结构特点及工作原理？（1）信息采集板反应现场设备状态的继电器接点信息输入到采集板中，然后供微处理机读取。采集板单元电路图如图4－6所示。图4－6采集板单元电路图信息采集时，微处理机首先向采集单元选通端（控制光耦H2）输出0、1交替变化的脉冲信息，然后从数据输出端（光耦H1）读取信息。若收到的是脉冲信息，判GJ吸起；否则，判GJ落下。由此可见，微处理机只有收到脉冲信息时，才视为有效信号，而电路中任何元器件故障均导致固定的“0”或“1”输出，软件判断固定的“0”、“1”信息无效，此信息导向安全侧。因此，该电路为故障—安全动态电路。电路中指示灯H是为了便于系统维护而设的，引到采集板的小面板上，当表示继电器吸起时，对应的指示灯亮红灯。由机柜电源层送出的采集电源在机械室各继电器架之间环接，称之为采集回线。采集回线送出采集电源至各个继电器的接点，当接点闭合时即经其至相应采集板的输入端，以动态脉冲的方式经I/O板交CPU识别处理。当电路中任何元器件故障均导致固定状态的输入时，由软件将其作为安全侧信息“0”处理。（2）输出驱动板驱动板单元电路如图4-7所示。图4-7驱动板单元电路图驱动板单元电路用来记录控制命令已从微处理机输出。微处理机以动态脉冲方式输出控制命令，脉冲控制信息使光电耦合器H2和H1动态工作，A8端有反向脉冲信号产生。同时，采取反馈校验方法，将反向脉冲信息回读到微处理机。电路中发光二极管F固定在小面板上，当有动态脉冲输出时，发光管闪烁。若发光管灭灯或者亮稳定灯光，则表示无动态命令输出。6.画图说明双输入动态继电器各端子作用，其局部电源是怎样获得的？图4-8双输入动态继电器符号如图4-8所示，圆和圆内的矩形方波表示该继电器为一动态继电器。局部电源DKZ、DKF由专用稳压电源WKZ、WKF集中供电。端子73、83和端子72、82代表两路独立的控制输入口，联锁机或执表机输出的控制命令经由该口驱动动态继电器。一般地讲，73、72端为驱动回线（12V），83、82端为驱动信号线。双输入继电器中的两个驱动口哪一口驱动有效是由局部电源的极性决定的。当局部电源52为+，62为-时，端口73、83驱动有效，输入控制信号使动态继电器励磁吸起。此时端口72、82驱动无效，即使加上控制信号，也不能使动态继电器吸起。当局部电源62为+，52为-时，72、82端口驱动有效，而73、83驱动无效。利用双输入继电器这一极性交叉驱动方式，使得它作为控制输出接口，特别适用于主备双机系统中。通常设定73、83端口分配给A机；72、82端口分配给B机。这样，一旦当主机发生故障时，通过切换继电器，自动改变动态继电器局部电源极性，使得连接备机的端口驱动有效，接管主机继续控制现场设备，从而保证信号设备动作的连续性，不致中断行车作业。7.画图说明动态继电器的工作原理。动态继电器工作原理图如图4-9所示。图4-9动态继电器工作原理关于动态继电器的工作原理，在前面的章节已经阐述过。这里介绍动态继电器的几种结构：a.继电器结构。这种结构的动态继电器是把图4-9中虚线框内的电子电路固定在电子线路板上，该板固定在偏激继电器内。b.驱动盒+偏极继电器结构。每个驱动盒内安装4套图4-9中虚线框内的电子电路，对应驱动四个偏极继电器工作。c.动态柜+偏极继电器结构。图4-9虚线框内的电子电路安装在动态柜内的动态控制板上，而动态柜安装在计算机房内。每块动态控制板上有8个控制单元，共可控制8个偏极继电器动作。8.至少写出10个用于采集的继电器名称。答：LXJ、DXJ、SJ、YXJ、TXJ、DJ、2DJ、DBJ、FBJ、GJ9.