城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)維護(hù)（第2版）項(xiàng)目4任務(wù)1復(fù)習(xí)思考題及答案

項(xiàng)目4任務(wù)1復(fù)習(xí)思考題及答案1.TYJL-II型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由哪幾個(gè)部分組成？各部分的主要作用是什么？答：TYJL－Ⅱ型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示。系統(tǒng)（不包括室外設(shè)備）可劃分為三個(gè)層次：（1）監(jiān)視控制系統(tǒng)層。該層主要由監(jiān)視控制機(jī)（簡(jiǎn)稱監(jiān)控機(jī)）和控制臺(tái)組成。監(jiān)控機(jī)是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的計(jì)算機(jī)，控制臺(tái)包括鼠標(biāo)等輸入設(shè)備和顯示器、音響等輸出設(shè)備。（2）主控系統(tǒng)層。該層是系統(tǒng)的核心層，主要由聯(lián)鎖機(jī)、執(zhí)表機(jī)組成。聯(lián)鎖機(jī)是用于聯(lián)鎖運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，兼執(zhí)表機(jī)的功能；執(zhí)表機(jī)與聯(lián)鎖機(jī)、接口系統(tǒng)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)采集信息與控制命令的處理及傳輸。（3）接口系統(tǒng)層該層主要由采集結(jié)合電路、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)備和繼電控制電路組成。在該系統(tǒng)中，聯(lián)鎖總線是聯(lián)鎖機(jī)、執(zhí)表機(jī)、監(jiān)控機(jī)之間交換與安全有關(guān)信息的通道，采用ARCNET通信網(wǎng)；局域網(wǎng)是監(jiān)控機(jī)、維修機(jī)、微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間相互交換信息的通道，采用以太網(wǎng)。圖4－1TYJL－Ⅱ型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.監(jiān)控機(jī)由那些功能模板組成？各種模板的作用是什么？答：監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控機(jī)(又稱上位機(jī))和控制臺(tái)組成。監(jiān)控機(jī)是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，一般放置在聯(lián)鎖機(jī)房?jī)?nèi)的微機(jī)桌上，通過(guò)引出的視頻線、鼠標(biāo)線、數(shù)字化儀線和語(yǔ)音線(通常不超過(guò)50米長(zhǎng))與值班員控制室內(nèi)的控制臺(tái)相連。監(jiān)控機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其一般配置：①主機(jī)板，低功耗無(wú)風(fēng)扇CPU，主頻不低于233MHZ，內(nèi)存容量不低于128MB，三英寸軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器1個(gè)，容量大于20GB的硬盤(pán)。②兩個(gè)RS－232C(串行通信接口)，一個(gè)并行口，17英寸CRT，全ASCII鍵和中文輸入鍵盤(pán)；兩個(gè)RS－232C用來(lái)連接鼠標(biāo)的串行接口。③12槽無(wú)源PC總線母板。④兩塊ARCNET通信網(wǎng)絡(luò)卡，用以與聯(lián)鎖機(jī)通信。⑤一塊以太網(wǎng)卡，用以主、備上位機(jī)之間及與維修機(jī)等的通信。⑥多屏VGA顯示圖卡，提供車(chē)站值班員用CRT的圖像顯示。⑦語(yǔ)音聲卡，提供控制臺(tái)的語(yǔ)音提示和音響。⑧電子盤(pán)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控機(jī)程序的固化。