EI32JD型计算机联锁系统教案Word文档下载推荐.docx
《EI32JD型计算机联锁系统教案Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《EI32JD型计算机联锁系统教案Word文档下载推荐.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
现在全部采用分散式控制结构。
分散式控制结构的特点是将联锁系统的功能按结构层次划分成若干个相对独立又有一定联系的功能模块，各功能模块均由相应的计算机或微处理器来处理，从而使系统在处理机的配置上形成多机分散式结构。
1、上位机
该机的主要任务是完成人机对话功能，一方面接收来自控制台的值班员操作输入信息，判明能否构成有效的操作命令，并将操作命令转换成约定的格式，由串行口输送给联锁机；
另一方面，接收联锁机提供的关于监控对象状态和列车运行情况等各种信息，把它们转换成表示盘或屏幕显示器能够接受的格式。
2、联锁机
联锁机也称下位机，主要用于实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进路确选．锁闭，发出开放信号和动作道岔的控制命令。
3、驱采机（执表机）
功能：
控制采集电路工作，将采集到的站场状态传送到联锁机。
接收联锁机传送的控制命令，并根据控制命令控制相应驱动电路。
4、电务维修机
接收上位机传来的站场状态信息、操作信息、提示信息、故障信息等。
显示站场运行状况、车站值班员操作信息、故障信息、系统运行状况等。
记录一个月的历史信息，可查看一个月内站场运行状况、车站值班员操作信息、故障信息等。
为调度监督．DMIS系统．微机监测等提供接口。
四、系统的冗余结构
1、可靠性冗余结构
为了减少在出现故障时系统停止工作的概率，采用互为备用的二重结构，亦即为了提高可靠度而采用逻辑上为“或”关系的二重结构。
2、安全性冗余结构
在出现故障时，为了减少产生危险侧输出的概率，采用相互校核的二重结构，也就是逻辑“与”关系的二重结构。
3、计算机联锁系统对高可靠度和高安全度的要求都是必要的，所以具有二重系统结构的计算机联锁控制系统的一般结构如下图：
4、双机热备结构
主机和备机都在运行状态，且备机和主机完全同步运行，这种状态称为双机热备。
5、二乘二取二冗余结构
所谓二取二即为在一套系统上集成双套CPU系统。
双套系统严格同步，实时比较。
只有双机运行一致时才对外输出或传输运算结果。
“2×
”的作用为上述双机组合取用2组，可采用双机热备或并用方式。
第一篇EI32-JD型计算机联锁系统
第一章系统主要技术特点
1．1．技术特点
在日本，EI32电子联锁系统已经在300多个车站中投入使用，最长运用时间达15年。
在高速、高密度的日本地铁、新干线上，都安全可靠地运行着EI32电子联锁系统。
EI32电子联锁系统硬件具有以下技术特点：
1．安全的保证
●总线控制的双系统，采用2X2取2；
每个计算机由双CPU分别运算，比较一致后，才作为该计算机的输出；
●采用FSOS（Fail-SafeOperationSystem）；
FSOS是故障－安全的实时操作系统，在系统运行期间，每个周期都进行硬件单元的诊断以及ROM/RAM诊断、内存保护诊断、运行周期监视等。
确保系统的安全性、实时性。
●采用故障－安全的输入输出系统。
2．系统可靠性的保证
●联锁机、驱采机间的通信采用局域网光接口，光缆通道双倍冗余，具有高速、高可靠性；
●驱动电路、采集电路具备强大的自诊断功能，在电路工作时实时进行检测，出现故障立即报警或系统停止运行；
●驱动电路、采集电路双倍冗余，单路故障不影响系统工作；
●与之配套的操作表示机双倍冗余，故障时能自动切换。
3．高速处理能力
●系统经日本地铁、新干线等地的检验，具有高速、高密度的控制能力。
4．维护方便
●计算机联锁系统直接驱动组合架中的JWXC－1700继电器，无需在组合架增加动态驱动电路；
●联锁系统具备强大的故障诊断能力，精确的故障定位；
