第二章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理2023/4/31計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本第一節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件一、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)典型的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件組成如圖所示。外部設(shè)備主機繼電器結(jié)合電路現(xiàn)場監(jiān)控對象過程輸入/輸出通道總線總線計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件組成1、工業(yè)控制計算機工業(yè)控制計算機是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。（1）工業(yè)控制計算機的硬件組成工業(yè)控制計算機的硬件組成結(jié)構(gòu)如圖7－2所示，它主要由主機板、內(nèi)部總線和外部總線、人－機接口、系統(tǒng)支持板、磁盤系統(tǒng)、通信接口和過程輸入/輸出通道等組成。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（2）工業(yè)控制計算機的特點可靠性和可維護(hù)性好高抗干擾能力環(huán)境適應(yīng)性強完善的輸入、輸出通道控制的實時性通用性和可擴充性好具有通信與聯(lián)網(wǎng)能力適當(dāng)?shù)挠嬎銠C精度和運算速度計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2、總線總線是一組公用信號線的集合，它定義了各引線的信號、電氣、機械特性，把計算機或計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中的各個模板以及各種設(shè)備連接成一個整體，以便彼此之間進(jìn)行信息交換。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中的總線，一般根據(jù)其功能和規(guī)模分類。一般分為三類，即內(nèi)部總線、外部總線和現(xiàn)場總線。（1）內(nèi)部（系統(tǒng)）總線

內(nèi)部總線（I-BUS）又稱“系統(tǒng)總線”是通用微型計算機和測控系統(tǒng)用計算機內(nèi)部所特有的總線。計算機的內(nèi)部總線一般都是并行總線，系統(tǒng)總線是各種模板進(jìn)行信息傳送的通路，把測控計算機系統(tǒng)的各種模板插件連接起來，構(gòu)成完整的計算機測控系統(tǒng)。常用的內(nèi)部總線有STD總線、VME總線、ISA總線、PCI總線、等均是系統(tǒng)總線。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（2）外部總線外部總線（E-BUS）又稱“通信總線”，它是計算機系統(tǒng)之間或是計算機系統(tǒng)與其他系統(tǒng)（儀器、儀表、控制裝置）之間信息傳輸?shù)耐?，常借用其他領(lǐng)域已有的總線標(biāo)準(zhǔn)。計算機的外部總線通常分為并行總線和串行總線兩種。例如：IEEE－488總線為并行總線，RS－232總線、RS-422總線、RS-485總線為串行總線。并行總線的優(yōu)點是信號線各自獨立，每次同時傳送一個數(shù)據(jù)字節(jié)，所以傳輸速度高，接口簡單；缺點是電纜線數(shù)多，適用于短距離（數(shù)十米）的快速傳輸。串行總線的優(yōu)點是電纜線數(shù)少，便于遠(yuǎn)距離傳送；缺點是信號傳輸慢，每次傳送一個比特的信息，接口比較復(fù)雜。串行通信一般可分為異步模式和同步模式常用的外部總線除了以上幾種形式，還包括現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（3）現(xiàn)場總線根據(jù)國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場總線基金會FF的定義：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向串行傳輸、多分枝結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。目前較流行的現(xiàn)場總線主要有：CAN、PROFIBUS、Lonworks、HART、FF。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)使用比較多的是CAN控制器局域網(wǎng)絡(luò)。

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本3、過程輸入/輸出通道計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)為了實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，需要將生產(chǎn)過程中的各種必要信號及時地檢測傳送、并轉(zhuǎn)換成計算機能夠接受的數(shù)據(jù)形式。計算機對送入數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治鎏幚砗?，又以生產(chǎn)過程能夠接受的信號形式實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。這種完成在過程信號與計算機數(shù)據(jù)之間變換傳遞的裝置叫過程輸入/輸出通道。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（1）通用I/O接口原理在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，外部通道是不能直接與中央處理單元（CPU）相連的，因為它們的速度、數(shù)據(jù)格式不一定相同，信號形式也不一定匹配。為了便于兩者交換信息，往往需要一套連接CPU和外部通道的中間環(huán)節(jié)，即接口電路（簡稱接口）。接口是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)各通道中多個設(shè)備協(xié)調(diào)一致地運行的保證，它具有電平變換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、緩沖和狀態(tài)信息提供等功能，所以接口是通道建立的基礎(chǔ)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本①I/O接口的尋址I/O接口的編址方式：包括存儲器映射方式和隔離式編址方式（I/O編址方式）。I/O接口的地址譯碼：譯碼電路的構(gòu)成形式通常有固定式端口地址譯碼和開關(guān)可選式地址譯碼兩種。②常用的I/O接口計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本輸入輸出通道非安全接口是不涉及行車安全數(shù)據(jù)的接口，均可采用通用的標(biāo)準(zhǔn)接口。對傳輸安全數(shù)據(jù)的串行接口電路來說，可采用編碼理論中的差錯控制技術(shù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，所以可采用標(biāo)準(zhǔn)通用接口。輸安全數(shù)據(jù)的并行接口電路，不能簡單地用通用標(biāo)準(zhǔn)接口，須采用故障—安全輸入輸出接口。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本下面主要介紹開關(guān)量輸入/輸出通道和故障—安全輸入輸出接口。(2)開關(guān)量輸入通道開關(guān)量輸入通道的作用：一是將二值開關(guān)量信息變換成寄存器能夠接收的TTL兩種電平；二是抗干擾，以保證輸入信號的正確性。開關(guān)量輸入通道的結(jié)構(gòu)主要由輸入緩沖器、輸入電路、地址譯碼器等組成。開關(guān)量輸入通道結(jié)構(gòu)輸入緩沖器輸入電路地址譯碼器內(nèi)部總線來自生產(chǎn)過程計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（3）開關(guān)量輸出通道聯(lián)鎖計算機輸出的開關(guān)量是用來控制執(zhí)行繼電器、表示燈或音響報警裝置的。開關(guān)量輸出通道的主要功能：一是提高驅(qū)動能力；二是實現(xiàn)了計算機與外部設(shè)備之間的電氣隔離。開關(guān)量輸出通道的結(jié)構(gòu)開關(guān)量輸出通道主要由輸出鎖存器、輸出驅(qū)動電路、口地址譯碼器等組成，如圖所示。輸出鎖存器輸出驅(qū)動器地址譯碼器內(nèi)部總線去生產(chǎn)過程計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本二、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

