车站信号计算机联锁控制系统—软件.课件.ppt

1、计算机联锁控制系统软件计算机联锁控制系统软件计算机联锁控制系统软件组成计算机联锁控制系统软件组成联锁数据与数据结构联锁数据与数据结构基本联锁控制软件功能模块基本联锁控制软件功能模块其他软件功能模块其他软件功能模块第1页，共21页。计算机联锁控制系统软件功能计算机联锁控制系统软件功能计算机联锁控制系统采用软件来实现各种联锁逻辑计算机联锁控制系统采用软件来实现各种联锁逻辑运算，并把联锁运算的结果形成控制命令来驱动相应的运算，并把联锁运算的结果形成控制命令来驱动相应的电子电路设备，从而实现对站场设备的操作和进路的控电子电路设备，从而实现对站场设备的操作和进路的控制。联锁软件是实现车站信号系统功能安全

2、的核心软件制。联锁软件是实现车站信号系统功能安全的核心软件模块。模块。第2页，共21页。一、计算机联锁控制系统软件的功能分解一、计算机联锁控制系统软件的功能分解1、操作表示功能、操作表示功能 （1）操作信息处理）操作信息处理 对正常的操作进行处理，形成有效的操作命令，并在对正常的操作进行处理，形成有效的操作命令，并在屏幕上给出相应的表示，以便使值班员确认自己的操作：对屏幕上给出相应的表示，以便使值班员确认自己的操作：对错误的操作进行处理，并在屏幕上给出相应的提示，以便及错误的操作进行处理，并在屏幕上给出相应的提示，以便及时采取措施纠正错误的操作。时采取措施纠正错误的操作。（2）表示信息处理）表

3、示信息处理 对现场信号设备的状态，在屏幕上实时地给出显示，对现场信号设备的状态，在屏幕上实时地给出显示，使值班员能随时监督现场设备的运用情况。使值班员能随时监督现场设备的运用情况。另外，在计算机联锁控制系统中根据需要会设置电务维另外，在计算机联锁控制系统中根据需要会设置电务维修机，实现维护与管理信息处理功能：对现场的信号设备的修机，实现维护与管理信息处理功能：对现场的信号设备的故障状态，在屏幕上及时地给出特殊的显示，以便使维护人故障状态，在屏幕上及时地给出特殊的显示，以便使维护人员迅速、准确地查找故障；自动记录并储存值班员办理作业员迅速、准确地查找故障；自动记录并储存值班员办理作业的时间及被操

4、作的按钮，完成与其他周边系统的联系。的时间及被操作的按钮，完成与其他周边系统的联系。第3页，共21页。2、联锁控制功能、联锁控制功能基本联锁控制功能主要实现进路控制，进路控制过程分基本联锁控制功能主要实现进路控制，进路控制过程分为两个阶段：进路建立和进路解锁。为两个阶段：进路建立和进路解锁。进路控制 进路建立进路建立 进路解锁 进路选择进路选择 进路锁闭进路锁闭 开放信号开放信号 自动解锁自动解锁 非自动解锁 正常解锁正常解锁 调车中途返回解锁 取消进路 人工解锁 故障解锁 信号开放保持第4页，共21页。除进路控制功能模块外，还包括信号操作、道岔操作等功能除进路控制功能模块外，还包括信号操作、

5、道岔操作等功能（3）信号操作功能）信号操作功能 重复开放信号；重复开放信号；非常关闭信号。非常关闭信号。（4）引导操作功能）引导操作功能 开放引导信号；开放引导信号；进路引导总锁闭；进路引导总锁闭；引导解锁。引导解锁。（5）道岔操作功能）道岔操作功能 道岔单独操纵；道岔单独操纵；道岔单独锁闭；道岔单独锁闭；道岔单独解锁；道岔单独解锁；道岔封锁；道岔封锁；道岔解封。道岔解封。（6）其他联锁控制功能）其他联锁控制功能 非进路调车控制；非进路调车控制；平面调车流放控制；平面调车流放控制；站内道口控制站内道口控制第5页，共21页。3、信息采集及设备驱动控制功能、信息采集及设备驱动控制功能输入：完成现场

6、设备信号机、道岔以及轨道区段的状态输入：完成现场设备信号机、道岔以及轨道区段的状态信息采集，为联锁运算提供数据。信息采集，为联锁运算提供数据。输出：根据联锁软件生成的控制命令来驱动现场设备，输出：根据联锁软件生成的控制命令来驱动现场设备，如信号开放，道岔动作等。如信号开放，道岔动作等。4、其他功能、其他功能（1）与调度集中系统联系功能）与调度集中系统联系功能（2）与调度监督系统联系功能）与调度监督系统联系功能（3）与其他系统，如站内调度、管理信息系统等的结）与其他系统，如站内调度、管理信息系统等的结合功能合功能（4）自动检测与诊断功能）自动检测与诊断功能 主要是在执行联锁程序的过程中检测故障的

