TYJL—TR9型计算机联锁

一、系统结构

TYJL-TR9型容错计算机联锁系统在系统结构方面与TYJL-II型双机热备计算机联锁系统类似，如图1-1，有以下几个组成部分：容错联锁主机，监控机，控制台，电务维修机，系统电源，接口架及继电器组合架，以及与其配套的计算机监测系统（可选用），远程诊断设备，调度监督系统等。下面对各主要部分进行简要说明。

1.1 容错联锁机

联锁机是车站计算机联锁系统中的核心部分。它主要对现场设备进行信息

采集，通过监控机接收值班员发出的操作命令，通过联锁程序进行逻辑运算，根据不同的运算结果进行驱动输出，直接去动作组合架上的继电器，控制现场的信号设备。并把现场的状态传递给监控机，以便在控制台上显示。联锁机由以下几部分组成：

数字化仪控制台鼠标操作室远端远程诊断微机监测容错联锁主机监控机A监控机BUPS电务维修机机房调度监督继电组合电源屏机械室现场 图1-1 TYJL-TR9型容错计算机联锁系统总体结构图

1． 联锁机笼（8110）

2． 主处理器模块（3006，3008）。主要功能是进行逻辑运算。

3． 电源模块(8312)。主要功能是提供计算机工作的内部电源。 4． 采集模块(3564)。采集现场信息，并传递给处理器模块。 5． 驱动模块(3674)。执行处理器的命令，驱动现场继电器。 6． 通信模块(4119A)。联锁机和其他设备之间进行通信。

1.2 监控机

监控机亦称上位机，和控制台联成一体，完成人机接口功能（图形显示，命令下达）同时与联锁机完成高可靠高安全的信息交换。并和电务维修机进行信息交换。

1.3 电务维修机

电务维修机与监控机、联锁机进行数据交换，实时再现站场图形、车务操作、系统状态（I/O状态和模块工作状态）。系统发生故障时发出音响报警，同时后台完成对系统操作、系统运行、系统故障的记录（一个月范围），对以上记录可查询、图形再现及打印。与供选配的微机监测系统、远程诊断系统、调度监督系统等进行数据交换。

1.4 远程控制中心

目前远程诊断系统以电话拔号网络方式与联锁系统的电务维修机联网，可实时显示站场图形、车务操作、系统状态（I/O状态、模块工作状态），并可获取联锁系统一个月范围内的所有记录。

1.5 系统电源配电柜

为系统的各个部分提供稳定可靠的交流电源。 以下几章对这几个方面进行较详细的阐述。

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二、联锁机

TYJL-TR9型容错联锁机系统采用美国Triconex公司研制的第九代产品Tricon(简称TR9)作为系统联锁机，它通过了国际TUV六级安全认证，具有高可靠性，高安全，高可用性等特点。本章主要介绍它的的工作原理，联锁机工作电源的引入和采集驱动电源的引入。

2.1 容错联锁主机原理

图2-1 TYJL-TR9型容错计算机联锁系统容错联锁机原理图

TYJL-TR9型容错计算机联锁系统的容错联锁机的容错能力是通过系统从

输入模块、主处理器模块到输出模块三大部分的全面三重化结构来实现的，这

样保证了系统中任何部件的单永久性故障或由于各种原因造成的瞬间故障发生时容错联锁系统仍能无差错、不间断的工作。

容错联锁系统的每个I/O模块都有三条完全独立的分电路。输入模块上的每条采集分电路分别采集继电器接点（DJ、XJ、DB、FB、GJ等）并将采集结果经过三条I/O总线送入相应的主处理器，在每个联锁扫描周期，三个主处理器通过专门的高速总线系统：TRIBUS进行同步通信，表决输入数据。每个主处理器模块根据表决后的输入数据执行联锁程序，然后将联锁程序产生的输出数据经过三条I/O总线送到输出模块，在输出模块上进行硬件表决，三取二或二取二（一路故障时）后输出，最后驱动相应继电器（XJ、DC、FC等）。

