【正文】 . 從電氣聯(lián)鎖到計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)1. 車站聯(lián)鎖系統(tǒng) 是以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)以進(jìn)路控制為主要內(nèi)容的聯(lián)鎖功能的系統(tǒng)。我國的650amp。折合到每組道岔大致在30臺以上。3. 用計(jì)算機(jī)取代繼電電路構(gòu)成的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)原因：(1) 計(jì)算機(jī)的邏輯功能與繼電邏輯電路具有共同的理論基礎(chǔ)；(2) 由于可靠性技術(shù)和咎錯(cuò)技術(shù)和安全技術(shù)的進(jìn)步，使得用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制成為可能；(3) 工業(yè)控制級計(jì)算機(jī)商品化，為保證系統(tǒng)可靠性和降低造價(jià)提供了條件；(4) 為鐵路信號向智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展創(chuàng)造了條件。. 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展由于70年代電子業(yè)的發(fā)展，世界上（1971年11月Intel4004）產(chǎn)生了第一臺微型計(jì)算機(jī)，此后它幾乎是每隔兩年更新?lián)Q代一次，使得它影響到各行各業(yè)，當(dāng)然也滲透到鐵路系統(tǒng)。1978年瑞典首先在歌德堡車站使用了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。型繼電電氣集中。(2) 20世紀(jì)80年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。(3) 鐵道部運(yùn)輸局基礎(chǔ)部科技司于1998年10月共同組織了專家組對11個(gè)研制單位的產(chǎn)品進(jìn)行了篩選，考核認(rèn)證和測評，最終選定了4家研制生產(chǎn)責(zé)任單位，同時(shí)確定了4個(gè)國內(nèi)硬件生產(chǎn)廠家。2. 我國車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖概況(1) 1984～1989起步階段(2) 1990～1996平穩(wěn)發(fā)展階段(3) 1997～1998無序發(fā)展階段(4) 1999～目前 為整頓規(guī)范階段3. 鐵路行車中的四個(gè)智能系統(tǒng)列車間隔調(diào)整系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、調(diào)度管理信息系統(tǒng)以及調(diào)度專家系統(tǒng)。3．計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的特點(diǎn)。(3) 外部采取64位寬度的數(shù)據(jù)/內(nèi)存總線(4) 內(nèi)置分離式的高速緩沖器Cache RAM(5) Pentium或Pentium Pro加入MM2. 存儲器的進(jìn)步(1) 快速閃存Flash Memory(2) 32位傳輸72Pin設(shè)計(jì)的FAM DRAM (3) EDO DRAM(4) 64位傳輸 168Pin設(shè)計(jì)的SDRAM(5) 內(nèi)存需求的判斷3. 磁盤驅(qū)動器的發(fā)展(1) 硬盤驅(qū)動器(2) 與硬盤驅(qū)動器匹配的接口(3) 硬盤的工作模式4. 光盤驅(qū)動器CDROM(1) CDROM(2) CDROM CDR MD與VCD(3) CDROM的接口5. 顯示器與顯示卡(1)顯示器的主要規(guī)格： 分辨率與點(diǎn)距 ，模擬調(diào)整與數(shù)字調(diào)整，環(huán)保省電功能，防電輻射與防靜電處理，支持即插機(jī)用功能pamp。 (2)PCI BUS 顯示卡與AGP圖形加速卡6. 聲卡. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)特點(diǎn)(1) 實(shí)時(shí)性強(qiáng)。）(2)具有充分的過程輸入與輸出功能。 (4) 高可靠性a) 在設(shè)計(jì)與構(gòu)造階段要使系統(tǒng)具有很高的平均無故障時(shí)間MTBF或平均故障間隔時(shí)間（MTBF）。c) 系統(tǒng)總線要具有充裕的驅(qū)動能力。e) 具有硬件自檢功能。２) 總線規(guī)格３) 總線標(biāo)準(zhǔn)(2) 總線的標(biāo)準(zhǔn)化１) IEEE總線標(biāo)準(zhǔn)２) 廣泛流行的總線 例如：PC/XT PC/AT PCI等(3) 總線的種類１) 系統(tǒng)總線２) 通信總線a. 