專利名稱：一種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，尤其涉及鐵路車站信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
采用雙機(jī)熱備式冗余結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是公知的，該系統(tǒng)被用于提供高的系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和在意外情況下提供抵抗災(zāi)難的能力。這種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)之一是鐵路交通行業(yè)所使用的鐵路車站信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)被用于從鐵路車站收集各種信息，根據(jù)采集到的信息執(zhí)行有關(guān)的調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站設(shè)備控制和列車調(diào)度的故障安全。
現(xiàn)有的鐵路車站信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)具有輸入采集單元和輸出控制單元，分別用于采集鐵路車站的各種信息和根據(jù)所采集到的信息輸出控制信號(hào)控制相應(yīng)的設(shè)備，以便完成鐵路車站的調(diào)度管理工作?，F(xiàn)有的輸入輸出采集單元通常采用計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線連接(諸如PC總線、STD總線、VME總線等)，由總線上的電平信號(hào)直接控制輸入輸出電路，達(dá)到采集數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)設(shè)備的目的，總線信號(hào)容易受周圍環(huán)境的干擾，無法保證高的正確性和可靠性。輸入輸出分機(jī)無自檢測(cè)手段，不能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和分機(jī)之間的通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，該系統(tǒng)的某些設(shè)計(jì)思想能夠克服上面所述的現(xiàn)有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的缺陷。
DS6-11型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用具有高可靠性的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、嵌入式CPU控制系統(tǒng)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)構(gòu)成多機(jī)分布式控制系統(tǒng)。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)包括控制臺(tái)子系統(tǒng)、聯(lián)鎖機(jī)子系統(tǒng)、輸入子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)以及連接各個(gè)子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)。其中，輸入子系統(tǒng)和輸出子系統(tǒng)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)采集和設(shè)備驅(qū)動(dòng)，它們通過網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)與聯(lián)鎖機(jī)子系統(tǒng)連接起來，將采集數(shù)據(jù)向上傳輸，接受計(jì)算得出的控制結(jié)果并加以執(zhí)行；聯(lián)鎖機(jī)子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它運(yùn)行的聯(lián)鎖軟件對(duì)整個(gè)站場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算，根據(jù)故障一安全的原則發(fā)出各種控制命令；控制臺(tái)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人機(jī)交互；而監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)則對(duì)整個(gè)站場(chǎng)數(shù)據(jù)和人工操作進(jìn)行記錄和回放。
整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1“DS6-11型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖硬件系統(tǒng)構(gòu)成圖”所示。其中控制臺(tái)子系統(tǒng)、聯(lián)鎖機(jī)子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)采用的計(jì)算機(jī)為PC總線工業(yè)控制微機(jī)；輸入子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)采用的是PC104總線嵌入式工業(yè)控制微機(jī)，機(jī)箱和電源為整體結(jié)構(gòu)，具有良好的適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的能力和抗干擾性能。各個(gè)子系統(tǒng)通過多層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，其中上層網(wǎng)由ARCNET雙網(wǎng)構(gòu)成，負(fù)責(zé)各種運(yùn)算數(shù)據(jù)的共享，連接有聯(lián)鎖A機(jī)、聯(lián)鎖B機(jī)、控顯A機(jī)、控顯B機(jī)和監(jiān)測(cè)機(jī)；下層網(wǎng)由兩個(gè)分別獨(dú)立的雙冗余CAN網(wǎng)構(gòu)成，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)的上傳和控制命令的下載，連接聯(lián)鎖A(或B)機(jī)、輸入A(或B)分機(jī)和輸出A(或B)分機(jī)，CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)采用光纜。