至少写出8个用于驱动的继电器名称。答：LXJ、ZXJ、TXJ、SFJ、YXJ、SJ、DCJ、FCJ10.联锁机双机切换有哪几种控制方式？自动切换的条件是什么？答：人工切换与自动切换，人工高于自动切换。把切换手柄QHSB转到“自动”位置。此时，双机切换是由系统根据故障检测结果自动进行的。双机切换的条件如下：①主机定时向备机发送信息，主要内容为主机发出的信号控制命令，备机将此信息与备机的控制命令进行比较，如一致，则双机保持在热备同步状态，如不一致且备机命令多于主机，表明主机由于某种故障而停止输出控制命令，这时由备机发动切换，备机升为主机工作，继续向现场设备发送控制命令，原主机转入脱机状态，若主机命令多于备机命令，则备机自动脱机，等待查明原因。②双机间的通信是由备机向主机进行呼叫和接收应答，若通信中断，有两种情况，一是主机死机，不应答；二是通信本身中断，备机接收不到主机的信息，此时同步热备机认为主机出现故障，发动切换，备机升为主机工作。11.试述联锁机双机自动切换的过程。答：为了实现在故障时使系统能自动进行倒机，在切换控制电路中，设有A、B机热备切换继电器（AQHJ和BQHJ），如图4-16所示。AQHJ和BQHJ选用JWXC－1700型继电器，分别由联锁A机和联锁B机第一块驱动板的第二、三位输出的切换控制命令控制驱动。为了保证安全，AQHJ和BQHJ继电器只是在切换期间才使它们励磁吸起，平时都处在落下状态。在正常情况下，AQHJ和BQHJ均处于落下状态，LQHJ由自闭电路保持在吸起状态，A机处于工作机位置。若在这种情况下，A机发生故障，那么A机通知B机切换，这时B机输出切换控制命令，使BQHJ吸起，切断LQHJ自闭电路，LQHJ失磁落下，机柜内的切换继电器接点将B机接入A总线，B机升为工作机。待倒机过程结束，B机使BQHJ失磁落下，此时，LQHJ仍保持在落下状态。同样，当B机发生故障时，由B机通知A机进行切换倒机，A机输出切换控制命令，使LQHJ吸起并自闭，A机又升为工作机。在完成双机倒换后，AQHJ恢复失磁落下状态。需要指出的是，刚开机时，由于A、B机的切换继电器都不工作，LQHJ处于落下状态，此时B机为工作机，A机为备机。若想把A机设置为工作机，需要用切换手柄将系统人工切换成A机工作，B机备用。12.TYJL-II型计算机系统有哪4条信息通道？答：对于整个计算机联锁系统来说，联锁机的CPU板是控制核心，所有信息都要汇集在这里，所有信息都要从这里送出。综合前面学过的知识，我们按照信息的流向，来理清设备之间的硬件连接关系。（1）采集信息输入通道组合架上继电器的接点条件→组合架侧面端子板→接口架→电缆→计算机房联锁机柜采集零层→采集母板（采集板）→120HI/O总线→计算机层1604I/O板（用于采集）→STD总线→联锁机CPU板。（2）控制命令输出通道联锁机CPU板→STD总线→1604I/O板（用于驱动）→110HI/O总线→驱动母板（驱动板）→驱动零层→电缆→接口架→组合架侧面端子板→驱动盒→偏极继电器。（3）操作命令输入通道鼠标信息→切换板（分成两路）→线缆→监控A机、B机的串行接口板→ PC总线→监控机CPU板→PC总线→通信板→线缆（联锁总线）→联锁机柜零层→线缆（联锁总线）→计算机层通信板→STD总线→联锁机CPU板（4）表示信息输出通道联锁机CPU板→STD总线→通信板→线缆→联锁机柜零层→线缆（联锁总线）→监控A机、B机的通信板→PC总线→监控机CPU板→PC总线→视频板、语音板→线缆→切换板→线缆→控制台的显示器、音箱。计