監(jiān)控機(jī)安裝在計(jì)算機(jī)房的綜合柜中或計(jì)算機(jī)桌子上，通過(guò)引出的視頻線、鼠標(biāo)線和語(yǔ)音線與車(chē)站值班員控制室內(nèi)的控制臺(tái)相連。3.聯(lián)鎖機(jī)由哪些功能模板組成？各種模板的作用是什么？答：現(xiàn)在用的絕大部分系統(tǒng)采用的是STD總線標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其基本組成如下：a.STD5093微處理器板STD5093為386級(jí)別的工控專(zhuān)用CPU板，最新系統(tǒng)則采用APCI5093板（該板上有ARCNET通信口，用于主、備機(jī)通信）。b.AS－1指示報(bào)警板機(jī)柜上的指示燈和蜂鳴器的控制板。c.APCI5656型ARCNET通信板聯(lián)鎖機(jī)插兩塊，一塊用于主、備機(jī)通信；一塊用于與監(jiān)控機(jī)和執(zhí)表機(jī)通信；執(zhí)表機(jī)插一塊。d.STDl604I／O接口板用以控制采集總線和驅(qū)動(dòng)總線。板上共有8個(gè)I/O端口地址，每個(gè)端口地址有8位輸入和輸出，每塊板均有不同的地址，根據(jù)板上的短路跳接線的位置來(lái)設(shè)定（最新系統(tǒng)中采用的APCI5314，無(wú)需在板上設(shè)置地址）。每個(gè)端口的輸出命令均可回讀，可用來(lái)檢查其輸出信息的正確性，檢查有誤時(shí)，CPU立即執(zhí)行停機(jī)命令，禁止對(duì)總線的一切操作，切斷輸出電源確保系統(tǒng)安全。4.普通的聯(lián)鎖機(jī)柜有哪幾層？每一層的作用是什么？答：普通型聯(lián)鎖機(jī)柜的結(jié)構(gòu)框圖如圖4-3所示。由上到下依次可分為電源層、計(jì)算機(jī)層、采集層、采集零層、驅(qū)動(dòng)層、驅(qū)動(dòng)零層、通信總線切換層。圖4－3普通型聯(lián)鎖機(jī)柜的結(jié)構(gòu)框圖（1）電源層主要由電源指示面板、采集電源、驅(qū)動(dòng)電源和計(jì)算機(jī)電源組成。采集電源的工作電壓為12±1V，該電源用于采集板對(duì)繼電器接點(diǎn)信息的采集，采集回線的電壓就由該電源提供。驅(qū)動(dòng)電源的工作電壓為12±1V，該電源用于驅(qū)動(dòng)板送驅(qū)動(dòng)信息給動(dòng)態(tài)繼電器(或動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)組合)，驅(qū)動(dòng)回線的電壓就由該電源提供。計(jì)算機(jī)電源的工作電壓為5±0.2V，該電源為計(jì)算機(jī)層所有電路板和采集板、驅(qū)動(dòng)板的工作電源，它的故障可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)器死機(jī)。它還提供±12V電源用于調(diào)試設(shè)備使用。（2）計(jì)算機(jī)層現(xiàn)在用的絕大部分系統(tǒng)采用的是STD總線標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其基本組成如下：a.STD5093微處理器板STD5093為386級(jí)別的工控專(zhuān)用CPU板，最新系統(tǒng)則采用APCI5093板（該板上有ARCNET通信口，用于主、備機(jī)通信）。b.AS－1指示報(bào)警板機(jī)柜上的指示燈和蜂鳴器的控制板。c.APCI5656型ARCNET通信板聯(lián)鎖機(jī)插兩塊，一塊用于主、備機(jī)通信；一塊用于與監(jiān)控機(jī)和執(zhí)表機(jī)通信；執(zhí)表機(jī)插一塊。d.STDl604I／O接口板用以控制采集總線和驅(qū)動(dòng)總線。板上共有8個(gè)I/O端口地址，每個(gè)端口地址有8位輸入和輸出，每塊板均有不同的地址，根據(jù)板上的短路跳接線的位置來(lái)設(shè)定（最新系統(tǒng)中采用的APCI5314，無(wú)需在板上設(shè)置地址）。每個(gè)端口的輸出命令均可回讀，可用來(lái)檢查其輸出信息的正確性，檢查有誤時(shí)，CPU立即執(zhí)行停機(jī)命令，禁止對(duì)總線的一切操作，切斷輸出電源確保系統(tǒng)安全。（3）采集層采集層主要由采集機(jī)籠、采集板以及與計(jì)算機(jī)層和電源層聯(lián)系的I/O總線、電源線及相應(yīng)的接插件等組成。