TYJLADX计算机联锁原理讲义.docx
《TYJLADX计算机联锁原理讲义.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TYJLADX计算机联锁原理讲义.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
TYJLADX计算机联锁原理讲义
内部学习资料
TYJL-ADX计算机联锁原理
ADX计算机联锁系统简介
TYJL-ADX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。
该系统具有安全性、可靠性极高的安全数据传输网络，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：
FCX：
Fail-safeCpu-unitwitheXtendability（可扩展的故障安全的CPU单元）
FFC：
F-businterFaceController（F总线接口控制器）
FDI：
Fail-safeDigitalInput（故障安全的数字输入设备）
FDO：
Fail-safeDigitalOutput（故障安全的数字输出设备）
TYJL-ADX联锁系统的联锁机是基于日立的ADX1000联锁系统开发而成。
ADX1000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FCX、扩展机笼FFC的CPU板上都采用时钟同步的双CPU进行逻辑运算，运算结果一致才能进行控制命令的输出，有更高的可靠性和安全性。
TYJL-ADX联锁系统采用了ADX1000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-ADX就属于2乘2取2制式
TYJL-ADX型容错计算机联锁系统的系统结构，有四个组成部分（如图：
TYJL-ADX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）。
系统结构
容错联锁机部分：
联锁机是车站计算机联锁系统中的核心部分。
它主要对现场设备的信息进行采集，然后根据联锁程序进行逻辑运算，并根据不同要求进行驱动输出。
同时它接受从监控机发送来的命令，并把现场的状态传递给监控机。
监控机部分：
监控机也称上位机，主要完成人机接口（图形显示、命令下达）功能和高可靠高安全的与联锁机之间的信息交换。
并和电务维修机进行信息交换。
电务维修机部分：
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（一个月范围）、对以上记录可进行查询、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、调度监督系统等系统进行数据交换
综合配电部分：
为系统的各个部分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电话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范围内的所有记录。
系统结构如图
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，第七层是不间断电源UPS-A，第八层是不间断电源UPS-B，第九层是隔离变压器和地线汇流排。
下图为综合柜的前视图和后视图。
配电部分
为了使整个系统的电源布置有序和合理设计，设置配电箱。
配电箱由不间断电源UPS、变压器和配电箱控制开关三部分构成。
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
不间断电源
不间断电源（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间断运行。
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的风扇停止转动。
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
ADX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：
TBX1线排和TBX2线排在联锁机柜的底层。
隔离变压器
采集驱动部分需要单独设置的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。
下图为联锁机柜底部的两个线排TBX1线排和TBX2线排的配线图。
上面的1-1，2-1，4-1，5-1，6-1为机柜内部配线。
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。
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FCX机笼、FFC机笼、I/O板在内全部进口。
FCX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联锁机处于完全相同的工作状态，实无主、备之分。
如主机出现故障，自动停止与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联锁机基本硬件组成
联锁机包括两部分：
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。
如图所示，联锁机柜第一层是总线层，有两个FCX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FCX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FCX、通信板ETH和必要的I/O扩展板SIO-D。
每个板子都插在机笼背面的母板上，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FCX完成。
1．3总线层配置图
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（FCX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。
1．4FFC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FCX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FCX运行。
I/O板的布置尽量采用每层固定采集或驱动的原则，尽量减少交叉使用。
如下图所示，左侧为I系的电源和FFC，右侧为II系的电源和FFC。
下图是以采集板FDI为例的前视图。
2．FCX硬件说明
2．1系统规格
概念：
FCX是联锁机的CPU,完成联锁逻辑运算。
FCX:
Fail-safeCpu-unitwitheXtendability
可扩展的故障安全CPU单元
型号：
FCX000
每个FCX有双处理器，可以提高系统的可靠性。
序号
项目
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个停止位/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（CN3）
?
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FCX控制功能
?
同步控制/复位控制/WDT监督?
最长的电缆长度1m（屏蔽电缆）
与FFC通信[CN1/CN2]
?
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）
运行状态的监督
[DO]
?
动态连接2针
?
24V/100mA
?
绝缘
?
最长的电缆长度5m
5
开关
RUN/STOP
?
开始/停止
SREQ
?
仿真
DIPSW1
?
8位/对应用程序开放.
6
LED指示器
RUN
?
主系：
绿；从系：
黄
ERR
红
?
硬件错误
STBY
绿
?
停止
LINK
绿
?
连接建立
TR
绿
?
EPORT在传输
[TXDA/TXDB]
升级会员 