对每个I/O模块，容错联锁系统都支持热备功能，若主模块在运行中发生故障，容错联锁系统能立即将热备模块投入联锁，保证系统不间断运行。

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2.2 容错联锁机笼及布置

RCL N NO C NCL N 2NO C NC1POWERARUNPROGRAMPASSSTOP?LOCAL ?FAULTACTIVEMAINT1MPBCCOML2RL3RL4RL5RL6RL7R1REMOTEPASSPASSFAULTACTIVEMAINT1MAINT2PASSFAULTACTIVEMAINT1MAINT21TX1RXFAULTACTIVEPASSFAULTACTVE123PASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501EDIGITALINPUT3501EPASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501EPASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501EPASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501EPASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501EPASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501EPASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501EPASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501EPASSFAULTACTVE1234567891011121314151617181920212223242526272829303132DIGITALINPUT3501E115/230 VACPASS FAULT ALARM TEMP BATT LOWMAINT245672TX2RX891011123TX3RX131415161718POWER MODULE MODEL 8310115/230 VACPASS FAULT ALARM TEMP BATT LOW4TX4RX1920212223COM RX COM TX I/O RX I/O TXCOM RX COM TX I/O RX I/O TXCOM RX COM TX I/O RX I/O TXPRT2425262728293031POWER MODULE MODEL 8310EMP3006EMP3006EMP3006ECM411932 图2-2 主机笼

容错联锁机机笼分主机笼和扩展机笼两类，系统除一个主机笼外，可根据两套冗余的电源模块位于所有机笼的左侧。在主机笼中，向右接下来是三个主处理器模块，然后是通信模块，其它剩余部分为六个逻辑I/O槽位，每个逻辑槽位有两个物理槽位，一个为工作模块，另一个为可选的热备板。实用中，通信模块占了一个逻辑槽位，所以主机笼只有五个逻辑槽位可用。

扩展机笼与主机笼布置相似，但不需要主处理器模块和通信模块，可提供在主机笼电源模块上方位置有一系统控制钥匙开关，其有四个控制位置八个逻辑I/O槽位。

（RUN：正常运行位置；PROGRAM：编程位置，用于下装联锁程序；STOP：关机位置；REMOTE：遥控位置）。

在机笼的背板左上角为六个I/O总线扩展端子，三入三出，各机笼通过三条冗余I/O总线电缆相互连接。在I/O总线扩展端子的下方为两套电源模块的接地、交流电源、报警接线端子。在主机笼的I/O总线扩展端子右侧为锂电池盒，为系统停电后保持联锁程序之用。机笼的背板右侧为I/O引线端子。容错联锁系统内部具有三套系统，但对外界却只有一套简单接口，采集和驱动都只需一条I/O线即可。

站场规模最多接入14个扩展机笼。

机械规格：

总尺寸 机笼材料 重量

48.26cm*40cm*45.09cm

19”宽*15.75”高*17.75”深 镀锌和焊接的冷轧钢板

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机笼

电源模块

主处理器模块 通信模块 I/O模块 平均机笼

2.3

总线系统和电源分配

20kg 2.3kg 2.1kg 2.3kg 2.1-2.7kg 65kg

I/O电缆的ELCO 结线端子Terminal Strip #1Terminal Strip #2电源 端子123456TRIBUS电源模块 #1双重 电源 导轨电源 模块#2总线 A总线 B总线 C通信总线总线A总线 B总线 CI/O 总线主 处理器 A, B, & C右 I/O 模块*左I/O 模块通信模块逻辑槽位*任何时候左右I/O模块均可作工作模块或热备模块 图2-3 TYJL-TR9型容错计算机联锁系统容错联锁主机笼背板图