（4）驅(qū)動(dòng)層驅(qū)動(dòng)層的結(jié)構(gòu)與采集層的非常相似，主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)籠、驅(qū)動(dòng)板以及與計(jì)算機(jī)層和電源層聯(lián)系的I/O總線、電源線及相應(yīng)的接插件等組成。（5）零層零層位于機(jī)柜最下層，主控系統(tǒng)最為重要的連接線纜從這里引入和引出。上面裝有聯(lián)鎖總線切換盒、零層端子和接地端子等。聯(lián)鎖總線切換盒上裝有A、B兩條總線的兩組共6個(gè)接插端口，聯(lián)鎖機(jī)上還另有一個(gè)用于主備機(jī)通信的獨(dú)立插口，盒內(nèi)裝有總線切換板。聯(lián)鎖機(jī)、執(zhí)表機(jī)和監(jiān)控機(jī)之間通過(guò)屏蔽電纜的插接連通總線。零層端子分01、02兩個(gè)，01零層端子主要是電源配線，02零層端子主要是切換校核電路的配線，該端子不能隨便拔出，以免影響主備機(jī)的切換校核。5.分別說(shuō)明信息采集板和輸出驅(qū)動(dòng)板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理？（1）信息采集板反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的繼電器接點(diǎn)信息輸入到采集板中，然后供微處理機(jī)讀取。采集板單元電路圖如圖4－6所示。圖4－6采集板單元電路圖信息采集時(shí)，微處理機(jī)首先向采集單元選通端（控制光耦H2）輸出0、1交替變化的脈沖信息，然后從數(shù)據(jù)輸出端（光耦H1）讀取信息。若收到的是脈沖信息，判GJ吸起；否則，判GJ落下。由此可見(jiàn)，微處理機(jī)只有收到脈沖信息時(shí)，才視為有效信號(hào)，而電路中任何元器件故障均導(dǎo)致固定的“0”或“1”輸出，軟件判斷固定的“0”、“1”信息無(wú)效，此信息導(dǎo)向安全側(cè)。因此，該電路為故障—安全動(dòng)態(tài)電路。電路中指示燈H是為了便于系統(tǒng)維護(hù)而設(shè)的，引到采集板的小面板上，當(dāng)表示繼電器吸起時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮紅燈。由機(jī)柜電源層送出的采集電源在機(jī)械室各繼電器架之間環(huán)接，稱之為采集回線。采集回線送出采集電源至各個(gè)繼電器的接點(diǎn)，當(dāng)接點(diǎn)閉合時(shí)即經(jīng)其至相應(yīng)采集板的輸入端，以動(dòng)態(tài)脈沖的方式經(jīng)I/O板交CPU識(shí)別處理。當(dāng)電路中任何元器件故障均導(dǎo)致固定狀態(tài)的輸入時(shí)，由軟件將其作為安全側(cè)信息“0”處理。（2）輸出驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)板單元電路如圖4-7所示。圖4-7驅(qū)動(dòng)板單元電路圖驅(qū)動(dòng)板單元電路用來(lái)記錄控制命令已從微處理機(jī)輸出。微處理機(jī)以動(dòng)態(tài)脈沖方式輸出控制命令，脈沖控制信息使光電耦合器H2和H1動(dòng)態(tài)工作，A8端有反向脈沖信號(hào)產(chǎn)生。同時(shí)，采取反饋校驗(yàn)方法，將反向脈沖信息回讀到微處理機(jī)。電路中發(fā)光二極管F固定在小面板上，當(dāng)有動(dòng)態(tài)脈沖輸出時(shí)，發(fā)光管閃爍。若發(fā)光管滅燈或者亮穩(wěn)定燈光，則表示無(wú)動(dòng)態(tài)命令輸出。6.畫(huà)圖說(shuō)明雙輸入動(dòng)態(tài)繼電器各端子作用，其局部電源是怎樣獲得的？圖4-8雙輸入動(dòng)態(tài)繼電器符號(hào)如圖4-8所示，圓和圓內(nèi)的矩形方波表示該繼電器為一動(dòng)態(tài)繼電器。局部電源DKZ、DKF由專(zhuān)用穩(wěn)壓電源WKZ、WKF集中供電。端子73、83和端子72、82代表兩路獨(dú)立的控制輸入口，聯(lián)鎖機(jī)或執(zhí)表機(jī)輸出的控制命令經(jīng)由該口驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)繼電器。一般地講，73、72端為驅(qū)動(dòng)回線（12V），83、82端為驅(qū)動(dòng)信號(hào)線。雙輸入繼電器中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)口哪一口驅(qū)動(dòng)有效是由局部電源的極性決定的。