CIS1型计算机联锁系统维护教案.docx
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CIS1型计算机联锁系统维护教案
CIS-1型计算机联锁系统维护
一CIS-1型计算机联锁系统的体系结构
CIS-1型计算机联锁系统是由卡斯柯信号与铁路局共同研制开发的新一代计算机联锁系统。
其体系结构如图1所示:
CIS-1型计算机联锁系统采用分布式多处理器结构和模块化设计原则。
分别设置了用于站场显示、按钮操作、进路选择、语音报警及提供调度集中/调度监督、TDCS等系统所需功能的人—机对话子系统MMI;用于联锁逻辑运算、信息状态采集、动态输出驱动的联锁子系统;用于实时监视车站列车、调车作业情况,监视现场信号设备工作状态,系统维护、信息存储、记录查询、打印的电务维护子系统;用于监测现场信号设备工作状态的微机监测子系统;用于远程监测系统工作状态的远程诊断子系统;用于自动生成结合电路图、配线表、联锁表、系统配置图、站场及按钮布置图、选路数据、联锁数据的计算机辅助设计子系统以及用于与调度集中/调度监督、微机监测、信息管理等系统联网的接口设备,并采用两台共享式集线器和双网隔离的以太网将上述所有设备连接起来,使其成为一个开放式的网络化计算机联锁系统。
二CIS-1型计算机联锁子系统的硬件组成与功能
1人机接口MMI(上位机)
人机接口计算机的主要任务是接收操作员的操作输入,判明操作输入能否构成有效的操作命令,并将操作命令转换成约定的格式,由网络传输给联锁处理计算机。
同时,接收来自联锁处理计算机的表示信息及系统自检信息,将它们转换成屏幕显示信息。
CIS-1型计算机联锁系统MMI采用了多模—无主并行运行的动态冗余结构,采用两台高可靠性工业控制计算机,单机配置为:
a.主机板PCL-6155V,CPU为PENTIUMII233微处理器;
b.64MbKingStone存;
c.大容量、高质量的硬盘;
d.支持驱动双软驱的软盘驱动器,投入运用后禁止使用;
e.双键盘接口,投入运用后禁止使用;
f.PS/2接口;
g.两个串行接口,一个支持RS-232,一个支持RS-232/422/485;
h.一个并行接口;
i.WinFast3DS800图形加速卡,支持1600*1200点阵,使上位机界面更加清晰、柔和。
此外还有全双工16位立体声、128路复音波表合成器式Blaster声效卡;双以太局域网络接口板:
采用两块3Com/3C509网络板,分别作为连接两个网段的各节点,当一个网段有故障时,另一个网段会自动承担并完全传输所有信息,确保了上位机系统与其它系统信息的安全正确传输;高保真立体声音箱;两台21英寸大屏幕三星显示器;密封式高级控制台。
2联锁逻辑处理系统(下位机)
联锁逻辑处理系统采用双机热备冗余机制,机柜采用双套欧式标准600*800*1800mm3结构,包括控制层、计算机层、输入层、输出层、倒机层、网络层。
单套联锁处理系统结构如图2所示:
控制层
计算机层
输入层
输出层
倒机层
网络层
图2单套联锁处理系统结构简图
控制层、输入层、输出层采用标准机箱模块化设计,若某层机箱部配线出现严重故障或站场大修改造,可直接将这个机箱更换,大缩短了现场开通和维修时间;作为CIS-1型系统的核心,联锁机完成信号设备的联锁逻辑处理,进行进路选排和锁闭,发出开放信号和动作道岔命令,采集轨道状态、道岔表示状态及信号机状态等现场信号设备工作状态,驱动动态继电器来控制动作现场信号设备。
CIS-1系统采用二台工业控制计算机构成联锁逻辑处理计算机。
二台联锁逻辑处理机同时采集现场信号设备的工作状态及接收MMI传输的选路命令和各种按钮操作命令,每一单元的双套联锁软件进行各自的联锁逻辑运算。
运算结果在本机进行比较,将正确的联锁运算结果同时送联锁机A和B输出至动态切换电路,由处于工作状态的联锁机驱动相应的动态继电器,来开放信号及转动道岔。