以工業(yè)控制機算機為核心構(gòu)成的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，由于其控制規(guī)模的大小不同，功能的完善程度不同，技術(shù)實現(xiàn)方法，經(jīng)濟因素以及研制的技術(shù)背景和歷史背景的不同，景觀在具體結(jié)構(gòu)上存在著一定的差異，但大體上可從層次結(jié)構(gòu)和冗余結(jié)構(gòu)兩個側(cè)面來描述。系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本第二節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件一、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

2023/4/316計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本集中式控制與分散式控制結(jié)構(gòu)集中式控制系統(tǒng)由室內(nèi)、室外兩部分構(gòu)成，特點是聯(lián)鎖系統(tǒng)的各層功能均由一臺計算機完成①控制臺②聯(lián)鎖處理機③輸入輸出接口④電源設(shè)備⑤現(xiàn)場信號設(shè)備控制臺聯(lián)鎖處理機輸入輸出接口室內(nèi)室外操作信息表示信息狀態(tài)信息控制命令計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本分散式控制結(jié)構(gòu)的特點是將聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能按結(jié)構(gòu)層次劃分成若干相對獨立又有一定聯(lián)系的功能模塊，均由相應(yīng)的計算機來處理。由于功能模塊的劃分并非唯一，所以具體結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的控制臺監(jiān)視控制機聯(lián)鎖機目標(biāo)控制器與其他系統(tǒng)聯(lián)系計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本分散式控制結(jié)構(gòu)①監(jiān)視控制機（上位機）－信息管理計算機，人機會話功能，還用于實時記錄信息及其再現(xiàn)，另外還有診斷功能；②聯(lián)鎖機（下位機）－實現(xiàn)信號設(shè)備的聯(lián)鎖邏輯處理功能，完成進(jìn)來確選、鎖閉、發(fā)出開放信號和動作道岔的控制命令，與執(zhí)行層有兩種方式：專線方式和總線方式③目標(biāo)控制器－控制命令和狀態(tài)信息的轉(zhuǎn)送站，一方面接收和效核來自聯(lián)鎖機的控制代碼，經(jīng)譯碼后形成控制命令，以驅(qū)動相應(yīng)的設(shè)備控制電路；另一方面由接收監(jiān)控對象的狀態(tài)信息，經(jīng)編碼傳送到聯(lián)鎖機。聯(lián)鎖機輸入輸出接口監(jiān)控對象室內(nèi)室外聯(lián)鎖機室內(nèi)室外總線控制器控制器控制器總線方式專線方式監(jiān)控對象監(jiān)控對象監(jiān)控對象計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件三、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的室內(nèi)外聯(lián)系方式

專線方式

每一監(jiān)控對象都有專門的控制命令輸出口和狀態(tài)信息輸入口相對應(yīng)?？捎糜诩扔欣^電集中聯(lián)鎖的改造。2023/4/320計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件總線方式

把室外的監(jiān)控對象按地理位置劃分為若干群。對于每一群設(shè)置一個由計算機構(gòu)成的現(xiàn)場控制器（集中器）。各集中器分別與室內(nèi)聯(lián)鎖機聯(lián)系，由他做中介，實現(xiàn)聯(lián)鎖計算機與監(jiān)控對象之間的聯(lián)系。2023/4/321計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本星形網(wǎng)聯(lián)系方式總線網(wǎng)聯(lián)系方式2023/4/322計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/323計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

（1）系統(tǒng)的可靠性冗余結(jié)構(gòu)為了使系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)達(dá)到或者超過目標(biāo)值而采取的冗余結(jié)構(gòu)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性的定義是：該系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)、在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力。度量可靠性的定量標(biāo)準(zhǔn)是可靠度，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠度往往用其自身的平均故障間隔時間MTBF來表征。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性冗余結(jié)構(gòu)，往往采用雙機熱備二重系統(tǒng)，其原理結(jié)構(gòu)圖如圖所示。模塊A模塊B1輸入輸出或門可靠性冗余結(jié)構(gòu)圖計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

（2）系統(tǒng)的安全性冗余結(jié)構(gòu)為了使系統(tǒng)的安全性指標(biāo)達(dá)到或者超過目標(biāo)值而采取的冗余結(jié)構(gòu)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性的定義是：當(dāng)系統(tǒng)的任何部分發(fā)生故障時，其后果不會導(dǎo)致人身傷亡或者財產(chǎn)的重大損失的性能。度量系統(tǒng)安全性的技術(shù)指標(biāo)是系統(tǒng)產(chǎn)生不安全性輸出的平均間隔時間。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性冗余結(jié)構(gòu)，往往采用雙機同時工作并彼此間進(jìn)行頻繁比較的與門二重冗余構(gòu)造，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。模塊A模塊B&輸入輸出與門安全性冗余結(jié)構(gòu)圖計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（3）計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)應(yīng)用上位機即監(jiān)視控制機由于它所處理的信息主要是操作人員的按鈕操作信息合聯(lián)鎖系統(tǒng)的各種表示信息，因此不要求該機具有故障—安全特性。只要提高它的可靠性就可以了。監(jiān)視控制機主機監(jiān)視控制機備機輸入輸出切換開關(guān)上位機的冗余結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

聯(lián)鎖機采用的冗余結(jié)構(gòu)對于聯(lián)鎖機來說，由于所處理的狀態(tài)信息和控制命令均屬于安全信息。因此，不僅需要采取可靠性冗余結(jié)構(gòu)以提高它的可靠性，而且還要采取安全性冗余結(jié)構(gòu)來確保它的安全性。

a、雙機熱備冗余結(jié)構(gòu)