●维修机提供并记录丰富的信息，供电务维修人员参考。
1．2．系统对环境的要求及技术指标
系统环境温度：
0℃—45℃
系统环境湿度：
不大于90％
大气压力：
74.8KPa—106Kpa
双机切换时间：
小于500ms
系统运用环境，如微机室应采取防静电措施，加装防静电地板。
地线要求：
EI32-JD计算机联锁系统要求两种地线，即防雷地和保护地。
设备防雷地接地电阻不大于10欧姆，可与信号防雷地共享。
设备保护地接地电阻不大于4欧姆，一般需单设。
保护地与防雷地接地体直线距离不小于20米。
保护地线和防雷地线分槽走线。
引接线电阻应达到毫欧级。
第二章系统结构
2．1．系统体系结构
EI32-JD型计算机联锁系统属于分布式计算机控制系统，也称集散型测控系统，其特点是分散控制、集中信息管理。
系统包括人机对话层（也称操作表示层）、联锁运算层、执行层，体系结构如图2.1所示：
从图2.1可见，EI32-JD计算机联锁系统主要组成部分如下：
1、操作表示机
操作表示机也称人机对话微机，简称上位机。
它和联锁机构成上下位分层结构。
操作表示机有以下功能：
●办理进路等操作功能——它接收车站值班员的操作按钮，将按钮通过网络通信传送给联锁机。
●站场及信息显示功能——它接收来自联锁机的站场状态数据和提示信息等，在CRT显示器或控制台上显示站场情况、系统工作状况、提示信息、报警信息等，对主要的错误或故障提供相应的语音报警。
●信息转发功能——将站场状态数据及提示信息、报警信息、系统状态信息等转发给电务维修机。
2、联锁机
联锁机也称下位机。
功能如下：
●接收操作表示机下发的操作命令。
●进行联锁运算。
●根据运算结果，产生控制命令；
并通过LAN通信，将控制命令传送到驱采机。
●通过LAN通信，接收驱采机传送的采集站场状态。
●将站场状态信息、提示信息、故障信息等传送给操作表示机。
3、驱采机
●控制采集电路工作；
通过LAN通信，将采集到的站场状态传送到联锁机。
●通过LAN通信，接收联锁机传送的控制命令；
并根据控制命令控制相应驱动电路。
4、采集电路、驱动电路
采集电路在驱采机的控制下，采集组合架继电器状态；
驱动电路在驱采机的控制下，驱动组合架继电器动作。
5、接口配线
组合架继电器与采集、驱动电路间一一对应，即接口信息表规定好了某采集电路采集哪个继电器，某驱动电路驱动哪个继电器。
从组合架室内分线盘到采集电路、驱动电路间通过32芯电缆相连。
6、电务维修机
维修机通过电务维修网与操作表示机相连，功能如下：
●接收操作表示机传来的站场状态信息、操作信息、提示信息、故障信息等。
●显示站场运行状况、车站值班员操作信息、故障信息、系统运行状况等。
●记录一个月的历史信息，可查看一个月内站场运行状况、车站值班员操作信息、故障信息等。
●为调度监督、DMIS系统、微机监测等提供接口。
2．2．硬件结构
图2.2所示的系统硬件结构图表明，在运转室，通过车务前台监视器、音箱、输入设备（鼠标）等为车站值班员提供操作表示界面。
同时在运转室还可以提供后台监视器，便于车站值班员监视前台操作及站场运行情况。
在微机室，有联锁机柜、综合机柜，以及提供给电务人员的维修机终端设备。
联锁机柜中包括倒机电路、24V开关电源（供联锁机、驱采机、以及采集电路、驱动电路使用）、联锁机、驱采机、采集机箱、驱动机箱、以及和组合架间的配线接口。
综合机柜中包括操作表示机、操作表示机倒机单元、网络集线器、以及不间断电源UPS、隔离变压器。
第三章联锁机柜
3．1．联锁机柜的机箱式结构
EI32-JD型计算机联锁系统的联锁机柜采用欧洲标准结构，机柜内包括联锁机箱（包括I系联锁机、II系联锁机、联锁倒机单元）、驱采机与驱动机箱（包括驱采机和驱动电路）、采集机箱（包括采集电路）。
机箱背部安装有母板，机箱内提供电路板插槽，电路板在机箱前面插入机箱母板中，并在前面板有指示灯，用以观察设备运行情况以及输入/输出接口状态。
机箱对外的引线通过母板后面的接插件与外界相连。
3．2．采集电路