TYJL-TR9型容错计算机联锁系统的容错联锁主机的三类三重化总线蚀刻在机笼背面，即：TRIBUS、I/O总线和通信总线。

TRIBUS由三条独立的串行链路组成，速率4M波特。TRIBUS在每次联锁周期的开始同步三个主处理器，每个主处理器将数据传送到相邻的上游和下游主处理器。

每个I/O模块都通过I/O端子连接到继电器去。机笼上两个模块位置连接在一起是一个逻辑槽位，其中，一个作工作模块，另一个作热备模块。每个I/O连接端子都同时连接到工作模块和热备模块上，这样保证工作模块和热备模块可得到同样信息。

I/O总线负责I/O模块和主处理器模块间的数据交换，速率为375K波特。

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三重化的I/O总线设在机笼背板底部。I/O总线的每一条分电路负责在三个主处理器当中的一个主处理器与其相应的I/O模块的分电路间传递信息。I/O总线可用三条I/O总线电缆在机笼间延伸。

机笼上的电源用位于背面中心下方的二个独立电源排进行供电。每个机笼内的模块通过双重化的电源调整稳压器可以从二个电源排中取电。在每个输入和输出模块中有四组稳压电源调整器即：每条分电路A、B、C各有一组，另一组作状态指示用。

2.4 电源模块

每个 模块稳压器DC-DC 变换器稳压器稳压 器稳压器电源模块 #1A-+滤波Vcc桥整流NOCNC故障检测BVcc-+滤波DC-DC 变换器桥整流NOCNC故障 检测稳压器稳压器CVcc电源模块 #2NO ?常开结点 NC ?常闭结点 C ? 公共电源导轨 1报警地电源导轨 2

图2-4 TYJL-TR9容错计算机联锁系统容错联锁机电源模块原理图

容错联锁机的每个机笼都装有二个电源模块（8312），以双冗余的方式工作。每个电源模块都能承担机笼中所有模块在额定温度下全负载运转的供电能力，能給所在机笼提供计算机系统的所有模块工作所需的各种电源，如+5V电源等。在一电源模块正常工作时另一电源模块可在线替换。电源模块位于机笼左侧。系统的接地、交流电源、报警继电器等的接线端子位于机笼背板的左侧。引入交流电源额定值最小为240W。

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每个电源在机笼的背面装有独立的电源排，并有内部的诊断电路用以检查电压的输出范围和超温条件。每个从背面获取电源的模块为每条分电路都配有独立的电压调整稳压器。分电路短路只能影响这条分电路的电源调整稳压器，而不会影响整个电源总线。 ? ? ? ? ? ? ?

电源模块技术参数：诊断指示以表示灯的形式在电源模块的面板上显示。 绝缘

输入端子 超温传感器 报警结点 输入电源

输入正常电压 输入电压范围 熔丝类型 输出电压 输出电流

输出保持时间 诊断指示

输入到输出大于1000VAC或者1500VDC

由安全罩保护。采用4条12号线（3.31平方毫米）作零线、火线、保护地址。

当环境温度高于60℃，系统超温报警。 常开、常闭和公共结点。 每个电源模块最小240W 230VAC

185-235VAC，47-63HZ 2.5A，时间延迟

6.5VDC，在全负载时±1％ 在60℃时最大27A 最小20ms PASS（正常），FAULT（故障），ALARM（报警），TEMP（超温），BAT LOW（电池电压低）

电源模块的报警指示和报警继电器在以下情况下动作： 硬件结构与软件设置不一致 一模块与系统失去联系 一模块故障

一主处理器检测出一系统故障 一电源模块的交流电无输入

一电源模块有“电池低”或“超温”报警

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2.5 主处理器模块

二重电源导轨双重电源稳压电路Vcc故障检测电路状态指示主处理器 NS32GX32512K EPROM2MB SRAM时钟发生器中断控制器浮点处理器NS32381内部系统总线DMATriBus上游下游上游下游双口 RAM通信处理器双口 RAMI/O 处理器容错I/O总线调试通信端口容错通信总线

图2-5 TYJL-TR9型容错计算机联锁系统主处理器模块原理图

TYJL-TR9型容错计算机联锁系统有三个主处理器模块插在主机笼上，每个主处理器模块完全独立地与I/O子系统通信并执行联锁程序，三个主处理器在每个循环周期比较数据，多数表决，从而构成三取二系统。 ? ?