CIS-1系统联锁机通过双以太网与MMI、电务维护子系统传输现场信号设备工作状态信息、联锁逻辑处理数据、各硬件模块工作状态信息及其它系统维护信息,两台联锁机之间通过网络进行信息传递,在采集信息一致的情况下,使备机始终与主机处于同步状态。
联锁控制计算机配置为:
a.CPU为PENTIUM微处理器;
b.存64Mb;
c.双以太局域网接口板:
采用两块3Com/3C509网络板,分别作为连接两个网段的各节点,当一个网段有故障时,另一个网段会自动承担并完全传输所有信息,确保了下位机系统与其它系统信息的安全正确传输;
d.高速I/O144路PCL-7122板;
e.WINDOWSNT4.0操作系统。
联锁控制计算机采用32位地址和32位数据非复用的结构,使总线带宽达到40Mbytes/s。
联锁控制计算机采用PENTIUM微处理器,及高速PCL-722144路可控I/O,满足数据高速吞吐能力。
控制面板层提供下位机的状态显示,包括主机显示、同步显示、脱机显示、网络状态显示及机柜电源显示。
输入输出层为计算机与继电电路的接口。
倒机层一般设在下位A机柜中,其作用是在维修人员确认安全的情况下,通过倒机钥匙的设置,能够实现人工倒机;
网络层安置HUB集线器,所有子系统的网络节点都汇集于此。
3电务维护子系统(维修机)
位于联锁机房配有电务维护系统,包括:
工业控制计算机、21英寸监视器、鼠标、打印机、调制解调器。
用于对系统运行状态的实时监测、为电务人员对系统维修提供表示信息及历史数据。
同时真实记录车站的各种作业情况。
电务维护系统硬件配置如下:
a.主机板PCL-6155V,CPU为PENTIUMII233微处理器;
b.64MbKingstone存;
c.大容量、高质量的硬盘;
d.支持驱动双软驱的软盘驱动器,投入运用后禁止使用;
e.双键盘接口,投入运用后禁止使用;
f.PS/2接口;
g.两个串行接口,一个支持RS-232,一个支持RS-232/422/485;
h.一个并行接口,用于连接打印机;
i.WinFast3DS800图形加速卡,支持1600*1200点阵,使电务维修机界面更加清晰、柔和;双以太局域网络接口板:
采用两块3Com/3C509网络板,分别作为连接两个网段的各节点,当一个网段有故障时,另一个网段会自动承担并完全传输所有信息,确保了电务维护子系统与其它系统信息的安全正确传输。
4远程诊断子系统
CIS-1型系统通过电务维护子系统、拨号调制解调器及维修工区既有的一对线与现场维修主管部门和卡斯柯公司维修中心的远程诊断系统相连,实现CIS-1型系统的远程诊断功能。
5网络通信子系统
CIS-1型系统各节点,即MMI、联锁机、电务维护子系统、现场信号设备工作状态监测子系统之间采用共享式网段隔离,满足IEEE802.3标准的双以太网进行信息传输。
每个网段带宽为10Mbps。
采用符合国际标准组织开放式互联模型OSI的TCP/IP网络协议,确保网络的开放互联性和信息传输的绝对可靠性。
选用两台共享式网络集线器HUB构成CIS-1型系统双以太网结构,采用AMP双绞线连接方式,确保连接到HUB任一端口的网络线发生断路、短路、混线、接地及网络端口故障时,都不影响其它网段的正常工作,实现各节点间网络故障隔离的目的。
6输入输出子系统
输入输出系统放置在下位机机柜中,CIS-1的输入输出接口系统是继电电路与联锁计算机之间的桥梁,具有反映现场设备信息的情况及辅助联锁机驱动命令时转换电平的功能。
信息采集系统包括采集板(VDIB-32)、采集电源(4NIC-Q25型一体化线性电源)和AMP公司插接件。
输出驱动系统包括驱动板(VDOB-32)、采集/驱动电源(4NIC-Q112型一体化线性电源)和AMP公司插接件。
7继电器接口电路
计算机系统与室外信号设备之间的接口采用安全型继电器电路。
继电器安装在标准的组合架或组合柜上。
保留的继电器主要包括:
道岔:
DCJ、FCJ、1DQJ、2DQJ、DBJ、FBJ;
信号机:
LXJ、YXJ、TXJ、LUXJ、ZXJ、DXJ、DJ;
轨道电路:
GJ;
为保证安全,系统还设置了道岔防护继电器CFJ,各道岔启动电路中串联CFJ的接点加以防护。
此外,还有64D半自动闭塞结合电路各继电器和站/外道口通知各继电器等。
8电源系统
本电源系统配有电源防雷箱、电源接口柜。
包括系统配线、双路均流的采集电源与局部电源;冷备3KVA在线式UPS。
三CIS—1型计算机联锁系统的使用与维护
1系统的开机与关机
系统的开机顺序如下:
1.确认电源柜上所有开关K1、K2A......K19全部关闭,即确认所有负载均已断开;
2.打开K1,K2A开关,即给UPS主机供电;
3.同时打开CB1,CB2开关(UPS后面板上);
4.等待一分钟后,打开电源柜中K3A、K13、K5、K6、K9、K10开关,直流电压表A、B、C、D应有正常指示,电压表A、B应在12~16V围,电压表C、D应在24~36V围;
5.打开K7、K8、K11、K12开关,TW2应有12~16V和24~36V直流电压;
6.打开K14~K18开关,至此,已向系统负载全部供电;
7.打开K19报警开关,若不报警,表示供电正常;
8.打开机柜电源、联锁A、联锁B工控机的开关;
9.打开电务维修机大屏幕显示器开关,再打开工控机开关;
10.打开上位机1、上位机2大屏幕显示器开关,再打开工控机开关;
如遇到交流电源停电等故障需关闭系统时,关机的顺序如下:
1.关闭上位机1、上位机2的工控机开关,再关闭大屏幕显示器开关;
2.关闭电务维修工控机开关,再关闭大屏幕显示器开关;
3.依次关闭下位机A、下位机B的开关和机柜电源的开关;
4.依次关闭电源柜K19~K14开关;
5.依次关闭电源柜K12、K11、K8、K7开关;
6.依次关闭电源柜K6、K5、K10、K9、K13开关;
7.依次关闭电源柜K3A、K2A、K1开关,电源柜开关全部关闭,系统负载全部断电;
8.同时关闭UPS中CB1、CB2开关;
2联锁机的同步与切换
联锁子系统为双机热备,对应每一联锁机分别设有工作继电器(AGZJ、BGZJ)和同步继电器(ANETJ、BNETJ)。
对四个相关的继电器的驱动方式与室外信号和道岔控制继电器的驱动原理相同。
当主机在运行的过程中出现故障,包括计算机故障、接口故障、网络故障、断混线故障和外界干扰引起的暂态逻辑错误等情况下,备机可自动接管联锁系统的输出(实现主机备机无缝切换),同时向上位机和电务维修机传送站场的表示信息、硬件网络故障信息和报警信息等。
CIS-1型系统对联锁机的故障监测采用了监督定时器法,设置“计时”定时器电路监督系统失效故障。
系统在正常运行时,每循环一次就清除“计时”定时器并重新设置定时值,其定时器时间应大于程序循环执行时间。
当因故障造成系统失控时“计时”定时器计数到“0”时,就产生一个系统关机信号,使联锁处理机倒向安全。
当故障的联锁机为工作状态时,则通过自检程序自动切换到同步工作的备用机,使之继续不间断工作。
双机热备系统的控制方式如下:
(1)主、备机无硬件故障但运算结果不一致时,以主机的结果输出。
(2)主、备机的锁闭位相同且输出结果一致时,主机备机互相同步。
(3)主机备机输出结果不一致时,或备机修复后上电时,约3-5秒后主机备机输出结果一致,系统自动同步,实现“联锁系统主机备机动态跟踪同步”。
(4)主、备机同步,若主机故障,系统先倒机,故障机自动脱机,系统进入单机运行状态,单机依然能够继续接收上位机发送的命令,并用采集到的数据进行联锁运算;当故障机的硬件故障修复后,系统自动联机并进入“联锁系统主机备机动态跟踪同步”状态。
(5)主、备机同步,若备机故障,不影响主机工作。
(6)备机双网中断,不影响主机工作;主机双网中
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