TYJLⅡ型计算机联锁系统教案Word文档格式.doc
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联锁总线
图1TYJL—Ⅱ计算机联锁体系结构框图
系统采用三层三级控制结构,由监视控制机、联锁逻辑处理机、执行表示机和电务维修机等四部分组成。
系统内部各子系统之间采用STD网络通信。
系统的各部计算机均为主备双套,联锁机、执行表示机具有热备、自动切换功能,其它如监视控制机由人工切换。
各备用机同样构成系统与主机同步工作,备用系统可脱机,供试验维修。
2TYJL—Ⅱ型计算机联锁子系统的硬件组成与功能
2.1控制监视级
控制监视级主要由控制台、监视控制机、电务维修机及外围设备组成。
监视控制机由下列部件组成:
主机板:
CPU目前已升级为奔腾芯片,主频233MHZ,内存容量32M。
2个RS232(串行通信接口),用于接收数字化仪和鼠标的操作信息。
一个并行口,用按钮盘操作时采集操作信息。
12槽无源PC总线母板,插接主机各芯片。
1块PC-01网络板,用于实现本机与系统其它机器的通信。
1块以太网卡,用于实现与电务维修机连接。
三英寸软盘驱动器1个,1G硬盘,用于固化程序。
多屏VGA显示图卡,用于驱动两台21英寸彩色监视器
语音声卡,能够产生各种报警信息。
局域网通讯卡,连接局域网,实现与其它远程信息系统的通信联络。
监视控制机的外围设备有键盘和两台21英寸彩色监视器。
系统的操纵设备是数字化仪配鼠标,采用windows操作系统,操作简单,显示直观清晰。
监视控制机的主要功能是实现控制、储存、进路初选、电务维护及屏幕显示。
其中控制监视机完成人机对话、进路初选及实现与联锁机及其它通信系统的通信联系。
电务维修机通过以太网与主备监视控制机连接,实现把实时信息采集到维修机,记录储存供电务人员维护系统时调用查询。
2.2联锁机和执行表示机
联锁机和执行表示机的硬件组成结构基本相同,其组成如图2所示。
每一台机器的主要组成模块如下:
(1)STD微处理器板(CPU板):
它是计算机联锁系统的核心,随着工控机档次的提高,该系统的CPU已进行了几次换代。
(2)报警板:
专为系统报警设计的控制板。
(3)STD—01通信板:
执行表示机上插一块,联锁机上插两块,一块用于主备机通信,一块用于与监控机和执行表示机通信。
(4)1604I/O接口板:
它是开关量输入输出接口板,连接光电隔离的信息采集及控制驱动板。
STD-01
通信板
STD
CPU
报警板
I/O板
STDCPU总线
采集板
驱动板
I/O总线
图2联锁机(执表机)结构图
(5)信息采集及控制驱动板:
每个机柜的下方设置12块或14块信息采集板,8块控制驱动板用于连接计算机和继电器接口电路,采集状态信息,输出控制信息。
在早期的联锁设备中采用8088微处理器板(准16位机),联锁机还需有配套的7308计数/计时器板、7320中断控制板和7710或7709存储器扩展板
联锁处理机采用高可靠性的工业控制机,其主要功能是:
(1)实现与上位机和执表机的通信调度。
采用循环呼叫应答方式,如果通信不通,则超时报警及退出,呼叫下一个设备。
在联机状态下,联锁机备机定时呼叫主机进行信息交换和信息比较。
(2)实现信号设备的联锁运算逻辑处理功能,完成进路确选、锁闭,发出动作道岔和开放信号的控制命令,实现进路锁闭解锁。
(3)由采集板采集现场设备状态信息。
(4)输出控制命令,经由驱动板控制动作现场信号设备。
执行表示机作为联锁机的扩充,它的功能除了没有联锁机的第二项功能(联锁运算功能)外,其它与联锁机完全相同。
系统配有专用的电源屏,提供计算机联锁系统的专用电源,同时配有UPS电源,保证短时间停电时系统的信息不丢失。
每一联锁机、执表机内各引入3组电源,一组是STD5V系统工作电源,供STD总线和采集、驱动模板内微机用电源;
一组12V动态采集条件电源12V(T);
一组12V动态驱动电源12V(Q)。
机柜电源安装在机柜上层,各路电源在机柜的电源模板上均装有电源指示灯和测试孔。
采集和驱动电源盒也设有指示灯。
电源误差范围在15%以内,否则会影响机器的正常工作。
为了降低电源故障对采集的影响,主、备机的电源并联使用,当其中一套电源故障时,有另一套电源继续供电,保证设备正常工作。
平时应注意观察各机柜的电源指示灯,发现故障及时处理。
各路电源之间要求有良好的隔离性能。
3TYJL—Ⅱ型计算机联锁系统的接口电路
本系统的接口电路分为两级,第一级是1604I/O接口板,第二级是光电隔离的信息采集板和输出驱动板。
两级接口板采用34芯扁平电缆(实用32芯)连接。
采集板和驱动板与继电器组合架通过电缆连接,由采集板连接继电器的接点采集现场信号设备状态的信息;
由驱动板输出控制命令驱动执行继电器,控制动作现场的信号设备动作。
3.11604I/O开关量输入输出接口板
1604I/O接口板一侧通过STD总线与主板连接,另一侧与信息采集板和输出驱动板连接。
为了减少板与板之间的连线,采用I/O总线(母线)的工作方式,即把各采集板和驱动板连接到同一母线(I/O总线)上,计算机通过1604板为母线提供输入输出端口。