7、外在现象，主要是在执行联锁程序的过程中检测故障的外在现象，检查硬件资源的物理失效，软件的缺陷以及故障的位置。检查硬件资源的物理失效，软件的缺陷以及故障的位置。第6页，共21页。二、计算机联锁控制系统软件总体结构二、计算机联锁控制系统软件总体结构计算机联锁控制系统分为操作表示层、联锁运算层和计算机联锁控制系统分为操作表示层、联锁运算层和I/O接口层。对应每层结构都有相应的控制软件，系统包括操作接口层。对应每层结构都有相应的控制软件，系统包括操作及显示软件、联锁运算软件和输入输出软件，以及完成各个及显示软件、联锁运算软件和输入输出软件，以及完成各个软件模块间相互交换数据的通信软件。软件模块间相互交

8、换数据的通信软件。操作及显示软件模块通信软件模块通信软件模块联锁逻辑运算软件模块通信软件模块通信软件模块输入输出软件模块通信软件模块操作表示层联锁运算层I/O接口层第7页，共21页。联锁数据，是指在联锁计算机中，所有参与联锁运算的数据。联锁数据，是指在联锁计算机中，所有参与联锁运算的数据。它们在存储器中的组织方法称做数据结构。数据有静态数据（常量）和动态它们在存储器中的组织方法称做数据结构。数据有静态数据（常量）和动态数据（变量）两类。相应地有静态数据结构和动态数据结构。数据（变量）两类。相应地有静态数据结构和动态数据结构。（一）数据的编码（一）数据的编码1 1数据的编码数据的编码编码技术是冗

9、余技术在信息领域里的具体应用。编码技术是冗余技术在信息领域里的具体应用。2 2数据的传输数据的传输 在多个计算机的安全系统中，一般采取避错和容错相结合的技术。在多个计算机的安全系统中，一般采取避错和容错相结合的技术。（二）静态数据及其结构（二）静态数据及其结构1 1、总进路表式数据结构、总进路表式数据结构建立任何一条进路都必须指明该进路的特性和有关监控对象的特征及其数量等，这包括：建立任何一条进路都必须指明该进路的特性和有关监控对象的特征及其数量等，这包括：(1)(1)进路性质，是列车进路还是调车进路：进路性质，是列车进路还是调车进路：(2)(2)进路方向，是接车方向还是发车方向：进路方向，是

10、接车方向还是发车方向：三、联锁数据与数据结构三、联锁数据与数据结构第8页，共21页。(3)(3)进路的范围，即进路的两端，如果是迂回进路，还应指进路的范围，即进路的两端，如果是迂回进路，还应指明变更点（相当于变通按钮所对应的位置）：明变更点（相当于变通按钮所对应的位置）：(4)(4)防护进路的信号机（信号机名称）：防护进路的信号机（信号机名称）：(5)(5)进路中的轨道电路区段（名称）及数量：进路中的轨道电路区段（名称）及数量：(6)(6)进路中的道岔（名称）、所处的位置、数量：进路中的道岔（名称）、所处的位置、数量：(7)(7)进路所涉及的侵限绝缘轨道区段（名称）及检查条件；进路所涉及的侵限

11、绝缘轨道区段（名称）及检查条件；(8)(8)进路的接近区段（名称）：进路的接近区段（名称）：(9)(9)进路的离去区段（名称）：进路的离去区段（名称）：(10)(10)进路末端是否存在需要结合或照查的设施，如闭塞设备、机务段进路末端是否存在需要结合或照查的设施，如闭塞设备、机务段联系、驼峰信号设备等。联系、驼峰信号设备等。若将上列各项纳入一个数据表中就构成了一个进路表。将一个车站的全若将上列各项纳入一个数据表中就构成了一个进路表。将一个车站的全部进路（包括迂回进路）的进路表汇总在一起就构成了总进路表。总的进部进路（包括迂回进路）的进路表汇总在一起就构成了总进路表。总的进路表存入路表存入ROMR

12、OM存储器中，便成了一个静态数据库。当办理一条进路时，根据存储器中，便成了一个静态数据库。当办理一条进路时，根据进路的操作命令可以从静态数据库中找出相应的进路表，从而可得到所需进路的操作命令可以从静态数据库中找出相应的进路表，从而可得到所需的静态数据。的静态数据。第9页，共21页。2、站场形数据结构、站场形数据结构 对应信号控制台盘面图中每一监控对象的内容都存入ROM内，并各设一各静态数据模块。在模块中列出表述该监控对象特性的数据以及进路生成程序所需的一些标志。每个静态数据模块在ROM重要占用一个区域，该区域第一个单元的地址称为该模块的首地址，并可把模块首地址代号看成是模块的名称。若把所有的模