本發(fā)明的聯(lián)鎖子系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)構(gòu)成，簡(jiǎn)稱為聯(lián)鎖機(jī)，分為A機(jī)和B機(jī)構(gòu)成雙機(jī)熱備形式。聯(lián)鎖機(jī)通過下層CAN網(wǎng)絡(luò)與輸入子系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，取得輸入子系統(tǒng)采集的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)；通過上層ARCNET網(wǎng)接收控制臺(tái)子系統(tǒng)發(fā)來的人機(jī)界面的操作命令，進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算，產(chǎn)生輸出命令；通過下層CAN網(wǎng)絡(luò)與輸出子系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，由輸出子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)繼電器，實(shí)現(xiàn)對(duì)道岔和信號(hào)機(jī)及速度編碼繼電器的控制。
控制臺(tái)子系統(tǒng)由兩臺(tái)冗余的控制顯示計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱控顯機(jī))、行車控制臺(tái)、站場(chǎng)顯示設(shè)備、控顯轉(zhuǎn)換箱組成，控顯機(jī)通過ARCNET冗余網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)鎖機(jī)和監(jiān)控機(jī)進(jìn)行通信，向聯(lián)鎖機(jī)發(fā)送控制臺(tái)操作命令，從聯(lián)鎖機(jī)接收站場(chǎng)設(shè)備信息、進(jìn)路狀態(tài)、操作提示和報(bào)警等信息，并驅(qū)動(dòng)圖形顯示器顯示相關(guān)信息，同時(shí)將按鈕操作信息發(fā)送給監(jiān)測(cè)分機(jī)，用于監(jiān)測(cè)和記錄。控顯轉(zhuǎn)換箱將兩臺(tái)控顯機(jī)輸出的視頻、鼠標(biāo)、語音線轉(zhuǎn)送到控制室的行車控制臺(tái)和站場(chǎng)顯示設(shè)備上，并根據(jù)控顯機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)在它們之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。
監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)起著記錄、打印信號(hào)設(shè)備開關(guān)量的變化信息的作用，以便為維修人員提供幫助。監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)分機(jī)和打印機(jī)。監(jiān)測(cè)分機(jī)通過上層的ARCNET網(wǎng)絡(luò)通信從控顯機(jī)接收按鈕操作信息，從聯(lián)鎖機(jī)接收信號(hào)設(shè)備狀態(tài)、系統(tǒng)輸出命令、輸入輸出端口狀態(tài)、系統(tǒng)故障報(bào)警信息等。監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)還可以通過以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)與調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)聯(lián)機(jī)通信，在調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)各站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的運(yùn)行狀況監(jiān)視。
對(duì)比于其它相對(duì)成熟的應(yīng)用，整個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在輸入輸出子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作方式和網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)上進(jìn)行了很大的改進(jìn)。這一點(diǎn)在權(quán)力要求中有所強(qiáng)調(diào)。