當(dāng)局部電源52為+，62為-時(shí)，端口73、83驅(qū)動(dòng)有效，輸入控制信號(hào)使動(dòng)態(tài)繼電器勵(lì)磁吸起。此時(shí)端口72、82驅(qū)動(dòng)無(wú)效，即使加上控制信號(hào)，也不能使動(dòng)態(tài)繼電器吸起。當(dāng)局部電源62為+，52為-時(shí)，72、82端口驅(qū)動(dòng)有效，而73、83驅(qū)動(dòng)無(wú)效。利用雙輸入繼電器這一極性交叉驅(qū)動(dòng)方式，使得它作為控制輸出接口，特別適用于主備雙機(jī)系統(tǒng)中。通常設(shè)定73、83端口分配給A機(jī)；72、82端口分配給B機(jī)。這樣，一旦當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)切換繼電器，自動(dòng)改變動(dòng)態(tài)繼電器局部電源極性，使得連接備機(jī)的端口驅(qū)動(dòng)有效，接管主機(jī)繼續(xù)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，從而保證信號(hào)設(shè)備動(dòng)作的連續(xù)性，不致中斷行車(chē)作業(yè)。7.畫(huà)圖說(shuō)明動(dòng)態(tài)繼電器的工作原理。動(dòng)態(tài)繼電器工作原理圖如圖4-9所示。圖4-9動(dòng)態(tài)繼電器工作原理關(guān)于動(dòng)態(tài)繼電器的工作原理，在前面的章節(jié)已經(jīng)闡述過(guò)。這里介紹動(dòng)態(tài)繼電器的幾種結(jié)構(gòu)：a.繼電器結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)繼電器是把圖4-9中虛線框內(nèi)的電子電路固定在電子線路板上，該板固定在偏激繼電器內(nèi)。b.驅(qū)動(dòng)盒+偏極繼電器結(jié)構(gòu)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)盒內(nèi)安裝4套圖4-9中虛線框內(nèi)的電子電路，對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)四個(gè)偏極繼電器工作。c.動(dòng)態(tài)柜+偏極繼電器結(jié)構(gòu)。圖4-9虛線框內(nèi)的電子電路安裝在動(dòng)態(tài)柜內(nèi)的動(dòng)態(tài)控制板上，而動(dòng)態(tài)柜安裝在計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)。每塊動(dòng)態(tài)控制板上有8個(gè)控制單元，共可控制8個(gè)偏極繼電器動(dòng)作。8.至少寫(xiě)出10個(gè)用于采集的繼電器名稱。答：LXJ、DXJ、SJ、YXJ、TXJ、DJ、2DJ、DBJ、FBJ、GJ9.至少寫(xiě)出8個(gè)用于驅(qū)動(dòng)的繼電器名稱。答：LXJ、ZXJ、TXJ、SFJ、YXJ、SJ、DCJ、FCJ10.聯(lián)鎖機(jī)雙機(jī)切換有哪幾種控制方式？自動(dòng)切換的條件是什么？答：人工切換與自動(dòng)切換，人工高于自動(dòng)切換。把切換手柄QHSB轉(zhuǎn)到“自動(dòng)”位置。此時(shí)，雙機(jī)切換是由系統(tǒng)根據(jù)故障檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行的。雙機(jī)切換的條件如下：①主機(jī)定時(shí)向備機(jī)發(fā)送信息，主要內(nèi)容為主機(jī)發(fā)出的信號(hào)控制命令，備機(jī)將此信息與備機(jī)的控制命令進(jìn)行比較，如一致，則雙機(jī)保持在熱備同步狀態(tài)，如不一致且備機(jī)命令多于主機(jī)，表明主機(jī)由于某種故障而停止輸出控制命令，這時(shí)由備機(jī)發(fā)動(dòng)切換，備機(jī)升為主機(jī)工作，繼續(xù)向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)送控制命令，原主機(jī)轉(zhuǎn)入脫機(jī)狀態(tài)，若主機(jī)命令多于備機(jī)命令，則備機(jī)自動(dòng)脫機(jī)，等待查明原因。