并行通信總線b. 串行通信總線c. 現(xiàn)場總線2. STD總線標(biāo)準(zhǔn)3. ISA/PCI總線標(biāo)準(zhǔn)4. VME總線5. 嵌入式PC及其連接總線標(biāo)準(zhǔn). 用于過程控制的標(biāo)準(zhǔn)接口1. 開關(guān)量輸入/輸出的標(biāo)準(zhǔn)接口(1) DI/DO信號的標(biāo)準(zhǔn)接口 組成：總線接口邏輯 輸入緩存器和輸出緩存器 I/O電器接口(2) DI信號的調(diào)理電路（見P74圖2——7）(3) DO信號的驅(qū)動電路1) TTL電戶三態(tài)門輸出電路（見P75圖2——8）2) 開路集電極(OC門)輸出電路（見P76圖2——9）3) 門電路外增加晶體管功率驅(qū)動級（見P76圖2——10）4) 達(dá)林頓陳列驅(qū)動器功率輸出電路（見P77圖2——11，12）2. 模擬量輸入接口電路 該部分的內(nèi)容應(yīng)在微機(jī)原理與接口技術(shù)中加以詳細(xì)的介紹，在此且作簡單的概述。在功能上除了能完成6502所具有的功能外,還應(yīng)充分利用計(jì)算機(jī)的軟件資源,增加新功能,做到比6502電氣集中功能更豐富更易于操作。 與6502電氣集中的組成相比,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)與6502電氣集中在層次結(jié)構(gòu)上是很相似的,一般把計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖功能劃分為三層,即人機(jī)對話層,經(jīng)濟(jì)因素以及技術(shù)背景的不同,往往這三層的設(shè)備(下圖為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu))。1. 人機(jī)對話層一般來說,可以采用控制臺方式,控制臺加顯示器方式和工業(yè)PC機(jī)方式,有些也決定了該層與聯(lián)鎖運(yùn)算層的聯(lián)系是采用并行方式還是串行方式。2. 聯(lián)鎖運(yùn)算層該層的主要任務(wù)是接收來自人機(jī)對話層的操作命令和通過輸入輸出控制層采集狀態(tài)信息,進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算,可以用可偏程序控制器(PLC),也可以用工業(yè)控制機(jī)?？偩€方式是指把室外的監(jiān)控對象按地理位置劃分成若干個(gè)群,對每個(gè)對象群,在其附近設(shè)置一個(gè)由微機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)場控制器,它與聯(lián)機(jī)運(yùn)算微機(jī)之間的以串行的方式連接,可采用接線圖式或電路搜索式的方法.由上述可見,具有代表性.(1)三取二冗余結(jié)構(gòu)圖 采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，需要著重解決的問題是：１) 在保證硬件設(shè)計(jì)無錯(cuò)的基礎(chǔ)上，采用自檢程序或互檢技術(shù)，防止三個(gè)模塊發(fā)生共模故障，保證故障——安全性能。３) 要保證三個(gè)模塊能同步工作，這就需要三個(gè)模塊具有相同版本的軟件和同步時(shí)鐘。雙機(jī)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)是不斷地檢測微機(jī)內(nèi)部是否發(fā)生故障，其目的有三，一是在發(fā)生故障時(shí)不能產(chǎn)生危險(xiǎn)側(cè)輸出；二是在工作機(jī)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)驅(qū)動切換開關(guān)動作，將備用機(jī)的輸出作為聯(lián)鎖機(jī)的輸出；三是無論工作機(jī)還是備用機(jī)發(fā)生故生故障后及時(shí)報(bào)警。(3)輸入輸出控制層 這一層分兩部分１) 輸入輸出接口（I/O） 它是用以輸出控制命令和采集狀態(tài)信息的通道，因它傳遞的都是涉安信息（把聯(lián)鎖系統(tǒng)中那些涉及行車安全的信息稱為涉安信息），所以必須具有高可靠性和故障——安全性能。２) 監(jiān)控對象的控制電路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的監(jiān)控對象就是室外設(shè)備，即信號機(jī)，動力轉(zhuǎn)換機(jī)和軌道電路。構(gòu)成這些電路的方法有兩種，一是把6502電氣集中所用的軌道電路，道岔控制電路和信息燈光控制電路應(yīng)用到微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中來（其中要對道岔啟動的電路作少量修改），優(yōu)點(diǎn)是可以簡化電路設(shè)計(jì)，缺點(diǎn)是使微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)所用繼電器數(shù)量仍然較多。. 