網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)由分布在聯(lián)鎖子系統(tǒng)、控顯子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、輸入子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)中的通信軟件及網(wǎng)絡(luò)通信線組成。網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)包括上層網(wǎng)絡(luò)和下層網(wǎng)絡(luò)，所述上層網(wǎng)絡(luò)由ARCNET雙網(wǎng)(A網(wǎng)和B網(wǎng))構(gòu)成，它將聯(lián)鎖A機(jī)、聯(lián)鎖B機(jī)、控顯A機(jī)、控顯B機(jī)、監(jiān)測(cè)機(jī)連接在一起，并且在它們之間傳遞系統(tǒng)內(nèi)的控制信息；所述下層網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)分別獨(dú)立的雙冗余CAN網(wǎng)(A網(wǎng)和B網(wǎng))構(gòu)成，它將聯(lián)鎖A(或B)機(jī)、輸入A(或B)分機(jī)和輸出A(或B)分機(jī)連接在一起，下層網(wǎng)絡(luò)向上層網(wǎng)絡(luò)輸送采集信息，從上層網(wǎng)絡(luò)獲取控制信息和雙機(jī)同步數(shù)據(jù)。
聯(lián)鎖機(jī)與輸入輸出分機(jī)之間采用CAN總線光纖通信方式。各分機(jī)都配備嵌入式CPU控制系統(tǒng)和CAN網(wǎng)卡，網(wǎng)卡間用光纖連接，采用CAN2.0A協(xié)議，與聯(lián)鎖機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種方式大大增強(qiáng)了傳輸過程中的抗干擾性和穩(wěn)定性，從而保證了系統(tǒng)的可靠性和安全性。為了使通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，在聯(lián)鎖機(jī)和各分機(jī)之間增加了CAN光纖通信集線器，提高了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。
輸入、輸出子系統(tǒng)采用的控制計(jì)算機(jī)為PC104總線嵌入式工業(yè)控制微機(jī)，機(jī)箱和電源為整體結(jié)構(gòu)，具有良好的適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的能力和抗干擾性能。系統(tǒng)的所有輸入輸出接口均經(jīng)過光電耦合器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電氣隔離，能夠有效地防止來自現(xiàn)場(chǎng)方面的電氣干擾。輸入子系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)輸入方式采集連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的繼電器節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，利用狀態(tài)編碼表示采集到的輸入信息。對(duì)于所述狀態(tài)編碼以足夠大的碼距區(qū)分所述繼電器的工作狀態(tài)，從而獲悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種信息，提高了采集信息的準(zhǔn)確性。輸出子系統(tǒng)的輸出采用動(dòng)態(tài)脈沖方式，并具有輸出地址鎖存和回讀校驗(yàn)、輸出數(shù)據(jù)鎖存和回讀校驗(yàn)、驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)回讀校驗(yàn)功能(見具體實(shí)施方式
)。


通過參考附圖以及對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說明，本發(fā)明的上述以及其它的優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加明顯，其中圖1為本發(fā)明的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖(圖6提供了兩種結(jié)構(gòu)，第一個(gè)是原有結(jié)構(gòu)，第二個(gè)為改進(jìn)DS6-11結(jié)構(gòu))；圖2為本發(fā)明的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的CAN網(wǎng)絡(luò)連接示意圖；圖3為本發(fā)明的輸出子系統(tǒng)的機(jī)箱外形結(jié)構(gòu)圖；
圖4為本發(fā)明的輸出子系統(tǒng)的機(jī)箱外形結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明的輸出子系統(tǒng)的內(nèi)部總線圖；圖6為本發(fā)明的升級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參考

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以被許以多不同的形式表達(dá)，并且不應(yīng)將本發(fā)明限制為此處所公開的精確的形式；更準(zhǔn)確地，此處給出的實(shí)施例旨在徹底和完整地公開本發(fā)明，并且完整地向本領(lǐng)域的技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的一種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為雙機(jī)動(dòng)態(tài)冗余熱備系統(tǒng)，兩臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)可以互為主備機(jī)。聯(lián)鎖機(jī)有三種狀態(tài)即工作狀態(tài)、熱備狀態(tài)和冷機(jī)狀態(tài)。雙機(jī)的工作方式為根據(jù)開機(jī)順序，首先投入運(yùn)行的自動(dòng)為工作機(jī)，后投入的為熱備機(jī)。工作機(jī)運(yùn)行中發(fā)生故障后自動(dòng)退出運(yùn)行狀態(tài)，熱備機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為工作機(jī)。為了滿足維護(hù)工作需要，系統(tǒng)提供了人工雙機(jī)切換命令，切換過程中現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)不受影響。