聯(lián)鎖機的冗余結(jié)構(gòu)（一）輸入輸出計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本b、二乘二取二冗余結(jié)構(gòu)“二取二”指在一套子系統(tǒng)上集成兩套CPU，兩套CPU嚴(yán)格同步，實時比較。只有雙機運行一致，才對外輸出運算結(jié)果?！岸恕敝赣脙商淄耆嗤亩《酉到y(tǒng)構(gòu)成雙機并用或熱備系統(tǒng)。每一子系統(tǒng)內(nèi)部為安全性冗余結(jié)構(gòu)，兩子系統(tǒng)形成可靠性冗余結(jié)構(gòu)，這樣，既提高了系統(tǒng)的可靠性，又提高了系統(tǒng)的安全性。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本c、三取二冗余結(jié)構(gòu)

三取二冗余結(jié)構(gòu)示意圖如。采用三取二冗余結(jié)構(gòu)需要妥善解決一些技術(shù)問題，這些技術(shù)問題主要是：１、三臺計算機的同步運行問題２、高指標(biāo)表決器問題３、故障機的及時切離與及時修復(fù)問題

執(zhí)行層也要求采用可靠性和安全性冗余結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本第三節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性保障

一、可靠性與安全性技術(shù)基礎(chǔ)系統(tǒng)的可靠性是指在規(guī)定的條件（或環(huán)境）下，規(guī)定的時間內(nèi)，系統(tǒng)完成規(guī)定功能的概率。為了提高系統(tǒng)的可靠性，防止故障造成系統(tǒng)失效，人們在長期的研究中發(fā)展了兩類基本技術(shù)。一類是防止和減少故障發(fā)生的技術(shù)，叫避錯技術(shù)；另一類是當(dāng)系統(tǒng)的某一部分發(fā)生故障時仍使系統(tǒng)保持正常工作的技術(shù)，叫做容錯技術(shù)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本1、避錯技術(shù)避錯技術(shù)的基本著眼點是通過質(zhì)量控制（如設(shè)計審核、元件篩選、測試等）、環(huán)境保護(hù)（如對外部干擾采取屏蔽）和減載使用等措施設(shè)法消除產(chǎn)生故障的原因，從而防止故障的發(fā)生，延長系統(tǒng)的使用壽命。避錯技術(shù)是提高系統(tǒng)可靠性的第一道防線，是必不可少的常規(guī)技術(shù)。（1）質(zhì)量控制技術(shù)（2）環(huán)境防護(hù)技術(shù)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2、容錯技術(shù)（1）容錯技術(shù)的基本概念①容錯技術(shù)的含義當(dāng)系統(tǒng)的某一部分發(fā)生故障時仍使系統(tǒng)保持正常工作的技術(shù)叫容錯技術(shù)。容錯技術(shù)的基本出發(fā)點就在于首先承認(rèn)故障不可避免的事實，進(jìn)而考慮解除故障影響的措施。為了實現(xiàn)這一思想，采取的主要手段就是用外加資源的冗余方法，來達(dá)到掩蔽故障影響或使系統(tǒng)從故障狀態(tài)重新恢復(fù)正常工作的目的。②容錯技術(shù)的分類容錯技術(shù)又分為兩種類型——故障掩蔽技術(shù)和系統(tǒng)重組技術(shù)（也稱動態(tài)冗余技術(shù)）。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

故障掩蔽技術(shù)是指防止系統(tǒng)中故障產(chǎn)生差錯的各種技術(shù)，就是說要將發(fā)生的故障掩蔽起來。這一技術(shù)不要求在發(fā)生容忍故障前檢測故障，但要求做到故障包容，即是使故障的影響局部化，防止故障的影響在系統(tǒng)中擴散從而影響整個系統(tǒng)的性能。這種技術(shù)中最常用的有糾錯碼、表決技術(shù)等，這是實現(xiàn)容錯的第一途徑。系統(tǒng)重組技術(shù)是防止系統(tǒng)中的差錯導(dǎo)致系統(tǒng)失效的各種技術(shù)。系統(tǒng)重組要求首先進(jìn)行故障檢測，然后做到故障復(fù)位，最后做到系統(tǒng)恢復(fù)，即通過重組等手段使系統(tǒng)保持正常運行，這是實現(xiàn)容錯的第二種途徑。由于重組過程具有動態(tài)性質(zhì)，所以也稱為動態(tài)冗余技術(shù)。故障掩蔽技術(shù)和系統(tǒng)重組技術(shù)都是建立在冗余技術(shù)的基礎(chǔ)上的，是以資源冗余為前提的，它是容錯技術(shù)的核心。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（2）實現(xiàn)容錯技術(shù)的主要方法容錯技術(shù)是依靠外加資源，即冗余的方法來換取系統(tǒng)的可靠性的。主要方法有： 硬件冗余 軟件冗余 時間冗余 信息冗余計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本二、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性技術(shù)保障計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性冗余結(jié)構(gòu)，就是指為了使系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)達(dá)到或者超過目標(biāo)值而采取的冗余結(jié)構(gòu)。目前，廣泛使用和研究的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu)主要有雙機熱備動態(tài)冗余結(jié)構(gòu)、三取二靜態(tài)冗余結(jié)構(gòu)、二乘二取二冗余結(jié)構(gòu)。1、雙機熱備系統(tǒng)（1）雙機熱備系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（2）雙機熱備系統(tǒng)的工作方式雙機熱各系統(tǒng)的工作方式為:根據(jù)開機順序，首先投人運行的自動為工作機，后投人的為熱備機；工作機運行中發(fā)生故障后自動退出運行狀態(tài)，熱備機自動轉(zhuǎn)為工作機。因此熱備雙機有三種狀態(tài)：即 停機狀態(tài) 主機狀態(tài) 熱備狀態(tài)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（3）雙機熱備系統(tǒng)的故障檢測雙機系統(tǒng)是通過切換進(jìn)行重組來提高系統(tǒng)的可靠性和可用性的。系統(tǒng)重組能否成功在很大程度上依賴于故障檢測技術(shù)“故障檢測的目的在于：一是檢測計算機內(nèi)部是否發(fā)生了故障，當(dāng)出現(xiàn)故障時，不能產(chǎn)生危險側(cè)輸出；二是在工作機發(fā)生故障后，及時驅(qū)動切換開關(guān)動作，將備機輸出接向系統(tǒng)的輸出；三是無論工作機還是備機發(fā)生故障時，應(yīng)及時報警，通知維修人員進(jìn)行修理。故障檢測的原理和方法是多種多樣的，常用的檢測方法有： 比較法 自診斷法 比較—自診斷法 監(jiān)督定時器法（或稱看門狗法）計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（4）雙機熱備系統(tǒng)的通信與同步

