计算机联锁系统技术.pptx

本章主要内容系统的硬件结构系统的硬件构成大型车站的系统硬件构成容错计算机系统的硬件结构第1页/共31页3.1.1系统的可靠性冗余结构计算机联锁系统的可靠性系统在规定的时间和条件下完成规定功能的能力计算机联锁系统的可靠性冗余结构为了使系统的可靠性指标达到或者超过目标值而采取的冗余结构系统A系统B或门第2页/共31页3.1.2系统的安全性冗余结构计算机联锁系统的安全性当系统的任何部分发声故障时，其后果不会导致人身伤亡或者财产的重大损失的性能双机比较的安全性冗余结构的原理在极短的时间间隔内，两台计算机同时出错并且错误呈现同一种模式的概率几乎为零系统A系统B与门第3页/共31页3.1.3系统的可靠性与安全性冗余结构多重冗余结构图其中的两台处于热备状态系统A系统B与门系统A系统B与门或门系统I系统II第4页/共31页三取二冗余结构图系统A系统C系统B表决器输入1输入3输入2输出异或异或异或第5页/共31页三取二冗余结构图同步运行问题要求严格同步，但单一时钟源危险性大，多采用三个时钟强制同步表决器问题表决器应具备更高数量级的可靠性与安全性故障机的及时切离与及时修复问题及时确认故障位置并将其切离，同时修复第6页/共31页3.1.4系统的层次结构操作台图形显示器人机会话计算机联锁测控计算机输入/输出适配电路车站值班室车站信号机械室运输生产现场加快人机会话响应速度对操作命令进行预处理与上级联网构成测控系统第7页/共31页系统的分布式结构分布式系统的优越性系统的处理能力大大提高能够测控的回路数量大大增加而采样频率并不降低有比较好的性能/价格比大大地缩短了信号线的长度第8页/共31页分布式系统的体系结构操作台图形显示器人机会话计算机通信与联锁校核计算机车站值班室监控级（第二级）联锁控制机I联锁控制机II集中测控站集中测控站室外现场室外现场直接控制级（第一级）现场级（第零级）车站信号机械室第9页/共31页3.2系统的硬件构成系统的技术要求系统的功能人机会话功能联锁控制功能状态检测功能通信联网功能系统的性能系统的可信性数据系统的环境适应性数据第10页/共31页3.2.1硬件结构框图微处理器定时计数器中断控制器存储器主机系统总线通用I/O接口通用I/O接口状态信息采集控制命令输出驱动继电器结合电路监控对象通 道人机对话设备人机接口通信接口其他计算机系统第11页/共31页各部分说明主机完成所有信息的处理、接口管理以及外部设备的信息交换；接收值班员的操纵指令，按联锁程序要求对信息进行联锁运算和处理。外部设备除主机外的所有设备，包括人机对话设备和现场监控对象。通道与接口主机与外部设备进行信息交换的纽带；实现主机与监控对象之间信号变换和传送；接口可分为安全型与非安全型。继电器接口电路满足继电器接口需要。第12页/共31页3.2.2一般规模车站的硬件构成系统的层次结构人机会话层选用工业用个人计算机IPC联锁测控层选用CRTP总线的测控系统用计算机系统的可靠性结构与安全性结构双机热备的二重冗余系统硬件构成 第13页/共31页3.3大型车站的系统硬件构成大型车站道岔60组；车场2个测控中心通常为主控制室通信方式两套测控系统之间采用光通信或电通信方式第14页/共31页3.4容错计算机系统的硬件结构容错计算机系统三个计算机模块构成的三重硬件冗余计算机系统通常的两种容错联锁主机系统采用TRICON容错控制器构成的联锁系统采用三机同步、硬件比较的总线紧密结合型联锁系统，也称为联锁I型第15页/共31页热备热备3.4.1采用TRICON容错控制器构成的容错联锁主机系统主机构成原理容错能力是通过从输入模块、主处理模块、输出模块三大部分的三重化来实现。