構(gòu)成雙機(jī)熱備系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是雙機(jī)同步和切換控制問題。本系統(tǒng)備用機(jī)投入運(yùn)行與工作機(jī)實(shí)現(xiàn)同步的過程是備用機(jī)首先向工作機(jī)發(fā)出同步請(qǐng)求，工作機(jī)接受請(qǐng)求，通過網(wǎng)絡(luò)通信將中間狀態(tài)信息發(fā)送給備用機(jī)。備用機(jī)接收到工作機(jī)發(fā)來的中間信息后，自己建立中間數(shù)據(jù)。備用機(jī)確認(rèn)中間數(shù)據(jù)連續(xù)3秒接收正常后，備用機(jī)即可進(jìn)入熱備狀態(tài)。聯(lián)鎖機(jī)子系統(tǒng)具有自動(dòng)切換和人工切換兩種方式。自動(dòng)切換通過自檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)程序檢測(cè)到系統(tǒng)運(yùn)行異?；蛟O(shè)備發(fā)生某些故障時(shí)，將使聯(lián)鎖機(jī)停止運(yùn)行。若故障發(fā)生在工作機(jī)，則雙機(jī)自動(dòng)切換，備用機(jī)成為工作機(jī)；若備用機(jī)發(fā)生故障，自動(dòng)退出運(yùn)行。故障機(jī)如果因IO故障退出，由軟件控制對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行輪詢，待故障修復(fù)后可自動(dòng)進(jìn)入熱備狀態(tài)；故障機(jī)如果因其它故障退出，可停機(jī)檢修，待故障排除后，由人工復(fù)位，經(jīng)過上述的同步過程進(jìn)入熱備狀態(tài)。人工切換可由電務(wù)值班人員在確認(rèn)另一聯(lián)鎖機(jī)在熱備狀態(tài)后，人工關(guān)閉本機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)人工切換。
DS6-11的下層網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)分別獨(dú)立的雙冗余CAN網(wǎng)構(gòu)成，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)的上傳和控制命令的下載，連接聯(lián)鎖A(或B)機(jī)、輸入A(或B)分機(jī)和輸出A(或B)分機(jī)，輸入、輸出子系統(tǒng)與聯(lián)鎖子系統(tǒng)都裝有CAN網(wǎng)絡(luò)通信適配器，使用多模光纖集線器連接方式，采用CAN總線通信協(xié)議。在輸入輸出子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)與聯(lián)鎖子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)有效的電氣隔離，從而提高了系統(tǒng)抗電磁干擾和防雷擊的性能。
由圖2所示的CAN網(wǎng)絡(luò)連接示意圖，在聯(lián)鎖機(jī)與輸入分機(jī)和輸出分機(jī)上設(shè)置光纖接口CAN網(wǎng)絡(luò)通信適配器，上有實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的多模光頭。所有光纖統(tǒng)一接線至CAN光纖通信集線器，完成子系統(tǒng)間及子系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)之間通過光纖連接的通信結(jié)構(gòu)，每個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)通信適配器作為所處CAN網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。CAN光纖通信集線器本身是一個(gè)光電信號(hào)集中轉(zhuǎn)換的樞紐，這種集線器連接方式可以在聯(lián)鎖機(jī)和輸入輸出分機(jī)之間不用采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此節(jié)省了大量的CAN網(wǎng)絡(luò)通信適配器，也使得CAN網(wǎng)絡(luò)有了很大的可擴(kuò)展性，工程上的安裝也更加簡(jiǎn)單易行。各個(gè)分機(jī)或聯(lián)鎖機(jī)的CPU控制系統(tǒng)作為CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)傳輸前，遵照CAN2.0A通信協(xié)議的規(guī)定，將數(shù)據(jù)打包成幀，再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，然后通過光纖介質(zhì)到達(dá)其他目的節(jié)點(diǎn)，再次進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，去掉多余的報(bào)文信息后便得到原始的傳輸數(shù)據(jù)。
