DS6K5B計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)

DS6K5B計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)第1頁/共32頁主要特點(diǎn)

聯(lián)鎖處理部件采取雙CPU共用時(shí)鐘，對(duì)數(shù)據(jù)母線信號(hào)執(zhí)行同步比較，發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)使輸出倒向安全。具備了“故障-安全”性能。聯(lián)鎖2重系為主從式冗余工作方式，通過高速通道進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，保證2重系同步運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)不間斷切換。輸入輸出電路采用京三公司生產(chǎn)的電子終端，電路為2重系并行工作，具有“故障-安全”性能。輸入輸出均采取靜態(tài)方式，省去了“靜態(tài)-動(dòng)態(tài)”變換電路，簡(jiǎn)化繼電器接口電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)內(nèi)各微機(jī)之間的通信全部通過光纜連接，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力和防雷性能強(qiáng)，保證系統(tǒng)具有高的運(yùn)行穩(wěn)定性,并具有區(qū)域聯(lián)鎖功能。第2頁/共32頁系統(tǒng)組成DS6-K5B計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)由六個(gè)部分組成：控制臺(tái)電務(wù)維護(hù)臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)輸入輸出接口（電子終端，ET-PIO）電務(wù)維修機(jī)電源第3頁/共32頁控制臺(tái)

控制臺(tái)由控顯雙機(jī)和車站值班員辦理行車作業(yè)的操作和顯示設(shè)備組成。操作設(shè)備可以選擇按鈕操縱盤、鼠標(biāo)或數(shù)字化儀。顯示設(shè)備可選用圖形顯示器或單元式表示盤。采用單元控制臺(tái)時(shí)可選用京三生產(chǎn)的高可靠性MMIF電路完成按鈕采集和表示驅(qū)動(dòng)。MMIF電路采用雙重系并行工作，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不間斷運(yùn)行的情況下，帶電拔插維護(hù)。每一臺(tái)控顯機(jī)內(nèi)安裝了兩個(gè)采用光纜連接的串行通信接口板，用于同聯(lián)鎖機(jī)的2重系通信?？仫@雙機(jī)的工作方式為雙機(jī)熱備，無擾切換?？仫@機(jī)轉(zhuǎn)換箱用于控制臺(tái)操作顯示設(shè)備與控顯雙機(jī)之間的轉(zhuǎn)換?？仫@機(jī)配備專用CTC通信接口，具有與分散自律型調(diào)度集中系統(tǒng)結(jié)合的功能。第4頁/共32頁維護(hù)臺(tái)

電務(wù)維護(hù)臺(tái)設(shè)備包括：監(jiān)測(cè)機(jī)、鍵盤、顯示器、打印機(jī)。監(jiān)測(cè)機(jī)內(nèi)安裝兩個(gè)采用光纜連接串行通信接口板，用于與聯(lián)鎖機(jī)2重系通信，從聯(lián)鎖雙機(jī)取得聯(lián)鎖系統(tǒng)維護(hù)信息。監(jiān)測(cè)機(jī)通過串行通信接口可從微機(jī)監(jiān)測(cè)前置機(jī)取得模擬量檢測(cè)信息。電務(wù)維護(hù)人員可以通過鍵盤，顯示器，打印機(jī)查詢或打印輸出各類監(jiān)測(cè)信息。監(jiān)測(cè)機(jī)通過通信接口可以與DMIS等其它系統(tǒng)結(jié)合，監(jiān)測(cè)機(jī)還具有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和維護(hù)的功能。第5頁/共32頁聯(lián)鎖機(jī)

聯(lián)鎖機(jī)由2重系組成，以主從方式并行運(yùn)行。每一系采用故障-安全的雙CPU處理器，兩系之間通過并行接口（FIFO）建立的高速通道交換信息，實(shí)現(xiàn)2重系的同步和切換。聯(lián)鎖機(jī)每一系通過FSD486(或FSIO)各用一對(duì)光纜經(jīng)過光分路器與控顯雙機(jī)相連，使聯(lián)鎖的每一系都能夠分別與兩臺(tái)控顯機(jī)通信。聯(lián)鎖機(jī)每一系用一對(duì)光纜分別與監(jiān)測(cè)機(jī)的兩個(gè)光通信接口相連，聯(lián)鎖機(jī)每一系的維護(hù)信息分別送到監(jiān)測(cè)機(jī)。聯(lián)鎖機(jī)每一系有5個(gè)連接電子終端的通信接口（IF486或FSIO），每個(gè)通信接口最多可連接三個(gè)電子終端機(jī)架。聯(lián)鎖機(jī)主、從系各自執(zhí)行全部處理功能。聯(lián)鎖機(jī)主系在每個(gè)處理周期的啟始時(shí)刻向從系發(fā)出同步信號(hào)，令從系與主系保持周期同步。聯(lián)鎖機(jī)主、從系交換處理結(jié)果。從系取與主系一致的結(jié)果輸出。第6頁/共32頁總線比較FSP故障安全處理