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)1. 系統(tǒng)的可靠性冗余結(jié)構(gòu)(1) 定義：該系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力。(2) 安全性冗余結(jié)構(gòu)圖3. 系統(tǒng)的可靠性與安全性冗余結(jié)構(gòu)(1) 三取二冗余結(jié)構(gòu)（前節(jié)已將過）(2) 三取二冗余結(jié)構(gòu)需解決的技術(shù)問題１) 三臺計(jì)算機(jī)的同步運(yùn)行問題２) 高指標(biāo)表決器問題３) 故障機(jī)的及時(shí)切離與及時(shí)修復(fù)問題4. 分布式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu). 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成(1) 系統(tǒng)的功能1) 人機(jī)會話功能（能夠接受操作并表示系統(tǒng)狀態(tài)）2) 聯(lián)鎖控制功能3) 對系統(tǒng)主要組成設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的功能4) 能夠與上一級通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的功能(2) 系統(tǒng)的性能(3)系統(tǒng)的可行性數(shù)據(jù) 1)MTBF》10E3h 。(1) 容錯(cuò)的聯(lián)鎖主機(jī)構(gòu)成原理容錯(cuò)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的容錯(cuò)聯(lián)鎖主機(jī)，其容錯(cuò)能力是通過從輸入模塊，主機(jī)處理模塊，輸出模塊三大部分的全面三重化來實(shí)現(xiàn)的，這樣保證了系統(tǒng)中的任何部分在發(fā)生單永長久故障時(shí)，或者由于各種原因造成瞬間故障發(fā)生時(shí)，容錯(cuò)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)均能夠無差錯(cuò)地不間斷地工作。輸入模塊上的每條采集分電路分別采用相關(guān)繼電器的接點(diǎn)，并將采集結(jié)果經(jīng)過三條I/O總線送到相應(yīng)的主處理器，在每一個(gè)聯(lián)鎖掃描周期，三個(gè)主處理器通過專門的高速總線系統(tǒng)TRI總線進(jìn)行同步通倍，表決輸入數(shù)據(jù)。對于每一個(gè)I/O模塊，容錯(cuò)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)均支持熱備功能，若主模塊在運(yùn)行中發(fā)生故障，容錯(cuò)聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠立即換入聯(lián)鎖運(yùn)算，保證了系統(tǒng)的不同間斷運(yùn)行。三個(gè)主處理器在每個(gè)循環(huán)周期比較數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成三取二系統(tǒng)。診斷到永久性故障時(shí),:１) 檢驗(yàn)聯(lián)鎖程序代碼和內(nèi)存２) 測試所有處理器的指令和操作代碼３) 檢驗(yàn)每個(gè)I/O通信處理器和分電路間的雙口RAM４) 檢驗(yàn)cpu,每個(gè)I/O通信處理器和分路間的握尋信號和中斷信號５) 檢驗(yàn)cpu每個(gè)I/O通信處理器和分路處理器的RAM雙口RAM,RS485收發(fā)器的反饋.６) 檢驗(yàn)TRICluck和TRI總線接口每個(gè)主處理器模塊底部有一個(gè)RS232R可供系統(tǒng)工作人員做診斷分析用.主處理器模塊可接受雙重化電源供電,電源母線排列在主機(jī)架內(nèi),一個(gè)電源或電源母線發(fā)生故障時(shí),不會影響聯(lián)鎖系統(tǒng)正常工作.(3) 通信模塊上位監(jiān)控機(jī)通過通信模塊發(fā)送車務(wù)值班員的操作命令,并讀取三個(gè)主處理器模塊中信號,道岔,區(qū)段等設(shè)備的現(xiàn)場狀態(tài)和聯(lián)鎖邏輯狀態(tài),提供實(shí)時(shí)圖形顯示.2. 總線緊密結(jié)合型容錯(cuò)聯(lián)鎖主機(jī)系統(tǒng)(1) 容錯(cuò)聯(lián)鎖主機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)P117 圖320(2) 涉安信息輸入電路的結(jié)構(gòu) P119 圖321(3) 涉安信息輸出電路的結(jié)構(gòu)P120