联锁机通过采集机箱的接口电路采集组合架继电器接点状态。
为双套采集，即每个采集点都通过两路进行采集，两路采集结果通过LAN通信传送到联锁机，联锁机以此作为联锁运算的依据。
一个采集机箱可插11块采集电路板，每块采集板有64路采集。
某块采集板某路采集的是哪个继电器接点（前接点/后接点）由接口信息表约定。
采集板前面板上端指示灯表明采集板是否工作正常，如果绿灯点亮，则该板工作正常，如果红灯点亮，则该板有故障。
3．3．驱动电路
联锁机通过驱动机箱的接口电路驱动组合架JWXC-1700型继电器。
为双套驱动，即两路驱动电路的输出并联后，再驱动继电器。
这样，一旦某路驱动故障，另一路仍可继续工作。
一个驱动机箱可插11块驱动电路板，每块驱动板有16路输出。
驱动板前面板有两类指示灯，一类在前面板上端（1个绿灯、1个红灯），用以表明驱动板是否正常工作，如果绿灯点亮，则该板工作正常，如果红灯点亮，则该板故障。
一类在前面板中端（16个绿灯），用以表明驱动电路是否有输出，如果有输出，则对应位的绿灯点亮，没有输出，则对应位的绿灯灭灯。
指示灯的含义见图3.3。
图3.3驱动电路前面板指示灯
3．4．动态无缝切换的双机热备系统
系统的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，没有主次之分。
系统运行期间，一套联锁机作为主机运行，另一套则作为备机运行。
两套联锁机同时接收操作表示机发送来的控制命令，同时通过LAN通信，接收两套采集电路所采集站场状态，并进行联锁运算，产生相应的控制命令。
两套驱动电路则通过LAN通信接收联锁机的控制命令，但最终根据主用联锁机的控制命令控制自己的动态驱动电路产生输出，进而控制继电器动作。
联锁系统通过联锁机柜内的倒机电路实现双机热备的动态冗余结构。
通过倒机单元前面板上的“主用”、“热备”指示灯也可以看出联锁机的工作状态。
两套联锁机在运行期间，不但通过自诊断系统验证本机是否工作正常，还实时交换动态信息，相互比较、验证，判断本机以及邻机是否正常工作。
如果主机判断出自身发生故障，则通过倒机电路自动切换到备机，此时备机作为主机运行，而故障机器重新启动。
如果备机发生故障，则备机重新启动。
在双机切换和联锁机重启动时，不影响整个系统的运行，即实现动态无缝切换。
3．4．1．联锁机的四种工作状态
●停机状态——联锁机关机掉电或正在重启、联锁程序未运行，此时联锁机处于停机状态。
当联锁机处于停机状态时，不执行联锁运算。
此时，操作表示机显示器中，在屏幕的右下角，对应的该联锁机的小方块显示为红色。
维修机显示器中，在屏幕的右上角，对应的该联锁机的小方块显示为红色。
如右图所示。
●主机状态——在双机热备系统中，倒机电路决定在某一时刻，只有一套联锁机运行于主机状态。
当联锁系统上电启动时，先投入运行的联锁机自动进入主机状态。
在系统运行期间，两套联锁机通过自诊断和互诊断机制，判断系统是否工作正常，只有主机判断发生危险性故障，或主机有故障同时备机处于热备状态，才会切换到备机，由备机作为主机维持系统运行。
只有运行于主机状态的联锁机才能最终驱动组合架继电器。
此时，操作表示机显示器中，在屏幕的右下角，对应的该联锁机的小方块显示为绿色。
维修机显示器中，在屏幕的右上角，对应的该联锁机的小方块显示为绿色。
●热备状态——在双机热备系统中，当一套联锁机作为主机运行后，另一套联锁机则可以运行于热备状态。
联锁机上电启动后，采集到另一套联锁机已处于主机状态的前提下，经自诊断、互诊断，认为本机无故障，且与主机的动态信息同步后，进入热备工作状态。
当备机处于热备工作状态时，接收操作表示机的操作命令、通过LAN通信接收采集电路所采集站场状态、进行联锁运算，同时根据联锁运算结果产生控制命令，但两套驱动电路不会根据热备机的控制命令进行工作。
此时，操作表示机显示器中，在屏幕的右下角，对应的该联锁机的小方块显示为黄色。
维修机显示器中，在屏幕的右上角，对应的该联锁机的小方块显示为黄色。