13、块按照他们在信号布置图中相互位置连接起来，这种数据结构在图形上具有站场形式，所以称它为站场型数据结构。第10页，共21页。第11页，共21页。第12页，共21页。（三）动态数据及其结构（三）动态数据及其结构 参与进路控制的动态数据主要包括操作输入变量、状态输入变量、表示输出变量、参与进路控制的动态数据主要包括操作输入变量、状态输入变量、表示输出变量、控制输出变量以及联锁处理的中间变量等。控制输出变量以及联锁处理的中间变量等。1.1.操作输入变量操作输入变量 在联锁系统中，为了防止误动一个操作而形成操作命令，一般需由两次或两在联锁系统中，为了防止误动一个操作而形成操作命令，一般需由两次或两次以上

14、的操作才能形成操作命令。次以上的操作才能形成操作命令。作用：形成操作命令，作为表示信息的原始数据和监测系统的记录内容。作用：形成操作命令，作为表示信息的原始数据和监测系统的记录内容。2 2状态输入变量状态输入变量 状态输入变量是反映监控对象状态的变量，如轨道区段状态、道岔定位状态、道状态输入变量是反映监控对象状态的变量，如轨道区段状态、道岔定位状态、道岔反位状态、信号状态、灯丝状态，以及与进路有关的其他设备状态等。岔反位状态、信号状态、灯丝状态，以及与进路有关的其他设备状态等。作用：参与联锁运算外，还作为表示信息和监测系统的原始数据作用：参与联锁运算外，还作为表示信息和监测系统的原始数据3 3

15、表示输出变量表示输出变量表示输出变量是指向控制台、表示盘或屏幕显示器提供的变量。表示输出变量是指向控制台、表示盘或屏幕显示器提供的变量。4 4控制变量控制变量控制变量是指控制信号和道岔的变量。控制变量是指控制信号和道岔的变量。5 5中间变量中间变量 中间变量是指联锁程序执行过程中产生的一些变量。中间变量是指联锁程序执行过程中产生的一些变量。第13页，共21页。四、基本联锁控制软件功能模块四、基本联锁控制软件功能模块最基本的联锁功能由下列功能模块实现：最基本的联锁功能由下列功能模块实现：1、进路选择模块；、进路选择模块；2、进路锁闭模块；、进路锁闭模块；3、信号开放模块；、信号开放模块；4、信号

16、开放保持模块；、信号开放保持模块；5、进路自动正常解锁模块；、进路自动正常解锁模块；6、取消进路模块。、取消进路模块。第14页，共21页。在联锁计算机中，如何管理各个程序模块使之协调有效在联锁计算机中，如何管理各个程序模块使之协调有效的工作，是软件设计的一个重要内容。对程序模块的管理，的工作，是软件设计的一个重要内容。对程序模块的管理，也称作程序模块的调度。一般来说，有两种基本的调度方式，也称作程序模块的调度。一般来说，有两种基本的调度方式，即集中调度方式和分散调度方式。即集中调度方式和分散调度方式。集中调度方式是在各个程序模块之外，另设计一套实时集中调度方式是在各个程序模块之外，另设计一套实

17、时调度程序，由它统一调度各个任务的执行。调度程序，由它统一调度各个任务的执行。调度程序 模块 1 模块 2 模块 n 模块 i 第15页，共21页。分散调度方式是相对于集中调度方式而言的，即不设专分散调度方式是相对于集中调度方式而言的，即不设专门的调度程序而将调度的功能由各个任务分别承担。一个任门的调度程序而将调度的功能由各个任务分别承担。一个任务执行结束时由任务自身确定下一步执行哪个任务。根据任务执行结束时由任务自身确定下一步执行哪个任务。根据任务之间联系的简繁程度，有多种分散调度方式，其中最简单务之间联系的简繁程度，有多种分散调度方式，其中最简单的是顺序控制方式，如图所示。其中，任务的执行

18、顺序是固的是顺序控制方式，如图所示。其中，任务的执行顺序是固定不变的。这种方式结构简单，节省时间，但灵活性较差。定不变的。这种方式结构简单，节省时间，但灵活性较差。模块 1 模块 2 模块 n 模块 n-1 第16页，共21页。1、进路建立过程、进路建立过程（1）选排一致检查及道岔控制命令生成子模块）选排一致检查及道岔控制命令生成子模块功能需求功能需求 进路选排一致性检查及道岔控制命令形成子模块的基本功能是检查道岔位置是否符合进路要求，如果不符合进路选排一致性检查及道岔控制命令形成子模块的基本功能是检查道岔位置是否符合进路要求，如果不符合则形成相应的道岔控制命令。则形成相应的道岔控制命令。实现