雙機通信與同步是雙機熱各系統(tǒng)的基本問題之一。雙機熱各系統(tǒng)大多采用比較法進(jìn)行故障檢測，雙機的運行時需要同步。 同步的另一種含義是讓備機及時了解工作機的運行狀況，需要在主備雙機之間建立通信聯(lián)系，以便在工作機發(fā)生故障而終止控制命令輸出時，備機能立即發(fā)動切換，接替控制命令的輸出，從而防止諸如突發(fā)性關(guān)閉信號而造成對行車作業(yè)的影響。

雙機之間的通信聯(lián)系通常采用半雙工通信方式，由備機作為通信主站，定時呼叫作為子站使用的工作機。雙機同步可引用兩機間的"定點"通信"信號"來實現(xiàn)，其通信周期和聯(lián)鎖程序循環(huán)運行周期相同，每隔一定的時間間隔，即聯(lián)鎖程序掃描一個周期，雙機相互握手通信一次，確定雙機的工作狀態(tài)，保持雙機同步，其同步過程可用圖7-32表示。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2、三機表決系統(tǒng)（三取二冗余系統(tǒng)）（1）三機表決系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理三機表決系統(tǒng)是一種利用故障屏蔽技術(shù)構(gòu)成的可靠性和故障—安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)由三臺構(gòu)造相同又彼此獨立的計算機、表決器、接口電路和故障檢測機構(gòu)等組成。三臺計算機同時執(zhí)行一樣的操作，其輸出送到表決器，然后表決器按三取二的方式工作，即只要任何兩個計算機輸出一致時，則產(chǎn)生控制命令輸出。這樣，可以屏蔽任一計算機的故障對系統(tǒng)的影響。三取二靜態(tài)冗余結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本(2)主機如果三機表決系統(tǒng)中的兩臺主機發(fā)生了同樣的故障，即共模故障，有可能會輸出錯誤的危險測信息，從而危及行車作業(yè)的安全。產(chǎn)生共模故障的主要原因是三個模塊的硬件和軟件在設(shè)計上完全相同，而且存在設(shè)計錯誤，這種共同性的錯誤就導(dǎo)致相同的錯誤輸出。避免共模故障的方法：一是對主機的硬、軟件采用不同的設(shè)計方法；二是采取同樣設(shè)計但確保不存在設(shè)計錯誤。(3)表決器表決器本身要具有很高的可靠性與安全性，它應(yīng)當(dāng)比三取二系統(tǒng)本身具有更高數(shù)量級的可靠性與安全性。表決器邏輯電路如圖7-33所示，由三個兩兩比較器和一個或門組成。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本(4)故障機的及時切離與及時修復(fù)以及三臺計算機同步運行問題當(dāng)經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)結(jié)果不一致時，要及時地確認(rèn)究竟是哪一臺計算機出現(xiàn)了故障并及時地將其從系統(tǒng)中切除。同時，故障機一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就要在規(guī)定的時間間隔內(nèi)予以修復(fù)。如果不及時修復(fù)，當(dāng)又有一臺計算機故障時，系統(tǒng)將停止運行，使整個系統(tǒng)呈現(xiàn)癱瘓狀態(tài)。另外，由于三臺計算機要進(jìn)行頻繁比較，所以它們要嚴(yán)格同步。同步的方法有兩種：硬件同步和軟件同步。硬件同步要有專門的同步電路，如時鐘同步等。目前實現(xiàn)時鐘級同步主要是采用三個時鐘源強制同步技術(shù)。軟件同步是以軟件為主的同步方法，主要是通過對同步標(biāo)志的測試、比較和計算來實現(xiàn)的。軟件同步的方法具有較高的靈活性，但同步精度和效率相對硬件同步方式要低。在實際運用，可根據(jù)具體情況，合理選用。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本3、二乘二取二系統(tǒng)(1)二乘二取二系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理如圖7-15所示，系統(tǒng)I與系統(tǒng)II中，只要有一個系統(tǒng)正常輸出即可保障整個系統(tǒng)正常工作，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。在任意一個系統(tǒng)中，又由系統(tǒng)A和系統(tǒng)B構(gòu)成，只有系統(tǒng)A、B兩個系統(tǒng)同時工作正常時，系統(tǒng)I或系統(tǒng)II才能有輸出，從而提高了系統(tǒng)的安全性。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本(2)二取二CPU電路圖7-35為二取二CPU電路原理圖。在一個計算機系統(tǒng)中有兩個CPU，兩個CPU的硬件、軟件完全相同。兩CPU的運算結(jié)果經(jīng)比較回路檢查，一致后形成有效的輸出，否則無輸出電源，使安全得到最有效的保證。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本(3)雙系熱備圖7-36為二乘二取二系統(tǒng)的雙機切換構(gòu)成模式，雙系之間采用的是熱備的方式。在這種雙系熱備的方式中，輸入/輸出計算機均同時工作，同時產(chǎn)生輸出；并且以并聯(lián)的方式連接到被驅(qū)動的繼電器上。因此，雙系熱備僅對I系和II系計算機而言，對于輸入/輸出計算機，雙系均以二重系并聯(lián)方式運行。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件二、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

2023/4/345計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件三、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的室內(nèi)外聯(lián)系方式

專線方式

每一監(jiān)控對象都有專門的控制命令輸出口和狀態(tài)信息輸入口相對應(yīng)。可用于既有繼電集中聯(lián)鎖的改造。2023/4/346計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件總線方式

把室外的監(jiān)控對象按地理位置劃分為若干群。對于每一群設(shè)置一個由計算機構(gòu)成的現(xiàn)場控制器（集中器）。各集中器分別與室內(nèi)聯(lián)鎖機聯(lián)系，由他做中介，實現(xiàn)聯(lián)鎖計算機與監(jiān)控對象之間的聯(lián)系。2023/4/347計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本星形網(wǎng)聯(lián)系方式總線網(wǎng)聯(lián)系方式2023/4/348計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/349計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件四、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性結(jié)構(gòu)