總線比較器以時(shí)鐘為單位，對(duì)雙重CPU的處理經(jīng)過、處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)照檢查，可以做到對(duì)CPU及周邊器件故障，在最短的時(shí)間內(nèi)（即一個(gè)CPU時(shí)鐘周期內(nèi)）最及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，通過屏蔽對(duì)外輸出或停止CPU動(dòng)作，使安全得到最有效的保證。第7頁/共32頁聯(lián)鎖機(jī)的安全保證機(jī)制

處理器以一定的周期執(zhí)行所有的處理，必要的硬件資源在規(guī)定的周期內(nèi)會(huì)全部被訪問到，對(duì)外部的輸入和輸出在規(guī)定的周期內(nèi)全部進(jìn)行更新。軟件在執(zhí)行過程中將輸出交變的定時(shí)監(jiān)視信號(hào)WDT和檢查信號(hào)CHK，標(biāo)志所有處理是按照規(guī)定周期正確執(zhí)行。WDT信號(hào)接受故障-安全驅(qū)動(dòng)電路（FSD）的監(jiān)視。故障-安全驅(qū)動(dòng)電路對(duì)總線比較器輸出的交變信號(hào)和WDT交變信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)有一方停止變化時(shí)，將從物理上（切斷輸出電路的電源）屏蔽對(duì)外輸出。設(shè)計(jì)了軟件診斷程序。對(duì)總線比較器檢查不到的部分（如未使用到的內(nèi)存等），實(shí)現(xiàn)故障-安全功能，并對(duì)冗余系統(tǒng)管理用到的特定的硬件資源進(jìn)行診斷監(jiān)視。系統(tǒng)的兩重系之間，通過專門設(shè)計(jì)的信息交換通道，進(jìn)行同步信息交換，實(shí)現(xiàn)兩重系同步運(yùn)行。當(dāng)一系發(fā)生故障時(shí)停止工作，輸出倒向安全側(cè)，另一系自動(dòng)接替工作，保證系統(tǒng)連續(xù)不間斷地運(yùn)行。第8頁/共32頁電子終端（ET-PIO）

輸入輸出接口稱為電子終端（ElectronicTerminal）。電子終端是采用故障-安全型雙CPU（FSCPU）構(gòu)成的智能控制器。電子終端的輸出電路按故障倒向安全的原則設(shè)計(jì)，輸入采集電路通過有效的自檢測(cè)功能，能夠檢測(cè)出輸入電路的故障，保證輸入信息的安全性。因此輸出驅(qū)動(dòng)和輸入采集均采用靜態(tài)方式，直接驅(qū)動(dòng)安全型繼電器。簡(jiǎn)化接口電路設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)維護(hù)。電子終端也是2重系結(jié)構(gòu)，安裝在ET機(jī)籠內(nèi)。每個(gè)ET機(jī)籠內(nèi)安裝一對(duì)ETLINE通信模塊，并用二根兩芯光纜與聯(lián)鎖2系的TLIO(或F107P)接口的一個(gè)ETNET線路連接。每個(gè)ET機(jī)籠內(nèi)可安裝五對(duì)電子終端(ET-PIO)，每個(gè)電子終端帶有32路輸入和32路輸出。聯(lián)鎖機(jī)IF486(或FSIO)接口最多可連接五個(gè)ETNET線路，每個(gè)ETNET線路最多可以連接三個(gè)ET機(jī)籠。第9頁/共32頁電子終端輸入和輸出電路第10頁/共32頁電子終端安全邏輯電子終端的每塊電路板都是智能的,控制是分散獨(dú)立的。每一系的每個(gè)電路板上都設(shè)有雙CPU的故障安全處理器，完成對(duì)本板的輸入輸出數(shù)據(jù)的安全處理和對(duì)本板電路的故障檢測(cè)。ET-PIO輸出電路的故障安全保證通過FSD對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。每一路輸出發(fā)出動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種輸出信號(hào)。CHK1檢查靜態(tài)輸出，CHK2檢查動(dòng)態(tài)輸出。動(dòng)態(tài)輸出通過FSD控制輸出檢查繼電器（ROR）。第11頁/共32頁電子終端的安全通信