19、技术条件的功能函数实现技术条件的功能函数BYTE 进路选排处理进路选排处理(BYTE l1)检查防护本进路的信号机是否被征用或已开放；检查防护本进路的信号机是否被征用或已开放；检查敌对信号机是否开放；检查敌对信号机是否开放；检查区段是否空闲；检查区段是否空闲；检查进路中道岔位置是否正确；检查进路中道岔位置是否正确；if（道岔位置正确）（道岔位置正确）将进路的进程标志设置成锁闭标志；将进路的进程标志设置成锁闭标志；else 检查道岔所在区段是否空闲；检查道岔所在区段是否空闲；检查道岔是否被单独锁闭；检查道岔是否被单独锁闭；条件满足时，生成道岔控制命令；条件满足时，生成道岔控制命令；道岔在规定时间

20、内转到正确位置；道岔在规定时间内转到正确位置；设置进路进程标志为设置进路进程标志为Fxp（选排一致）；（选排一致）；if（进路进程标志为锁闭标志；）（进路进程标志为锁闭标志；）break；第17页，共21页。（2）进路锁闭子模块）进路锁闭子模块功能需求功能需求进路锁闭子模块的基本功能是检查进路的锁闭条件是否满足，若满足时给出进路锁进路锁闭子模块的基本功能是检查进路的锁闭条件是否满足，若满足时给出进路锁闭变量及提示信息（如白光带等）。闭变量及提示信息（如白光带等）。实现技术条件的功能函数实现技术条件的功能函数void 进路锁闭进路锁闭(BYTE l1,INT进路号进路号)检查进路中所有区段是否空

21、闲；检查进路中所有区段是否空闲；检查道岔位置是否正确；检查道岔位置是否正确；检查照查条件是否满足；检查照查条件是否满足；if（条件满足）（条件满足）设置道岔锁闭标志；设置道岔锁闭标志；设置区段锁闭标志；设置区段锁闭标志；设置分歧道岔锁闭标志；设置分歧道岔锁闭标志；设置进路进程标志为设置进路进程标志为Fkx（开放信号）；（开放信号）；break；第18页，共21页。（3）信号开放子模块）信号开放子模块功能需求功能需求信号开放子模块的基本功能是检查进路信号开放条件是否满足，若满信号开放子模块的基本功能是检查进路信号开放条件是否满足，若满足时形成防护该进路信号机的开放命令。足时形成防护该进路信号机的

22、开放命令。实现技术条件的功能函数实现技术条件的功能函数BYTE 信号开放处理信号开放处理(BYTE l1)检查区段是否空闲；检查区段是否空闲；检查道岔位置是否正确；检查道岔位置是否正确；检查道岔是否被锁定在规定位置；检查道岔是否被锁定在规定位置；检查敌对进路是否建立；检查敌对进路是否建立；if（条件都满足）（条件都满足）规定时间内开放信号机；规定时间内开放信号机；else if（一个条件不满足）（一个条件不满足）给出错误提示；给出错误提示；设置进路进程标志为设置进路进程标志为Fxb（信号机开放保持）；（信号机开放保持）；break；第19页，共21页。（4）信号保持子模块）信号保持子模块功能需

23、求功能需求在信号机开放后，信号保持子模块不间断的检查信号开放条件，条件满足时使信号机保持开放，在信号机开放后，信号保持子模块不间断的检查信号开放条件，条件满足时使信号机保持开放，否则使信号机关闭。否则使信号机关闭。实现技术条件的功能函数实现技术条件的功能函数BYTE 信号保持处理信号保持处理(BYTE l1)if（列车驶入进路）（列车驶入进路）信号机立即关闭；信号机立即关闭；设置进路进程标志为设置进路进程标志为Fjs（进路解锁标志）；（进路解锁标志）；break；else 检查允许灯光是否良好；检查允许灯光是否良好；检查道岔位置是否正确；检查道岔位置是否正确；检查进路是否空闲；检查进路是否空闲；if（条件满足）（条件满足）设置进路进程标志为设置进路进程标志为Fxb（信号保持标志）；（信号保持标志）；else关闭信号机；关闭信号机；给出相应的错误提示；给出相应的错误提示；第20页，共21页。2、进路解锁子模块、进路解锁子模块（1）进路正常通过解锁子模块）进路正常通过解锁子模块（2）取消进路子模块）取消进路子模块第21页，共21页。