每一1604板上有8个端口地址,每个端口地址有8位输入或输出,即每块1604板有64位输入/输出信息量,根据板上短路跳接线的位置,设置成地址连续的8个端口地址号。
计算机的CPU可以根据端口地址选通某一块1604板。
1604板为I/O总线提供输出、输入端口,每一块1604板提供8个输出、输入端口可选通8块采集板或驱动板。
1604板具有输出回读功能,对于采集板可以用来检查所采集信息的正确性,对于驱动板用来检查输出信息的是否被正确执行。
3.2状态信息采集板
状态信息采集板的容量是每板32个采集单元,各采集板的A8—A15、B8—B15、A26—A33、B26—B33共32个采集端分成四列,每列对应8个采集单元,由1604板选通某一板某一列的采集单元。
该列采集单元被选通后,由1604板先输出全0信号,关闭所有光电耦合单元,计算机收到全0信息后,再输出全1信号,打开该列各光电耦合单元,采集1、0相间的动态信息。
这样可以防止某一采集单元发生故障时采集到错误的信息。
单元状态信息采集电路如图3所示。
采集单元选通端收到脉冲,光电耦合管H2交替导通。
当采集条件接通时(GJ↑),则光电耦合管H1随H2导通截止,C1交替充放电。
数据输入端将1、0相间脉冲送入计算机。
采集条件未通或选通端无脉冲或采集电路的任一元件故障时,H1、H2均不能交替导通截止,数据输入端不能收到1、0相间的脉冲,从而实现故障—安全。
采集单元
VCC
R1
R2
R3
R4
R5
数据
输入端
选通端
C1
C2
H1
H2
D1
D2
L
A8
GJ
接口架
12V(T)
图3单元信息采集电路
3.3控制命令输出驱动板
输出驱动板的容量是每板32个驱动单元,可以驱动32个对象(动态继电器)。
1604板与驱动板的各驱动单元的控制关系与采集板类似。
单元控制信息的驱动电路如图4所示。
驱动单元
回读
信息
控制命令输出
C
12V(Q)
图4单元驱动电路
F
0-24
驱动回线
至动态继电器
73
83
52
62
DKZ
DKF
当该列的驱动单元被选通后,该单元对应的控制命令输出端输出动态脉冲,它控制光电耦合管H2交替导通截止,H1随H2动态工作。
驱动单元的输出端(A8)产生反向动态脉冲,控制动态继电器吸起。
同时光电耦合管H1工作,其输出端产生输出脉冲回读到计算机。
计算机如果不能收到回读的动态脉冲,将停止向控制命令输出端输出动态脉冲。
防止执行继电器错误吸起。
3.4继电器接口电路
3.4.1继电器接点结合电路
计算机输出接口输出的动态脉冲信息由表示回线提供信息采集条件电源12V(T),经采集条件、采集单元将动态脉冲作为该设备的某一状态信息送入计算机,从而实现闭环检查采集条件的过程。
计算机发生故障时,12V(T)无电,停止采集信息,以防止产生错误的采集结果。
接
口
架
表示
回线
DBJ
FBJ
图5继电器接点信息采集电路
图5是道岔表示继电器接点与接口架的结合电路,每一组道岔使用三个输入接口端子,尽管动态脉冲相同,但道岔的位置不同,收到信息的输入端不同,计算机即可区分出道岔的位置。
对于与安全直接相关的有关继电器如:
DBJ、FBJ、GJ、XJ等,计算机不但采集其前接点,还要采集其后接点,由软件对采集的信息进行校核,若均为“1”或均为“0”,可判定采集电路发生了故障,将其作为安全侧信息(后接点接通)处理,以实现故障—安全。
3.4.2输出驱动执行结合电路
由于联锁机和执行表示机均采用双机热备的工作方式,A、B两机控制的对象相同,因此系统的执行继电器一般采用双输入动态继电器,每个驱动单元都有两组输入,分别接联锁A机、联锁B机输出的控制命令输出端。
如图6,动态继电器由安全型偏极继电器、固态继电器、电阻电容元件构成。
它们的驱动回线73、83和72、82以及动态继电器的局部电源DKZ、DKF的极性分别受切换继电器的接点构成的转极电路控制。
A机输出时,电路控制52接DKZ、62接DKF,73、83接A机驱动电源12V(Q),使J吸起,此时72、82驱动无效。
若计算机发生故障,则12V(Q)断电,停止输出驱动命令。
当B机工作时,52接DKF、62接DKZ,此时,73、83驱动无效,72、82驱动有效。
为了不改变原偏极继电器的结构,可将阻容元件、固态继电器组成的控制单元与偏极继电器分开。
四个继电器的控制元件放在一起组装,占用一个继电器的位置。
通过组合配线将四个普通偏极继电器与控制元件相连,构成一个动态组合(占5个继电器位置),组合架上每一组合位置安装两个小组合。
也可采用将动态控制元件设在联锁机或执表机机柜内。
固
态
继
电
器
A
D3
W1
B1
6
7
72
82
W2
B2
8
9
1
DKZ(DKF)
4
DKF(DKZ)
C3
+
5
2
3
C5
R6
C4
J
C7
63
R7
图6双输入动态继电器电路图
4TYJL—Ⅱ型计算机联锁系统的使用与维护
4.1系统的开机与关机
启动系统时,一般是先打开联锁机和执行表示机,在确认设备连接正确,联锁机和执行表示机工作正常后,开启监视控制机及显示器的电源,监视控制机自动进入开机自检程序,逐个对外部设备及主机进行检查,若系统完好,
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