聯(lián)鎖機(jī)二重系的輸出均發(fā)送給電子終端，電子終端每一系的輸入都發(fā)送給聯(lián)鎖機(jī)的二重系。這種冗余的連接方式保證任何一部分的單系發(fā)生故障，系統(tǒng)都能正常運(yùn)行。既保證故障-安全性又具有高可靠性。

安全信息傳送具有正/反碼兩次傳送、CRC校驗(yàn)、標(biāo)志碼檢查等故障安全保證機(jī)制，發(fā)現(xiàn)任何一項(xiàng)錯(cuò)誤，丟棄本周期的信息。2個(gè)周期沒有接受正確信息，給出警告信息。4個(gè)周期沒有接收正確信息，全部信息按安全側(cè)處理。第12頁/共32頁電源系統(tǒng)DS6-K5B計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求信號(hào)電源屏經(jīng)隔離變壓器單獨(dú)提供一路單相交流220V電源。從電源屏來的220V電源送到DS6-K5B的電源柜，經(jīng)過UPS后向計(jì)算機(jī)設(shè)備供電?？仫@機(jī)、監(jiān)測(cè)機(jī)及控制臺(tái)顯示器等設(shè)備使用UPS輸出的220V電源。系統(tǒng)電源采用兩臺(tái)2000VA或3000VA的UPS熱備冗余供電，任意一臺(tái)故障自動(dòng)切換，系統(tǒng)不受影響。

DS6-K5B的聯(lián)鎖機(jī)和ET-PIO采用兩路直流24V電源供電。第一路稱為邏輯24V電源（L24），此電源經(jīng)DS6-K5B內(nèi)部的DC-DC變換，產(chǎn)生邏輯電路工作所需的5V電源。第二路稱為接口24V電源（I24）。供輸出接口驅(qū)動(dòng)繼電器和輸入接口采集繼電器狀態(tài)使用。每一路電源均設(shè)兩臺(tái)并聯(lián)熱備工作，共有四臺(tái)24V電源。第13頁/共32頁電源連接圖第14頁/共32頁DS6-K5B區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖第15頁/共32頁DS6-K5B區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的特點(diǎn)

整個(gè)控制區(qū)域只要在中心站設(shè)一套聯(lián)鎖主機(jī)，控制操作與聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算集中在中心站完成，其它車站不設(shè)聯(lián)鎖機(jī)和控制臺(tái)，只設(shè)電子終端。集中聯(lián)鎖邏輯部與各站電子終端間采用光纖構(gòu)成的安全局域網(wǎng)連接，傳輸信息高速、安全、可靠，而且不需另設(shè)專用傳輸設(shè)備。在區(qū)域聯(lián)鎖的控制范圍內(nèi)，不需要另設(shè)站間閉塞或場(chǎng)間聯(lián)系電路，實(shí)現(xiàn)車站區(qū)間一體化，進(jìn)一步提高安全保障性能。集中控制和調(diào)度，全面掌握全線列車運(yùn)行和車站應(yīng)用狀態(tài)，合理指揮行車，保證列車安全、正點(diǎn)運(yùn)營(yíng)，并能提高列車通過能力。平時(shí)車站不需辦理行車作業(yè)，從而能夠節(jié)省人力。配備設(shè)備監(jiān)視裝置，在中心站能自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄全線內(nèi)設(shè)備的運(yùn)用情況，能迅速完成故障定位和故障排除。車站只設(shè)電子終端和接口設(shè)備，不需要整套聯(lián)鎖裝置，另外可大量節(jié)省室外聯(lián)系電纜，可以降低工程總投資。第16頁/共32頁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第17頁/共32頁系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)外觀第18頁/共32頁物理結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)DS6-K5B系統(tǒng)的聯(lián)鎖機(jī)架采用懸浮式結(jié)構(gòu)，聯(lián)鎖機(jī)與系統(tǒng)其他部分的連接全部采用光纜，實(shí)現(xiàn)完全電氣隔離。對(duì)設(shè)備安裝制定具體的隔離措施。例如聯(lián)鎖機(jī)架和電子終端機(jī)架在機(jī)柜上安裝必須采取絕緣隔離等。這些設(shè)計(jì)，有利于增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，提高防雷性能。第19頁/共32頁聯(lián)鎖邏輯部外觀(一)第20頁/共32頁聯(lián)鎖邏輯部外觀(二)第21頁/共32頁聯(lián)鎖機(jī)的同步切換DS6-K5B聯(lián)鎖機(jī)的二重系安裝在一個(gè)機(jī)架的同一個(gè)底板上，雙機(jī)信息交換通過底板高速通道實(shí)現(xiàn)，不需要經(jīng)過外部的電纜連接。雙機(jī)切換由CPU板內(nèi)的安全電路實(shí)現(xiàn)，不另設(shè)獨(dú)立的切換電路。二重系之間沒有經(jīng)過外部連接的通道。從而保證了雙機(jī)切換控制的高安全性和高可靠性。