可靠性安全性1、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性要求平均故障間隔時間MTBF值達(dá)到106h；故障—安全系統(tǒng)的安全完善度等級必須達(dá)到SIL4級。SIL4

（SafetyIntegirtyLevel）安全完善性等級IEC61508中規(guī)定系統(tǒng)有4種安全完整性級別，SII4是最高的，SIL1是最低2023/4/350計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件2、避錯技術(shù)和容錯技術(shù)避錯技術(shù)

質(zhì)量控制技術(shù)、環(huán)境防護(hù)技術(shù)。容錯技術(shù)硬件冗余、軟件冗余、時間冗余、信息冗余。根據(jù)對故障處理方式的不同，分為：動態(tài)冗余和屏蔽冗余。2023/4/351計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件3、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)

故障切換結(jié)構(gòu)（動態(tài)冗余技術(shù)）

雙機熱備結(jié)構(gòu)、二乘二取二結(jié)構(gòu)。

故障屏蔽結(jié)構(gòu)（屏蔽冗余技術(shù)）

三取二系統(tǒng)。2023/4/352計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件4、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性冗余結(jié)構(gòu)

可靠性冗余結(jié)構(gòu)

雙機熱備結(jié)構(gòu)。

安全性冗余結(jié)構(gòu)二取二冗余結(jié)構(gòu)。2023/4/353計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本可靠性與安全性結(jié)構(gòu)

二乘二取二結(jié)構(gòu)、三取二結(jié)構(gòu)2023/4/354計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件五、一般計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

以雙機熱備為例。系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性結(jié)構(gòu)和安全性結(jié)構(gòu)硬件構(gòu)成示意圖2023/4/355計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/356計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件六、切換開關(guān)電路和表決電路

1、切換邏輯控制與切換開關(guān)電路切換邏輯控制電路定時監(jiān)視法動態(tài)信號監(jiān)視法切換開關(guān)電路2023/4/357計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/358計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/359計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件2、三取二表決電路

V(a,b,c)=a·b+a·c+b·c2023/4/360計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件七、人機會話層的硬件

1、按鈕操作的硬件控制臺方式數(shù)字化儀方式鼠標(biāo)方式鍵盤方式2023/4/361計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件2、信息顯示的硬件大屏幕顯示器智能化圖形控制卡

VGA顯示卡、多屏顯示卡2023/4/362計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本第三節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件

標(biāo)準(zhǔn)程序庫、語言處理程序、操作系統(tǒng)、服務(wù)性程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件應(yīng)用軟件

根據(jù)任務(wù)需要編制的各種程序。

2023/4/363計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件一、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的功能與總體結(jié)構(gòu)1、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的功能

人機界面信息處理功能聯(lián)鎖控制功能執(zhí)行控制功能自動檢測與診斷功能其他功能

2023/4/364計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件人機界面信息處理功能操作信息處理表示信息處理維護(hù)與管理信息處理

2023/4/365計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件聯(lián)鎖控制功能建立進(jìn)路進(jìn)路鎖閉信號開放信號開放保持進(jìn)路正常解鎖進(jìn)路非正常解鎖道岔單獨操縱進(jìn)路引導(dǎo)總鎖閉

2023/4/366計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件執(zhí)行控制功能輸入控制功能輸出控制功能其他功能平面調(diào)車溜放控制功能站內(nèi)道口控制功能與調(diào)度集中/TDCS聯(lián)系功能與其他系統(tǒng)，如站內(nèi)調(diào)度、管理信息系統(tǒng)等的結(jié)合功能監(jiān)測聯(lián)鎖設(shè)備狀態(tài)功能2023/4/367計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件2、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的任務(wù)劃分

上位機系統(tǒng)人機會話機、維修機

下位機系統(tǒng)聯(lián)鎖機

2023/4/368計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件3、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu)

按系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)分類人機會話層、聯(lián)鎖運算層、執(zhí)行層每個層又根據(jù)功能需要劃分為幾個功能模塊，如下圖。

2023/4/369計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/370計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件

按冗余結(jié)構(gòu)分類雙機熱備式的雙版本軟件結(jié)構(gòu)和三取二系統(tǒng)的單軟件結(jié)構(gòu)。按聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的組織形式分類聯(lián)鎖圖表式軟件結(jié)構(gòu)和進(jìn)路控制式的軟件結(jié)構(gòu)

2023/4/371計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件二、聯(lián)鎖數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)是指在聯(lián)鎖計算機中，所有參與聯(lián)鎖運算的數(shù)據(jù)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中軟件的運行是依據(jù)各種各樣不同階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行的。從計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的變化情況可以分為邏輯變量和常量。2023/4/372計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本邏輯變量邏輯變量又稱作動態(tài)數(shù)據(jù)，主要指運算過程中變化的數(shù)據(jù)。它包括反映監(jiān)控對象狀態(tài)的輸入狀態(tài)變量；與操作動作相對應(yīng)的操作變量；運算產(chǎn)生的中間結(jié)果；標(biāo)志狀態(tài)變量；如鎖閉、解鎖……等等。

2023/4/373計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本常量運算中不會發(fā)生變化的數(shù)據(jù)是常量。也稱作靜態(tài)數(shù)據(jù)，包括（1）反映監(jiān)控對象的性質(zhì)與特點的數(shù)據(jù)，道岔、雙動道岔、無岔區(qū)段、照查等等；(2)設(shè)備編號，如D1編為01H，D3編為02H'…等等；(3)反映設(shè)備相對位置的數(shù)據(jù)，如X=XX，Y=YY；(4)反映設(shè)備之間關(guān)系的數(shù)據(jù)，如某一道岔區(qū)段包含多少道岔數(shù)，超限絕緣檢查地點……。2023/4/374計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/375計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本參與聯(lián)鎖運算的數(shù)據(jù)量很大，它們在存儲器中的組織方法稱為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。動態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)存于讀寫存儲器(RAM)中，以便讀、寫；而靜態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)存于只讀存儲器(ROM)中，以防丟失。因此有必要建立兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的定義及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立。應(yīng)當(dāng)容易理解，易于生成、易保證聯(lián)鎖程序的運用并且能保證數(shù)據(jù)的安全性與可靠性。數(shù)據(jù)的編碼