DS6-11計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的輸入輸出子系統(tǒng)采用智能控制，具有背負(fù)式電源模塊和嵌入式CPU控制系統(tǒng)，前者通過轉(zhuǎn)換30V直流電源，為子系統(tǒng)中的電路提供5V電源，后者采用PC104總線嵌入式工業(yè)控制微機(jī)控制采集或驅(qū)動(dòng)電路，通過網(wǎng)絡(luò)通信接收到的輸出信息，經(jīng)輸出板的電路轉(zhuǎn)換形成輸出電壓、電流控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其自身程序?qū)崿F(xiàn)自檢并與上層聯(lián)鎖進(jìn)行信息交互。
輸入子系統(tǒng)使用光電隔離輸入板將繼電器節(jié)點(diǎn)輸入的30V信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?V信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。每塊光隔輸入板上有48路輸入，電路板的前端設(shè)有發(fā)光管指示燈，指示每一路電路的工作狀態(tài)。輸入分機(jī)采用總線式結(jié)構(gòu)，各種模板通過底版總線連接通信。如圖3輸入子系統(tǒng)機(jī)箱外形結(jié)構(gòu)圖所示機(jī)箱正面左起依次插入CPU板、狀態(tài)編碼板和14塊信息采集板。機(jī)箱后面配有各種插座，通過這些插座可將外界的電源、輸入/輸出、網(wǎng)絡(luò)線以及防雷地線引接到機(jī)箱內(nèi)部。輸入子系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)輸入方式以狀態(tài)編碼采集輸入信息，每一個(gè)輸入對(duì)象只占用一個(gè)輸入接口，能夠在很大程度上減少輸入接口的數(shù)量。例如對(duì)于一組道岔，只需要一個(gè)輸入接口就可以采集DBJ、FBJ兩個(gè)繼電器的狀態(tài)。對(duì)于表示同一種設(shè)備的不同狀態(tài)的信號(hào)，本發(fā)明采用具有足夠大的碼距的信號(hào)編碼設(shè)計(jì)方案。這些信號(hào)送到對(duì)應(yīng)設(shè)備的表示繼電器的前接點(diǎn)或后接點(diǎn)上，輸入接口從對(duì)應(yīng)繼電器的中間接點(diǎn)讀入信號(hào)，通過電纜接回光隔輸入板上。這種輸入方式能夠有效地檢查輸入接口的故障，如混線、斷線及串碼，保證輸入信息的可靠性。例如當(dāng)某個(gè)采集接口混線時(shí)(與直流30V或其他狀態(tài)碼)，這個(gè)接口將采集不到正確的編碼(采集到穩(wěn)定數(shù)據(jù)或亂碼)，從而很容易判斷出采集接口故障。每臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)包括一塊光隔狀態(tài)板，用以產(chǎn)生15種不同的狀態(tài)碼(由8個(gè)脈沖信號(hào)表示)。在本發(fā)明中使用的十五種狀態(tài)碼的定義如下狀態(tài)碼1(ZT1)表示道岔定位；狀態(tài)碼2(ZT2)表示道岔反位；狀態(tài)碼3(ZT3)表示軌道空閑；狀態(tài)碼4(ZT4)表示軌道占用；狀態(tài)碼5(ZT5)表示調(diào)車信號(hào)開放；
狀態(tài)碼6(ZT6)表示調(diào)車信號(hào)關(guān)閉；狀態(tài)碼7(ZT7)表示列車信號(hào)開放綠燈；狀態(tài)碼8(ZT8)表示列車信號(hào)關(guān)閉(紅燈)；狀態(tài)碼9(ZT9)表示列車信號(hào)開放單黃燈；狀態(tài)碼10(ZT10)表示列車信號(hào)開放雙黃燈；狀態(tài)碼11(ZT11)表示出站信號(hào)開放雙綠或進(jìn)站信號(hào)開放綠黃；狀態(tài)碼12(ZT12)表示進(jìn)站信號(hào)開放引導(dǎo)；狀態(tài)碼13(ZT13)表示道岔四開或信號(hào)機(jī)燈絲斷絲；狀態(tài)碼14(ZT14)允許操縱繼電器落下；狀態(tài)碼15(ZT15)允許操縱繼電器吸起；其它零散繼電器，如JSBJ、FSBJ、ZCJ、ZJ的狀態(tài)用ZT14表示落下，ZT15表示吸起。
檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)，用ZT14表示開關(guān)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，用ZT15表示開關(guān)在測(cè)試狀態(tài)。
狀態(tài)板將狀態(tài)編碼發(fā)送到與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用電纜連接的繼電器前后節(jié)點(diǎn)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的不同狀態(tài)，各種繼電器的中間節(jié)點(diǎn)吸起或是落下，形成不同的回路，即中間節(jié)點(diǎn)能夠采集到前后節(jié)點(diǎn)上的狀態(tài)編碼送回輸入板，根據(jù)這些編碼就可以簡(jiǎn)單有效的判斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)。
如圖4輸出子系統(tǒng)機(jī)箱外形結(jié)構(gòu)圖所示輸出子系統(tǒng)由電源轉(zhuǎn)換板、CPU主板、若干組輸出板和驅(qū)動(dòng)板(每組中由一塊48路的輸出板帶兩塊24路的驅(qū)動(dòng)板)組成。除電源轉(zhuǎn)換板背負(fù)在底板背面，提供5V電源，其他所有模板集中裝配到6U高標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱內(nèi)，機(jī)箱后端無源底板上集成PC104數(shù)據(jù)和地址總線，CPU板、輸出板和驅(qū)動(dòng)板由底板插槽在總線上連接，與信號(hào)繼電設(shè)備連接的電纜全部由底板背面引出。輸出子系統(tǒng)還具有自我診斷故障狀態(tài)，對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行回讀的功能，確保了輸出數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。