②雙機(jī)間的通信是由備機(jī)向主機(jī)進(jìn)行呼叫和接收應(yīng)答，若通信中斷，有兩種情況，一是主機(jī)死機(jī)，不應(yīng)答；二是通信本身中斷，備機(jī)接收不到主機(jī)的信息，此時(shí)同步熱備機(jī)認(rèn)為主機(jī)出現(xiàn)故障，發(fā)動(dòng)切換，備機(jī)升為主機(jī)工作。11.試述聯(lián)鎖機(jī)雙機(jī)自動(dòng)切換的過(guò)程。答：為了實(shí)現(xiàn)在故障時(shí)使系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行倒機(jī)，在切換控制電路中，設(shè)有A、B機(jī)熱備切換繼電器（AQHJ和BQHJ），如圖4-16所示。AQHJ和BQHJ選用JWXC－1700型繼電器，分別由聯(lián)鎖A機(jī)和聯(lián)鎖B機(jī)第一塊驅(qū)動(dòng)板的第二、三位輸出的切換控制命令控制驅(qū)動(dòng)。為了保證安全，AQHJ和BQHJ繼電器只是在切換期間才使它們勵(lì)磁吸起，平時(shí)都處在落下?tīng)顟B(tài)。在正常情況下，AQHJ和BQHJ均處于落下?tīng)顟B(tài)，LQHJ由自閉電路保持在吸起狀態(tài)，A機(jī)處于工作機(jī)位置。若在這種情況下，A機(jī)發(fā)生故障，那么A機(jī)通知B機(jī)切換，這時(shí)B機(jī)輸出切換控制命令，使BQHJ吸起，切斷LQHJ自閉電路，LQHJ失磁落下，機(jī)柜內(nèi)的切換繼電器接點(diǎn)將B機(jī)接入A總線，B機(jī)升為工作機(jī)。待倒機(jī)過(guò)程結(jié)束，B機(jī)使BQHJ失磁落下，此時(shí)，LQHJ仍保持在落下?tīng)顟B(tài)。同樣，當(dāng)B機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由B機(jī)通知A機(jī)進(jìn)行切換倒機(jī)，A機(jī)輸出切換控制命令，使LQHJ吸起并自閉，A機(jī)又升為工作機(jī)。在完成雙機(jī)倒換后，AQHJ恢復(fù)失磁落下?tīng)顟B(tài)。需要指出的是，剛開(kāi)機(jī)時(shí)，由于A、B機(jī)的切換繼電器都不工作，LQHJ處于落下?tīng)顟B(tài)，此時(shí)B機(jī)為工作機(jī)，A機(jī)為備機(jī)。若想把A機(jī)設(shè)置為工作機(jī)，需要用切換手柄將系統(tǒng)人工切換成A機(jī)工作，B機(jī)備用。12.TYJL-II型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有哪4條信息通道？答：對(duì)于整個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，聯(lián)鎖機(jī)的CPU板是控制核心，所有信息都要匯集在這里，所有信息都要從這里送出。綜合前面學(xué)過(guò)的知識(shí)，我們按照信息的流向，來(lái)理清設(shè)備之間的硬件連接關(guān)系。（1）采集信息輸入通道組合架上繼電器的接點(diǎn)條件→組合架側(cè)面端子板→接口架→電纜→計(jì)算機(jī)房聯(lián)鎖機(jī)柜采集零層→采集母板（采集板）→120HI/O總線→計(jì)算機(jī)層1604I/O板（用于采集）→STD總線→聯(lián)鎖機(jī)CPU板。（2）控制命令輸出通道聯(lián)鎖機(jī)CPU板→STD總線→1604I/O板（用于驅(qū)動(dòng)）→110HI/O總線→驅(qū)動(dòng)母板（驅(qū)動(dòng)板）→驅(qū)動(dòng)零層→電纜→接口架→組合架側(cè)面端子板→驅(qū)動(dòng)盒→偏極繼電器。（3）操作命令輸入通道鼠標(biāo)信息→切換板（分成兩路）→線纜→監(jiān)控A機(jī)、B機(jī)的串行接口板→ PC總線→監(jiān)控機(jī)CPU板→PC總線→通信板→線纜（聯(lián)鎖總線）→聯(lián)鎖機(jī)柜零層→線纜（聯(lián)鎖總線）→計(jì)算機(jī)層通信板→STD總線→聯(lián)鎖機(jī)CPU板（4）表示信息輸出通道聯(lián)鎖機(jī)CPU板→STD總線→通信板→線纜→聯(lián)鎖機(jī)柜零層→線纜（聯(lián)鎖總線）→監(jiān)控A機(jī)、B機(jī)的通信板→PC總線→監(jiān)控機(jī)CPU板→PC總線→視頻板、語(yǔ)音板→線纜→切換板→線纜→控制臺(tái)的顯示器、音箱。計(jì)