EI32JD型计算机联锁系统.docx

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EI32JD型计算机联锁系统

EI32-JD型计算机联锁系统

1、引言

EI32-JD型计算机联锁系统是由日本信号株式会社和北京交通大学微联科技有限公司联合开发研制的计算机联锁系统，采用日本信号株式会社开发研制的硬件系统，北京交大微联科技有限公司开发研制的软件系统，实现了一套性能可靠、具有故障安全性、功能完善、操作简单、维护方便的车站联锁系统。

EI32-JD型计算机联锁系统保留了6502电气集中的执行电路，包括道岔启动电路、信号机点灯电路、轨道电路、各种联系电路等成熟的继电电路，其它电路则由计算机联锁系统代替。

计算机联锁系统的关键部分均采用双套热备，保证故障时不间断使用。

该系统的另一个优点是为电务维修人员配置了维修机，通过友好的操作界面，为事故分析、电务人员维修计算机联锁系统提供帮助。

2．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

功能如下：

●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。

4、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。

5、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。

3、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。

4．软件系统

软件层次结构

1、软件的总体结构是采用双机热备制式的双版本软件结构

2、人机会话层软件系统

（1）操作输入及操作命令形成模块、

（2）操作信息、维护与管理信息处理

3、联锁运算层软件系统（2×2取2）

联锁机软件包在联锁机上运行。

本系统设计了两套联锁程序。

两套联锁程序采用不同的设计方法。

一套联锁程序按照进路联锁表的数据结构进行运算。

另一套联锁程序按照信号设备的相互关系对与之对应的数据结构进行运算。

两套程序执行的结果在输出命令级进行比较，比较一致时执行输出；比较不一致时，输出安全侧命令，同时给出报警标志。

主要有以下程序模块组成：

（1）操作输入及操作命令形成模块

（2）操作命令执行模块

（3）进路处理模块

（4）状态输入模块

（5）表示输出模块

（6）控制命令输出模块

4、电务及检测软件系统

计算机联锁电务维修系统是和计算机联锁控制系统配套使用的车站信号微机记录、监督系统。

系统软件运行在WINDOWSNT操作系统环境下，全部采用C++语言编写。

整个系统人机界面友好，操作简单，维护方便。

5、远程诊断功能。

通过电话线和MODEM，允许维修中心的计算机远程登入到车站的电务维修级，以便查看系统运行信息、车站运行情况、故障信息，帮助电务人员迅速排除故障。

6、自诊断功能

主要是在执行联锁程序的过程中检测故障的外在想象，检查硬件资源的物理失效，软件的缺陷以及故障的位置。

7、过程输入输出软件

安全输入程序：

由输入清零、读入数据和置回执三个模块组成，它们功能分别是数据输入表清零、读输入口数据并进行数据分离、输入缓冲区中的数据处理后送入动态变量表。

安全输出程序：

做最后的输出数据一致性检查。

5、技术保证

1、硬件部分的安全、可靠性

1、上位机的安全可靠性

采用经国际安全机构认证的高可靠工业控制计算机；

采用的机箱结构具有高可靠的机械强度和很好的抗电磁干扰能力；

采用不间断供电及净化的专用开关电源，抗共模干扰，具有过载保护，漏电保护的功能；

人机接口界面使用先进的控制软件；

双机热备，在出现故障时能够进行自动无扰切换，切换过程不影响现场设备。

2、联锁机安全、可靠性

全面在线的自诊断和专门的安全检查程序

采用光电隔离技术，接点输入电路要经过光电耦合后接至接口电路输入模块

采用不间断供电及净化的专用电源，电源模块内部双重化电压调整器及自诊断电路，可检测电压的输出范围是否超标并给出相应报警

3、接口电路安全可靠性

在计算机联锁系统中，信号、道岔、轨道电路等监控对象的状态信息依然是用安全型继电器的接点状态来反映的，输人接口的任务就是将这种电平形式的二值逻辑数据安全地采集到联锁机中来。

4、其他方面的安全可靠性

考虑计算机联锁系统硬件设备的其他方面的安全可靠性，对包括电源、计算机、数据通讯线路、输人输出接口、机架结构及地线设置等方面采取了电磁兼容设计和防雷设计，以保证在规定等级的运用环境中，设备必须正常工作，不产生任何指标下降和功能上非期望值的偏差。

2、软件系统的安全、可靠性分析

采用信息编码技术，以便出错时能被及时识别；

采用软件冗余技术，保证软件运行的安全性；

采用软件检测技术及时发现故障，以进一步采取措施防止危险侧信息的发生和输出；

利用软件对输人数据的合理性进行检查，对输出的控制信息进行反馈重复检查等等。

3、数据处理分析

安全信息的输入：

在计算机输出每种信号设备状态码的第一位后，待输出电平稳定（如20ms），再将每种信号设备状态码的第一位读入储存，并立即输出第二位代码；读入全部代码后，经计算机整理后再传给每个对象的存储模块。

安全信息的存储与更新：

计算机联锁中监视现场设备状态的存储单元，在宏观上必须与被监视的对象建立不断的联系，当联系中断时，系统必须立即倒向安全。

安全信息的运算：

联锁条件满足时，程序的走向和运算结果都是预知的。

为了提高安全性和防止漏检查联锁条件，在每次判断条件成立后，将该条代码进行按位累加，联锁关系全部检查正确时，其累加值应与预期结果相符。

安全信息的输出：

计算机的开关量的输出是非故障安全的。

为了保证安全，可对输出环节进行连续的监视，如出现不应有的危险侧输出，应快速地在现场设备未动作前予以切断。

安全信息在计算机间的传递：

为了符合信号系统的传统做法，遵循故障安全的要求，在计算机联锁的设计时，应采用点对点的循环传送方法，而不采用变化检出、一次传送的方法。

6、结束语

我们学习计算机联锁系统技术仅仅只有一个学期，对计算机联锁系统技术有了一个初步的认识，本次设计是基于EI32-JD系统做的一个设计。

虽然翻阅了很多资料，但是由于理解能力有限，所以在设计很多方面存在很多缺陷，希望大家能够多多指正，多多交流，相互学习，共同进步。