每个主处理器模块的时钟、电源稳压、电路都完全独立。每个主处理器模联锁主处理器：32位25MHZ NS32GX32 2M内存，负责执行联锁程序，其内存用于存贮联锁程序、I/O数据、诊断和通信数据。

I/O通信处理器：12MHZ 80C31 375K波特，负责交换主处理器模块与I/O模块间的采集数据、驱动数据。三重化的I/O总线装在机笼背面，另外通过I/O总线电缆可从主机笼延伸到另一机笼。 ?

通信处理器：16MHZ 80C152 2M波特，负责交换主处理器模块与通信模块间的命令数据、表示数据。

另外在每个主处理器模块都有一套高速表决总线系统：TRIBUS在三个主处理器模块间负责： ? ?

诊断数据和通信数据的传递 对所有采集数据的传递和硬件表决

块有三个处理器分别并行运行完成各自的任务。

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? ?

对上次联锁程序的输出数据、中间数据的传递和硬件表决 对联锁程序代码进行比较

TRIBUS为完全隔离、串行通信、4M波特。一个DMA（直接内存存取）容错联锁系统广泛的诊断可对每个主处理器模块、I/O模块和通信通道的完

控制器独立于联锁软件完成同步、传输、表决、数据纠正。

好进行检验。瞬间故障被记录下来，并通过硬件表决电路屏蔽。永久故障被诊断出后，可对故障模块进行热更换。主处理器模块的诊断包括： ? ? ? ? ? ?

验证联锁程序代码和内存

测试所有处理器的指令和操作代码

验证每个I/O通信处理器和分电路间的双口RAM

验证CPU、每个I/O通信处理器和分电路间的握手信号和中断信号 检查CPU、每个I/O通信处理器和分电路处理器的ROM、双口RAM、RS-485收发器的反馈

验证TRICLOCK和TRIBUS接口

每个主处理器模块底部有一RS-232口可供系统工作人员作诊断分析用。该口可最大隔离500VDC。

主处理器模块可接受双重化电源供电，电源母线排列在主机笼内，一个电源或电源母线故障不会影响联锁系统正常工作。

主处理器模块面板指示灯： PASS（完好） FAULT（故障） ACTIVE（工作） MAINT1（维修1） MAINT2（维修2） COM TX（通信发送） COM RX（通信接收） I/O TX（I/O发送） I/O RX（I/O接收）

模块通过自诊断测试 模块有故障需替换

模块正在执行联锁程序

软件误差计数错误多，应更换模块，以免硬件故障 软件误差计数错误多，应更换模块，以免硬件故障 通信总线正在发送数据 通信总线正在接收数据 I/O总线正在发送数据 I/O总线正在接收数据

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2.6 联锁机的工作电源（AC220V）

L+N1GL+N2G如上述，TR9容错联锁机是由主机笼和扩展机笼组成，每个机笼都有两个电源模块（8312）分别给所在机笼提供计算机工作所需的各种电源，每个机笼的两个电源模块采用热备方式工作。为此系统为联锁机提供两路AC220V电源。分别由配电柜（配电柜将在第4章介绍）中的UPSA和UPSB提供。在每个机笼（包括主机笼和扩展机笼）的左上角有电源接线端子，采用压接方式接线，UPSA提供的A路电源接入机笼的1路接线端子，UPSB提供的B路电源接入机笼的2路接线端子（图2-6为机笼的接线端子）。L+接220V火线，N接零线，G接地线。接线方式参照图2-7。

图2-6 机笼的电源接线端子

机柜背部 机笼1-1路 配电柜1D-3,4 UPSA 插座A

机笼2-1路 机笼3-1路 机笼1-2路 配电柜1D-11,12 UPSB 插座B 机笼2-2路 机笼3-2路 图2-7 联锁机笼的电源接线图

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