數(shù)據(jù)的傳輸2023/4/376計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本1、靜態(tài)數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，首先需要一個靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫是這樣構(gòu)成的：對應(yīng)信號平面布置圖(更確切地說是對應(yīng)控制臺盤面圖)中的每一個監(jiān)控對象，如信號機、道岔、軌道電路區(qū)段、侵限絕緣區(qū)段、特設(shè)的變通按鈕、進(jìn)路終端按鈕（沒有信號機）等，各設(shè)一個數(shù)據(jù)模塊。在模塊中列出表述該監(jiān)控對象特性的數(shù)據(jù)以及聯(lián)鎖軟件所需要的一些標(biāo)志。2023/4/377計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（1）建立進(jìn)路所需數(shù)據(jù)

進(jìn)路性質(zhì)，是列車進(jìn)路還是調(diào)車進(jìn)路；進(jìn)路方向，是接車方向還是發(fā)車方向；進(jìn)路的范圍，即進(jìn)路的兩端，如果是迂回進(jìn)路，還應(yīng)指明變更點；防護(hù)進(jìn)路的信號機；進(jìn)路中的軌道電路區(qū)段及數(shù)量；進(jìn)路中的道岔、應(yīng)處的位置及數(shù)量；進(jìn)路所涉及的侵限絕緣軌道區(qū)段及檢查條件；2023/4/378計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本進(jìn)路的接近區(qū)段；進(jìn)路的離去區(qū)段；進(jìn)路末端是否存在需要結(jié)合或照查的設(shè)施，如閉塞設(shè)備、機務(wù)段聯(lián)系、駝峰信號設(shè)備等。2023/4/379計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的功能聯(lián)鎖數(shù)據(jù)常量變量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立進(jìn)路所需數(shù)據(jù)2023/4/380計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（2）進(jìn)路表的生成

若將上列各項納入一個數(shù)據(jù)表中就構(gòu)成了一個進(jìn)路表。將一個車站的全部進(jìn)路的進(jìn)路表匯總在一起就構(gòu)成了總進(jìn)路表（它很像我們熟悉的進(jìn)路聯(lián)鎖表）。由人工編制總進(jìn)路表,特別是大型的總進(jìn)路表,不僅繁瑣而且容易出錯。2023/4/381計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本設(shè)計一種進(jìn)路表生成軟件-進(jìn)路搜索程序。當(dāng)辦理進(jìn)路時，由進(jìn)路操作命令調(diào)用進(jìn)路搜索程序，并尋找出存儲在ROM中相應(yīng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)，自動生成一個與進(jìn)路操作命令相符的進(jìn)路表，以供聯(lián)鎖軟件使用。2023/4/382計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本根據(jù)站場形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所生成的進(jìn)路表存于計算機的RAM中。在一個車站上，如果同時能辦理n條進(jìn)路，那么在RAM中就需要存n個進(jìn)路表。這些進(jìn)路表是隨著辦理進(jìn)路而生成，又隨著進(jìn)路的解除而消失，所以占用RAM的空間是不大的。2023/4/383計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本對應(yīng)于信號平面布置圖中的每一監(jiān)控對象，如信號機、道岔、軌道電路區(qū)段及其他各種設(shè)備，各設(shè)一個靜態(tài)數(shù)據(jù)模塊。2023/4/384計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

由于這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在圖形上具有站場形式，所以稱它為站場形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲在計算機的ROM中，供進(jìn)路表生成軟件使用。

2023/4/385計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本如果把所有的模塊按照它們在信號布置圖中相互位置鏈接起來，如圖(b)所示，它很像6502電氣集中的組合連接圖。由于這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在圖形上具有站場形式，所以稱它為站場形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它相當(dāng)于圖論中的圖形結(jié)構(gòu)。2023/4/386計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本當(dāng)辦理進(jìn)路時，根據(jù)進(jìn)路操作命令，為進(jìn)路搜索程序指明進(jìn)路的始端模塊首址和終端模塊首址，進(jìn)路搜索程序從站場形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中搜出與進(jìn)路有關(guān)的全部模塊，再從模塊中找出進(jìn)路聯(lián)鎖程序所需的數(shù)據(jù)，就可構(gòu)成進(jìn)路表了。2023/4/387計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本假設(shè)有三個模塊a、b和c，如圖所示，2023/4/388計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/389計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本一般來說，一個節(jié)點有左右兩個鏈接節(jié)點，如果允許雙方向搜索，則一個節(jié)點需有兩個指針場以便記入兩個鏈接節(jié)點的首址。圖(d)是雙向鏈接圖，對它既可由a搜索到c，也可由c搜索到a。對于道岔節(jié)點來說，它有三個鏈接節(jié)點：一個是岔前節(jié)點，—個是岔后直股節(jié)點，再一個是岔后彎股節(jié)點。岔前節(jié)點的首址，pfz存放岔后直股節(jié)點首址，用pfw存放岔后彎股節(jié)點首址。2023/4/390計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本對于站場形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來說，僅沿一個方向進(jìn)行搜索就可以了。從站場結(jié)構(gòu)來看，沿著發(fā)車方向搜索時，遇到的分歧道岔(按搜索方向來說就是對向道岔)較少，所以搜索效率較高。因此，以后將以發(fā)車方向的單向搜索為準(zhǔn)，來實現(xiàn)節(jié)點之間的鏈接。根據(jù)這一原則，前圖(b)的各模塊鏈接簡圖如圖所示。