負(fù)責(zé)運(yùn)算的聯(lián)鎖子系統(tǒng)得出控制的數(shù)據(jù)后，通過下層CAN網(wǎng)絡(luò)傳送給輸出分機(jī)，輸出分機(jī)的CPU自行拆包分解數(shù)據(jù)，傳遞給輸出板，在輸入板上完成數(shù)模轉(zhuǎn)換，模擬信號(hào)進(jìn)入與設(shè)備用電纜直接相連的驅(qū)動(dòng)板，通過驅(qū)動(dòng)板上的充放電回路達(dá)到驅(qū)動(dòng)輸出繼電器的目的。由圖5輸出子系統(tǒng)內(nèi)部總線圖指示的數(shù)據(jù)流向，CPU板通過地址總線選通輸出板和驅(qū)動(dòng)板，把驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)送入輸出板，輸出板再控制驅(qū)動(dòng)板的輸出。與此同時(shí)CPU選通輸出板和驅(qū)動(dòng)板上的74系列鎖存器芯片向數(shù)據(jù)總線發(fā)送自己收到的數(shù)據(jù)，CPU回讀兩級(jí)數(shù)據(jù)后一一進(jìn)行比較，確認(rèn)無誤才允許最后的輸出，至此完成一個(gè)輸出流程。輸出子系統(tǒng)的輸出采用動(dòng)態(tài)脈沖方式，動(dòng)態(tài)信號(hào)的周期為16.6Hz并由軟件控制。輸出分機(jī)和聯(lián)鎖機(jī)之間使用多模光纖連接，采用CAN總線通信協(xié)議，使輸出分機(jī)與聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)有效隔離，提升了系統(tǒng)的電磁干擾和防雷性能。
雖然已經(jīng)通過對(duì)實(shí)施例的描述說明了本發(fā)明，并且同時(shí)已經(jīng)詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例，但是本申請(qǐng)并不旨在將所附的權(quán)利要求的范圍限定或以任何方式限制為這樣的細(xì)節(jié)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說其它的優(yōu)點(diǎn)和修改將是顯而易見的。因此，本發(fā)明在其較寬的方面不限于給出并說明的特定細(xì)節(jié)、代表性的裝置和方法以及說明性的例子。因此，可以脫離這些細(xì)節(jié)，而不會(huì)脫離本申請(qǐng)的總的發(fā)明概念的精神或范圍。因此旨在由所附的權(quán)利要求覆蓋處于本發(fā)明的范圍內(nèi)的任何的和所有的這種應(yīng)用、修改和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，采用多機(jī)分布式結(jié)構(gòu)，它包括控制臺(tái)子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、輸入輸出子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)。
2.聯(lián)鎖子系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)構(gòu)成，簡(jiǎn)稱為聯(lián)鎖機(jī)，分為A機(jī)和B機(jī)構(gòu)成雙機(jī)熱備形式。聯(lián)鎖機(jī)通過下層CAN網(wǎng)絡(luò)與輸入子系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，取得輸入子系統(tǒng)采集的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)；通過上層ARCNET網(wǎng)接收控制臺(tái)子系統(tǒng)發(fā)來的人機(jī)界面的操作命令，進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算，產(chǎn)生輸出命令；通過下層CAN網(wǎng)絡(luò)與輸出子系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，由輸出子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)繼電器，實(shí)現(xiàn)對(duì)道岔和信號(hào)機(jī)及速度編碼繼電器的控制。
3.控制臺(tái)子系統(tǒng)由兩臺(tái)冗余的控制顯示計(jì)算機(jī)、行車控制臺(tái)、站場(chǎng)顯示設(shè)備、控顯轉(zhuǎn)換箱組成，控顯機(jī)通過ARCNET冗余網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)鎖機(jī)和監(jiān)控機(jī)進(jìn)行通信，向聯(lián)鎖機(jī)發(fā)送控制臺(tái)操作命令，從聯(lián)鎖機(jī)接收站場(chǎng)設(shè)備信息、進(jìn)路狀態(tài)、操作提示和報(bào)警等信息，并驅(qū)動(dòng)圖形顯示器顯示相關(guān)信息，同時(shí)將按鈕操作信息發(fā)送給監(jiān)測(cè)分機(jī)，用于監(jiān)測(cè)和記錄?？仫@轉(zhuǎn)換箱將兩臺(tái)控顯機(jī)輸出的視頻、鼠標(biāo)、語音線轉(zhuǎn)送到控制室的行車控制臺(tái)和站場(chǎng)顯示設(shè)備上，并根據(jù)控顯機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。