输入电路A输入电路B输入电路C采集继电器输出电路A输出电路B输出电路C主处理器B主处理器A主处理器C继电器表决I/O总线I/O总线I/O总线TRI 总线TRI 总线TRI 总线第16页/共31页总线系统与电源分配容错联锁计算机的三重化总线类型TRI总线I/O总线通信总线 电源模块双冗余方式警报信息模块与主机失去联系检测出故障交流电掉电出现电压低与超温第17页/共31页主处理器模块处理方式3个处理器循环比较，构成三取二系统处理任务联锁主处理器用于存储联锁程序、I/O数据、诊断与通信数据I/O通信处理器负责交换主处理器模块与I/O模块间的采集数据与驱动数据通信处理器负责交换主处理器模块与通信模块间的命令数据与表示数据第18页/共31页主处理器模块框图双重电源稳压电路512KB EPROM2MB SRAMDMATRI总线时 钟发生器双口RAM通信处理器双口RAMI/O处理器中 断控制器故 障检测电路Vcc双重电源导轨主处理器NS3G32浮点处理器内部系统总线测试通信端口状态表示容错通信总线容错I/O总线上游下游第19页/共31页高速表决总线TRI总线主要工作诊断数据与通信数据的传递对所有采集数据的传递与硬件表决对上次联锁程序的输出数据、中间数据的传递与硬件表决对联锁程序代码进行表决DMA控制器独立于联锁软件，以完成同步、传输、表决、数据纠正第20页/共31页输入模块每个输入模块都有3个分电路，并且是完全隔离并独立操作通常有2类TMR型所以电路都三重化，采用光电耦合器隔离，具有“Struck ON”自诊断能力普通型只有要求安全性的部分被三重化，对于非三重化电路，有自诊断能力第21页/共31页输出模块TMR型具有3条相同的隔离分电路采用方型硬件三取二表决电路二取二型采用串行硬件二取二表决电路第22页/共31页总线紧密结合型联锁主机系统系统结构采用三重化，保障高安全性CPUCPUCPU多数判决电路多数判决电路多数判决电路故障安全比较电路输出电路输入电路ROM/RAMROM/RAMROM/RAM模块结合部第23页/共31页故障处理二重故障状态采取措施：系统分离对于瞬时故障，采取修正措施；对于固定型故障，采取分离开来的措施比较电路故障预防漏检：故障安全当比较电路自身发生故障时，其结果与发现系间不一致的结果等同第24页/共31页涉安信息输入/输出电路结构涉安信息输入电路结构继电器接点状态的输入，采用三重输入系统一个接点信息，通过电路转换为3位数据，并且由多数判决电路进行处理涉安信息输出电路结构符合故障安全原则，采用三重输出系统输出电路采用多数判决方式第25页/共31页涉安信息输入电路结构图光电耦合光电耦合光电耦合光电耦合VVVVIIIIII诊断输入缓冲器缓冲器数据缓冲数据缓冲数据缓冲地址诊断模块2模块3模块1第26页/共31页涉安信息输出电路结构图电平变换电平变换电平变换VVVAABAABAAB故障安全驱动电路信号用继电器第27页/共31页本讲小结容错型联锁计算机的硬件构成。大型车站的系统硬件构成。第28页/共31页复习思考采用TRICON容错控制器构成的容错联锁主机系统结构是什么？涉安信息输出/输入电路结构是什么？第29页/共31页练习题 计算机联锁的控制方式有几种？各自的特点是什么？可靠性冗余与安全性冗余的特点为何？并绘出其典型结构图。计算机联锁系统的层次结构分为哪几层？绘出结构示意图，并说明各层实现的功能。下图为动态故障安全输入接口的典型电路，试分析其各个电路组成部分的功能，并阐述其是如何工作来保证故障安全的（举例说明，如微机输出序列1010）。输入口输出口联锁微机通用接口+5V+5VG1G2R3R1KZGJKFC1D1第30页/共31页感谢您的欣赏第31页/共31页