2023/4/391計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/392計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本假設(shè)辦理一條由S3至D7的調(diào)車進(jìn)路。首先根據(jù)進(jìn)路操作命令確定進(jìn)路的始端節(jié)點是K(S3)——搜索的起始節(jié)點終端節(jié)點K(D7)——搜索的目標(biāo)節(jié)點。由節(jié)點K(S3)出發(fā)，根據(jù)它的指針場中的地址碼可以找到K(9DG)，進(jìn)而找到K(9)。K(9)是一個對向道岔節(jié)點，它有兩個后繼節(jié)點K(11)和K(QX2)。2023/4/393計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2、動態(tài)數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)（1）操作輸入變量操作輸入變量是反映操作人員操作動作的開關(guān)量，是形成操作命令的原始數(shù)據(jù)。在RAM中需各設(shè)一個區(qū)域存放操作輸入變量（操作變量表）和由操作輸入變量形成的操作命令（操作命令表）。一條操作命令形成后，就可以從操作變量表中刪去相應(yīng)的操作變量了。操作輸入變量除了用以形成操作命令外，還作為表示信息的原始數(shù)據(jù)以及監(jiān)測系統(tǒng)的記錄內(nèi)容。2023/4/394計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（2）狀態(tài)輸入變量狀態(tài)輸入變量是反映監(jiān)控對象狀態(tài)的變量，如軌道區(qū)段狀態(tài)、道岔定位狀態(tài)、道岔反位狀態(tài)、信號狀態(tài)、燈絲狀態(tài)，以及與進(jìn)路有關(guān)的其它設(shè)備狀態(tài)。狀態(tài)變量是參與聯(lián)鎖運算的安全數(shù)據(jù)，一般都要對其進(jìn)行雙采集。狀態(tài)變量應(yīng)周期性地及時刷新，以保證變量能確切反映監(jiān)控對象的實際狀態(tài)。狀態(tài)變量除了參與聯(lián)鎖外，還作為表示信息和監(jiān)測系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)。2023/4/395計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本狀態(tài)變量的存儲方式集中存儲方式分散存儲方式2023/4/396計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

由于這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在圖形上具有站場形式，所以稱它為站場形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲在計算機的ROM中，供進(jìn)路表生成軟件使用。2023/4/397計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（3）表示輸出變量表示輸出變量是指向屏幕顯示器提供的變量，通過這些變量反映有關(guān)列車或車列運行情況、操作人員的操作情況以及聯(lián)鎖設(shè)備工作狀況。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可提供比電氣集中更豐富的信息和表現(xiàn)形式。這些信息需取自狀態(tài)輸入變量、操作輸入變量、中間變量以及控制命令輸出變量等。2023/4/398計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（4）控制變量控制變量是指控制信號和道岔的變量。任何控制對象都由聯(lián)鎖程序產(chǎn)生雙份控制變量，只有雙份控制變量一致時才可形成控制命令變量并經(jīng)由安全輸出通道輸出?？刂泼詈涂刂谱兞慷紤?yīng)周期性地刷新，以保證數(shù)據(jù)的實時性。（5）中間變量中間變量是指聯(lián)鎖程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生的一些變量。2023/4/399計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

由于這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在圖形上具有站場形式，所以稱它為站場形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲在計算機的ROM中，供進(jìn)路表生成軟件使用。2023/4/3100計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件三、人機會話軟件1、人機會話軟件的任務(wù)

按鈕命令發(fā)送任務(wù)

按鈕的分類按鈕的操作原則

信息顯示任務(wù)接收聯(lián)鎖機數(shù)據(jù)、處理接收的數(shù)據(jù)、顯示處理后的數(shù)據(jù)區(qū)段狀態(tài)、道岔狀態(tài)、信號機狀態(tài)、功能按鈕狀態(tài)、道岔名和信號名顯示、操作提示、其他提示2023/4/3101計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本顯示界面12023/4/3102計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)畫面2023/4/3103計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本四、聯(lián)鎖軟件1、聯(lián)鎖軟件的基本模塊

操作輸入及操作命令形成模塊操作命令執(zhí)行模塊進(jìn)路處理模塊

進(jìn)路選排一致性檢查及道岔控制命令形成子模塊進(jìn)路鎖閉子模塊信號開放與保持子模塊

2023/4/3104計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

進(jìn)路正常解鎖子模塊取消進(jìn)路子模塊

狀態(tài)輸入模塊表示信息輸出模塊控制命令輸出模塊2023/4/3105計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2、聯(lián)鎖軟件的任務(wù)調(diào)度方式集中調(diào)度方式分散調(diào)度方式2023/4/3106計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本3、操作命令執(zhí)行程序操作人員的操作由人機對話計算機采集并傳送到聯(lián)鎖計算機，由按鈕分析模塊對按鈕操作進(jìn)行分析后，形成操作命令并存儲在操作命令表中，當(dāng)主程序執(zhí)行“操作命令執(zhí)行模塊”時，順序的從存儲區(qū)中取出命令并予以執(zhí)行，當(dāng)命令的執(zhí)行條件滿足而成功執(zhí)行后，從存儲區(qū)刪去相應(yīng)的命令。2023/4/3107計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本i←1i>m取im中的命令i←i+1是否轉(zhuǎn)出操作命令執(zhí)行模塊進(jìn)路操作是否取消進(jìn)路是否人工解鎖是否是否進(jìn)路搜索模塊取消進(jìn)路模塊人工解鎖模塊2023/4/3108計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（1）操作命令類型與功能進(jìn)路操作命令取消進(jìn)路命令人工解鎖命令進(jìn)路故障解鎖區(qū)段故障解鎖重復(fù)開放信號非常關(guān)閉信號命令開放引導(dǎo)信號命令引導(dǎo)鎖閉命令引導(dǎo)解鎖命令道岔單獨操作命令道岔單獨鎖閉命令道岔單獨解鎖命令2023/4/3109計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（2）操作命令的形成與任務(wù)分配進(jìn)路操作命令的形成進(jìn)路選路操作關(guān)閉信號操作解鎖進(jìn)路操作道岔操作命令的形成定操、反操、單鎖、單解、封鎖、封解其他的特殊任務(wù)操作非進(jìn)路調(diào)車、平面溜放、閉塞手續(xù)的辦理、場間聯(lián)系2023/4/3110計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本（3）道岔控制程序的實現(xiàn)道岔控制技術(shù)條件的檢查道岔總定位、總反位單鎖、單解封鎖、封解道岔操作命令程序的結(jié)構(gòu)流程

2023/4/3111計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3112計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本4、進(jìn)路處理程序進(jìn)路搜索程序

動態(tài)生成進(jìn)路從進(jìn)路總表中選出進(jìn)路利用計算機輔助設(shè)計方式來生成靜態(tài)進(jìn)路表進(jìn)路處理模塊

標(biāo)準(zhǔn)檢查子模塊進(jìn)路處理基本子模塊進(jìn)路處理模塊的調(diào)度2023/4/3113計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本標(biāo)準(zhǔn)檢查子模塊進(jìn)路空閑檢查子模塊道岔位置檢查子模塊照查條件檢查子模塊進(jìn)路控制表設(shè)置子模塊進(jìn)路處理基本子模塊進(jìn)路選排及道岔控制命令生成模塊子模塊進(jìn)路鎖閉子模塊信號開放與保持子模塊進(jìn)路正常解鎖子模塊取消進(jìn)路子模塊2023/4/3114計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3115計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3116計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本

進(jìn)路故障解鎖子模塊的流程

檢查進(jìn)路是否存在

命令無效

1

2

否

3

4

6

否

否

存在？

列車通過？

是

進(jìn)路空閑?