●同步校核状态——在双机热备系统中，当一套联锁机作为主机运行后，另一套联锁机可以运行于同步校核状态。
同步校核状态是备机由停机状态向热备状态过渡的中间状态。
另一套联锁机上电启动后，经自诊断无误后，开始运行联锁程序，接收操作表示机传来的操作命令、采集站场状态、进行联锁运算，此时这套联锁机处于同步校核状态。
维修机显示器中，在屏幕的右上角，对应的该联锁机的小方块显示为白色。
处于同步校核状态的联锁机还要向主机请求同步，当和主机建立通信，并且本机的联锁动态信息和主机完全一致时，才可进入热备状态。
3．4．2．导致双机切换或备机重启的故障
●危险故障或不可控故障——当联锁机发生这类故障后，无条件切换到备机运行。
包括：
◎联锁程序运行异常、
◎计算机掉电、
◎联锁机CPU、内存等硬件故障。
◎联锁机和两个驱采机的通信同时中断。
●非危险性故障——此类故障属于局部的、不会危及行车安全的故障。
如双机联锁动态信息不一致、网络通信部分故障等。
当联锁机检查到自己出现此类故障后，立即查询另一套联锁机的工作状态，当另一套联锁机处于主机状态时，则本机停止工作，重新启动。
所谓重启，即在联锁机发生故障并停机后，在维修人员来不及干预的情况下，令该机重新运行，重新和主机请求同步，如果刚才发生的故障是暂时的，则重启后即可恢复正常工作。
如果刚才的故障是固定的，则重新检测到该故障后，又会强制重启该联锁机，直到维修人员排除故障为止。
当查询另一套联锁机为备机，且处于热备工作状态时，则自动切换到备机，并重新启动故障联锁机。
当查询另一套联锁机为备机，且不处于热备状态，则此时主机会继续维持工作，直到备机热备。
第四章操作表示机/上位机
4．1．综合机柜到运转室配线
综合柜内配线以及操作表示机倒机单元到运转室配线如图4.1所示：
操作表示机倒机电路面板如图4.2所示：
指示灯的含义：
B机主用——指示灯亮，表明B操作表示机为主机。
A机主用——指示灯亮，表明A操作表示机为主机。
切换检查——指示灯灭，表明A操作表示机主用，B操作表示机备用；
指示灯亮，表明B操作表示机备用，A操作表示机备用。
B机运行——指示灯亮，表明B操作表示机正常工作；
B操作表示机驱动的监督继电器吸起。
A机运行——指示灯亮，表明A操作表示机正常工作；
A操作表示机驱动的监督继电器吸起。
开关的含义：
人工倒机（A->
B）——自复开关，当A和B操作表示机工作正常时（操作表示机倒机单元中“A机运行”和“B机运行”灯亮），如果A操作表示机主用，按下开关，强制B操作表示机主用。
人工倒机（B->
A）——自复开关，当A和B操作表示机工作正常时（操作表示机倒机单元中“A机运行”和“B机运行”灯亮），如果B操作表示机主用，按下开关，强制A操作表示机主用。
自动/A机主机B机主机——带锁的非自复开关，平时锁在“自动/A机主机”位置；
当A、B操作表示机正常工作，操作表示机倒机单元24V电源正常，但倒机电路故障造成倒机单元无法正常工作时（操作表示机倒机单元中“A机运行”和“B机运行”灯灭），可以通过此钥匙开关强制使用A操作表示机或B操作表示机。
钥匙开关在“自动/A机主用”位置时，使用A操作表示机；
在“B机主机”位置时，使用B操作表示机。
4．2．热备工作方式
A操作表示机、B操作表示机、以及操作表示机倒机单元都放在综合机柜中，系统运行时，两台操作表示机同时工作，一台主用，一台热备，当主用操作表示机发生故障时，自动切换到备用操作表示机。
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。
第五章
电务维修机
5．1．电务维修机功能
EI32-JD型计算机联锁电务维修系统是和EI32-JD型计算机联锁系统配套使用的车站信号信息微机记录、监督系统。
系统软件运行在WINDOWSNT操作系统环境下，用C++语言编写而成。
整个系统人机界面友好，操作简单。
电务维修机具有如下功能：
实时监视EI32-JD型计算机联锁系统的运行情况，包括联锁机、驱采机、输入/输出硬件电路、操作表示机、以及各计算机间的通信情况。