4.監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)起著記錄、打印信號(hào)設(shè)備開關(guān)量的變化信息的作用，以便為維修人員提供幫助。監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)分機(jī)和打印機(jī)。監(jiān)測(cè)分機(jī)通過上層的ARCNET網(wǎng)絡(luò)通信從控顯機(jī)接收按鈕操作信息，從聯(lián)鎖機(jī)接收信號(hào)設(shè)備狀態(tài)、系統(tǒng)輸出命令、輸入輸出端口狀態(tài)、系統(tǒng)故障報(bào)警信息等。監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)還可以通過以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)與調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)聯(lián)機(jī)通信，在調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)各站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的運(yùn)行狀況監(jiān)視。
5.輸入、輸出子系統(tǒng)采用PC104總線嵌入式工業(yè)控制微機(jī)，機(jī)箱和電源為整體結(jié)構(gòu)，具有良好的適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的能力和抗干擾性能，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)采集和設(shè)備驅(qū)動(dòng)。輸入子系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)輸入方式采集連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的繼電器節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，利用狀態(tài)編碼表示采集到的輸入信息，從而獲悉現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種信息。輸出子系統(tǒng)的輸出采用動(dòng)態(tài)脈沖方式，形成輸出電壓或電流控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
6.連接各個(gè)子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)由分布在聯(lián)鎖子系統(tǒng)、控制臺(tái)子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、輸入子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)中的網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)以及通信軟件組成。
7.如權(quán)利要求1的一種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，其中所述的輸出子系統(tǒng)采用智能輸出控制，具有背負(fù)式電源模塊、嵌入式CPU控制系統(tǒng)和帶有自檢驗(yàn)的輸出驅(qū)動(dòng)組合。
8.如權(quán)利要求2的網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)，包括光纖接口CAN網(wǎng)絡(luò)通信適配器，用于在所述上層聯(lián)鎖子系統(tǒng)與所述輸入輸出子系統(tǒng)之間通過光纖介質(zhì)實(shí)現(xiàn)CAN總線通信。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)DS6－11，包括控制臺(tái)子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)、輸入子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)以及連接各個(gè)子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)。系統(tǒng)采用具有高可靠性的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、嵌入式CPU控制系統(tǒng)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)構(gòu)成多機(jī)分布式控制系統(tǒng)。相比以往的同類產(chǎn)品，DS6－11系統(tǒng)采用了智能型輸入采集子系統(tǒng)和輸出控制子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了輸入輸出電路的自檢功能。系統(tǒng)采用CAN總線光纖介質(zhì)連接的通信方式連接底層電路和上層控制，大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性和穩(wěn)定性，保證了輸入采集和輸出的可靠性和安全性。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1803510SQ20051010279
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月19日
發(fā)明者于拓華, 國文煥, 張利峰, 任軍, 劉金華, 裴彬, 邱兆陽, 周侃, 黃衛(wèi)中, 李民, 崔新民, 秦兆奭, 周玉堂, 李曉芳 申請(qǐng)人:北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院