是

進(jìn)路解鎖

5

是2023/4/3117計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本進(jìn)路處理模塊的調(diào)度各條進(jìn)路的處理一條進(jìn)路的處理i←1i>mLi空？i←i+1對Li中的進(jìn)路進(jìn)行處理是是否否轉(zhuǎn)出進(jìn)路處理總框圖2023/4/3118計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本讀取Li中的標(biāo)志ff=？已形成fS？f=fXP是否已形成fXB？f=fS是否已形成fJS？f=fXB是否XP模塊S模塊XB模塊JS模塊轉(zhuǎn)出進(jìn)程處理流程圖f=Fjs2023/4/3119計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本5、過程輸入輸出程序安全輸入程序

輸入清零模塊讀入數(shù)據(jù)模塊置回執(zhí)模塊安全輸出程序

調(diào)用輸出模塊0

檢查有無控制命令調(diào)用輸出模塊0

輸出安全性檢查一致性檢查2023/4/3120計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件五、提高軟件可靠性的措施避錯檢測屏蔽2023/4/3121計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本第四節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)輸入、輸出信息與接口開關(guān)量輸入通道開關(guān)量輸出通道故障—安全輸入/輸出接口動態(tài)繼電器動態(tài)驅(qū)動單元采集信息和驅(qū)動命令的接口電路計算機聯(lián)鎖與列控設(shè)備的接口計算機聯(lián)鎖與TDCS/CTC結(jié)合

2023/4/3122計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口一、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)輸入、輸出信息與接口

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)輸入/輸出信息的性質(zhì)開關(guān)性安全性計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接口的采用狀態(tài)信息的采集采用動態(tài)輸入的方式控制信息的輸出采用動態(tài)驅(qū)動的方式2023/4/3123計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口二、開關(guān)量輸入通道2023/4/3124計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口信號形成電路的形式如圖所示。2023/4/3125計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口信號形成電路的功能：變換隔離去抖開關(guān)量輸入通道的形式：直接輸入方式分組輸入方式矩陣輸入方式2023/4/3126計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口三、開關(guān)量輸出通道2023/4/3127計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口控制對象：

執(zhí)行繼電器表示燈音響報警裝置開關(guān)量輸出通道的主要功能：

提高驅(qū)動能力實現(xiàn)計算機與外部設(shè)備之間的電氣隔離2023/4/3128計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口繼電器輸出接口

2023/4/3129計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口表示燈輸出接口

2023/4/3130計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口音響報警輸出接口

2023/4/3131計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口四、故障—安全輸入/輸出接口故障—安全輸入接口

靜態(tài)故障—安全輸入接口動態(tài)故障—安全輸入接口故障—安全輸出接口

代碼→動/靜態(tài)變換電路動/靜態(tài)→電平變換電路2023/4/3132計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口靜態(tài)故障—安全輸入接口采用編碼方式。假設(shè)取碼長為n，則可組成2n個代碼。2023/4/3133計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口動態(tài)故障—安全輸入接口

2023/4/3134計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3135計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口故障—安全輸出接口

信號機控制電路、道岔控制電路。

輸出接口的任務(wù)：將控制信息從代碼形式轉(zhuǎn)換為電平形式，并將電平放大到足以驅(qū)動繼電器工作。一般采用以下兩級變換電路來實現(xiàn)。

（1）代碼→動/靜態(tài)變換電路（2）動/靜態(tài)→電平變換電路2023/4/3136計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3137計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3138計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3139計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口五、動態(tài)繼電器

JAC -1000型動態(tài)繼電器

JARC-1000型動態(tài)繼電器

JDXC-1700型動態(tài)繼電器2023/4/3140計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3141計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3142計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口結(jié)合電路采集電路控制電路2023/4/3143計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3144計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3145計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3146計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3147計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3148計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3149計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通道與接口七、采集信息和驅(qū)動命令的接口電路計算機采集的表示信息計算機輸出的控制命令信號電燈電路道岔控制電路2023/4/3150計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本信號機信號機采用集中供電，由室內(nèi)電源屏供出220V電源，在信號機處設(shè)信號變壓器變壓后供給信號燈燈泡點燈。進(jìn)站信號機有五個燈位：黃、綠、紅、黃、白。顯示：綠、黃、雙黃、紅、紅白、綠黃。由LXJ、TXJ、ZXJ、LUXJ、YXJ控制。2023/4/3151計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本設(shè)置：正線信號繼電器——ZXJJWXC-1700YX通過信號繼電器——TXJJWXC-1700YX綠黃信號繼電器——LUXJJWXC-1700YX引導(dǎo)信號繼電器——YXJJWXC-H340YX2023/4/3152計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本點一個紅燈：LXJ↓+YXJ↓點一個綠燈：LXJ↑+ZXJ↑+TXJ↑點一個黃燈：LXJ↑+ZXJ↑+TXJ↓+LUXJ↓點兩個黃燈：LXJ↑+ZXJ↓+TXJ↓+2DJ↑點一個綠燈和一個黃燈：LXJ↑+ZXJ↑+TXJ↓+LUXJ↑+2DJ↑點一個紅燈和一個月白燈：LXJ↓+YXJ↑+2DJ↑2023/4/3153計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本2023/4/3154計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理本出站兼調(diào)車信號