实时监视、记录车站值班员操作、车站运行情况。
记录车站信号设备故障，包括道岔失表示、灯丝断丝等等。
记录计算机联锁系统输入、输出电路硬件故障、系统控制板故障、通信故障等等。
记录计算机联锁系统软件故障。
再现车站值班员操作、车站运行情况。
再现输入、输出电路工作情况。
再现故障信息。
打印功能。
远程诊断功能。
通过电话线和MODEM，可远程登录到车站的电务维修机，维修中心可以查看系统运行信息、车站运行情况、故障信息，帮助电务人员分析故障，迅速排除故障。
对于配置微机监测的车站，可通过微机监测界面查看车站监测信息（设备模拟量）。
电务维修系统的使用方法，见《EI32-JD型计算机联锁电务维修系统操作手册》。
5．2．电务维修机配线
在微机室，设有电务维修终端，用于电务人员查看电务维修信息、打印相关记录。
电务维修终端包括终端桌、15”监视器、鼠标、打印机。
设备引线来自电务维修机，包括监视器线、鼠标线、打印机线，以及来自电源系统的220V交流电。
故障信息
电务维修人员可通过电务维修机查看系统运行中的故障信息，主要故障信息及其含义如下：
含义
可能的故障原因
1
采集（第**板第**路）前后接点混线
某个继电器的前后接点同时采集到为闭合状态
该继电器或配线有故障
2
道岔**室外混线（定反表都有）
某道岔DBJ、FBJ都采集到为前接点闭合状态
组合架配线或与联锁系统间配线有故障
3
调信**的DXJ室外混线
DXJ吸起，但联锁系统没有驱动它
4
信号因故障关闭
5
采集（第**板第**路）前后接点均断开
某个继电器的前后接点同时采集到为断开状态
组合架继电器或配线有故障
6
采集（第**板第**路）驱采机B有采集，驱采机A无采集
驱采机A中对应的采集板有故障
7
采集（第**板第**路）驱采机A有采集，驱采机B无采集
驱采机B中对应的采集板有故障
8
驱采机A，第**块采集板故障
频繁出现该提示信息，表明该采集板故障
9
联锁机A，系统控制板采集故障
频繁出现该提示信息，表明该系统控制板有故障
10
联锁机A，系统控制板输出检查错误
11
操作表示机倒机单元故障
12
查询不到主控联锁机
两台联锁机同时故障
13
A联锁机与A驱采机－LAN通信中断
在A驱采机重启时，该提示属于正常信息
14
A联锁机与B联锁机－LAN通信中断
在B联锁机重启时，该提示属于正常信息
15
B联锁机与A联锁机－LAN通信中断
在A联锁机重启时，该提示属于正常信息
16
操作表示机与A联锁机－通信中断
17
操作表示机与B联锁机－通信中断
1．电务机故障记录中显示“采集（第**板第**路）前后接点混线”代表什么含义？
答：
“采集（第**板第**路）前后接点混线”是某个继电器的前后接点同时采集到为闭合状态，这种情况主要是由于组合架中该继电器或配线有故障造成的。
2．操作表示机显示器出现局部偏色的原因是什么？
如何排除？
显示器摆放在强磁场附近或长期受到外界电磁波的干扰，可能发生磁化现象，即在屏幕的局部出现颜色显示失真、偏色现象。
可通过操作显示器上的按钮进行消磁来清除。
3．当系统发生故障时，应当记录哪些信息以便进行故障分析，并做好哪些工作？
当系统发生故障时，应尽可能向设备供应商提供下列信息，以便进行故障分析和定位：
a．电务机提示的故障信息和故障代码；
b．具体的故障现象及恢复方法；
c．车务人员在故障前一刻的具体操作和可能相关的站场设备状态；
d．故障发生时，操作表示机/联锁机的运行状况。
当系统发生故障后，首先应当做好故障记录，并对故障进行初步分析后，采用更换故障板卡、人工倒机或复位重启联锁机等方法迅速恢复现场作业。
确实对故障原因不能准确认定需要设备供应商协助进行分析时，应当尽快拨打系统维护电话通知设备供应商，并将远程诊断系统准备好以便进行远程故障诊断。
4．如果在某一天的检查中，你发现联锁主用机不知何时由A机变成了B机，你应当做好哪些工作？
联锁主用机由A机变成了B机，即表明A机在某时刻发生故障而倒机，此时应当首先做好
升级会员 