DS6-K5B系統(tǒng)采用的無接點(diǎn)控制切換和通過機(jī)架內(nèi)部高速通道保持同步的方法，確保了系統(tǒng)的高安全性和高可靠性。第22頁/共32頁電子終端外觀(一)第23頁/共32頁電子終端外觀(二)第24頁/共32頁輸入配線示意第25頁/共32頁輸出配線示意第26頁/共32頁電子終端的可擴(kuò)充性和可維護(hù)性DS6-K5B每個(gè)電路板通過光電隔離的通信鏈路與聯(lián)鎖機(jī)進(jìn)行通信,并且每一塊PIO板都設(shè)有專用的保險(xiǎn)。因此，任何一個(gè)電路板的故障不影響其他電路板工作。機(jī)架擴(kuò)展也是通過光纖連接實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，可靠性不受影響。

DS6-K5B每個(gè)電路板上設(shè)有電源開關(guān)，可以單獨(dú)斷電，實(shí)現(xiàn)機(jī)架不停電的情況下拔插電路板，進(jìn)行更換維修。

DS6-K5B二重系的電路板并列插在同一機(jī)架上，對(duì)外的并聯(lián)連接通過底板的印制電路實(shí)現(xiàn)，避免外部連接接插件和連接電纜對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響。第27頁/共32頁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)斷開被測(cè)聯(lián)鎖機(jī)與電子終端、控顯主機(jī)之間的光纜連接，即可進(jìn)行測(cè)試。使用控顯備機(jī)進(jìn)行測(cè)試操作設(shè)備，監(jiān)測(cè)機(jī)作為電子終端模擬機(jī)模擬輸入/輸出，并通過TCP/IP與測(cè)試設(shè)備連接，完成現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖軟件測(cè)試?？仫@B機(jī)監(jiān)測(cè)機(jī)聯(lián)鎖Ⅰ系聯(lián)鎖Ⅱ系ET-PIO控顯A機(jī)控顯B機(jī)模擬機(jī)聯(lián)鎖Ⅰ系聯(lián)鎖Ⅱ系ET-PIO控顯A機(jī)測(cè)試設(shè)備正常運(yùn)行情況現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況TCP/IP第28頁/共32頁系統(tǒng)開發(fā)合作過程

京三的K5型系統(tǒng)1996年在濟(jì)南局周村站開通，同年通過鐵道部審查。此后，在濟(jì)南局先后開通了禹城和湖田兩站，設(shè)備的運(yùn)用效果達(dá)到廠家承諾的水平，得到用戶的高度評(píng)價(jià)。從1999年初開始，研究設(shè)計(jì)院分別同京三和日信兩家公司進(jìn)行技術(shù)交流，研討聯(lián)合開發(fā)的問題。

2000年6月，鐵道部運(yùn)輸局基礎(chǔ)部領(lǐng)導(dǎo)帶隊(duì)赴日，以對(duì)等的方式考察京三和日信兩家公司，重點(diǎn)考察項(xiàng)目是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖產(chǎn)品。設(shè)計(jì)院派兩人隨隊(duì)參加考察?？疾旖Y(jié)果，綜合各方面因素認(rèn)為，京三的技術(shù)和設(shè)備有優(yōu)勢(shì)。

2000年11月，研究設(shè)計(jì)院與京三簽訂合作協(xié)議。正式開展DS6-K5B的研制。K5B型是K5型的升級(jí)產(chǎn)