計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計

白玉

【摘要】 隨著現(xiàn)代控制、通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，鐵路車站信號控制系統(tǒng)的安全性和可靠性設(shè)計變得越來越重要，它由上、下位機(jī)和通信模塊構(gòu)成，用戶通過操作上位機(jī)的顯示界面啟動對下位機(jī)的操作，實現(xiàn)進(jìn)路控制、調(diào)車控制、監(jiān)督聯(lián)鎖設(shè)備狀態(tài)等功能。

【關(guān)鍵詞】 計算機(jī)聯(lián)鎖 數(shù)據(jù)采集 MCU模塊

一、聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展

目前，我國鐵路車站信號控制普遍采用繼電式6502電氣集中控制，該系統(tǒng)是二十世紀(jì)六十年代在我國鑒定并推廣的技術(shù)，全部的邏輯控制均采用安全型繼電器，其系統(tǒng)至今仍在我國鐵路站場控制中發(fā)揮著巨大的作用。但經(jīng)過多年的運(yùn)行和發(fā)展，該設(shè)備己顯出了很多弊病，如：體積龐大、效率低下、故障定位難、維修不方便等。為保證站內(nèi)行車安全，提高鐵路運(yùn)輸效率，改善行車人員勞動條件，對鐵路信號控制提出了更加高效、安全、可靠的要求。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及可靠性和安全性理論的新進(jìn)展，鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)在不斷地更新和發(fā)展，其發(fā)展過程已經(jīng)經(jīng)歷了機(jī)械聯(lián)鎖、機(jī)電聯(lián)鎖和繼電集中聯(lián)鎖幾個階段，目前正逐步取代集中聯(lián)鎖系統(tǒng)。本文對該系統(tǒng)的實現(xiàn)方案中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行設(shè)計和研究。

二、計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)構(gòu)成

所謂計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，即采用計算機(jī)技術(shù)組成的車站信號自動控制系統(tǒng)。其以進(jìn)路、道岔、信號為控制對象，由計算機(jī)系統(tǒng)來實現(xiàn)進(jìn)路、道岔、信號之間的聯(lián)鎖，按列車運(yùn)行和調(diào)車作業(yè)的要求，自動控制選擇進(jìn)路、轉(zhuǎn)換道岔、開放信號等一系列操作。

計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)由硬件設(shè)備和軟件設(shè)備構(gòu)成。硬件設(shè)備包括聯(lián)鎖計算機(jī)、安全檢驗計算機(jī)及現(xiàn)場信號機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、軌道電路等室外設(shè)備。軟件設(shè)備包括：參與聯(lián)鎖運(yùn)算的車站數(shù)據(jù)庫和聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算的的應(yīng)用程序。

計算機(jī)聯(lián)鎖的操作方法與繼電聯(lián)鎖相似，由于它實現(xiàn)了從有接點到無接點的變革，操作人員辦理進(jìn)路時，只需先按進(jìn)路始端鈕，再按進(jìn)路終端鈕即可完成。此時計算機(jī)就執(zhí)行操作輸入程序和聯(lián)鎖處理程序。根據(jù)輸入的按鈕代碼，從進(jìn)路矩陣中找出相應(yīng)的進(jìn)路，然后檢查是否符合選路條件，只有完全滿足選路條件后，程序才能轉(zhuǎn)入選路部分。在執(zhí)行信號開放程序中，是根據(jù)運(yùn)行表區(qū)內(nèi)容，連續(xù)不斷地檢查各項聯(lián)鎖條件，條件滿足后信號機(jī)才能開放。當(dāng)列車進(jìn)入信號機(jī)后方，信號機(jī)即自動關(guān)閉，隨著列車的運(yùn)行，進(jìn)路可順序逐段解鎖。

三、數(shù)據(jù)采集板的設(shè)計

3.1硬件設(shè)計

本數(shù)據(jù)采集板分為：MCU模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、接口分壓模塊、地址分配模塊、干擾濾波模塊、電源及串口模塊。

設(shè)計思想：首先通過接口分壓模塊完成對外部82路開關(guān)量的分壓，通過干擾濾波模塊濾除高頻干擾后接到數(shù)據(jù)緩存模塊，完成數(shù)據(jù)的外圍采集；

地址分配模塊通過單片機(jī)P2口高3位及138譯碼器配合作用完成對7片373芯片的選通，7片373芯片的八位輸出口通過總線形式與單片機(jī)的P0口連接，單片機(jī)通過串口與PC機(jī)進(jìn)行通信。傳遞采集數(shù)據(jù)。

主要器件選用：8051單片機(jī)一片，74373地址鎖存芯片7片，138譯碼器芯片1片。

3.2數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計

初始化：開辟地址空間Adress[7]，數(shù)據(jù)空間buff_1[7]，buff_2[7]，設(shè)定波特率，串口初始化，定時器初始化；利用定時/計數(shù)器T0的方式1，產(chǎn)生50ms的定時等待中斷；進(jìn)入T0中斷子程序后先令TR0=0關(guān)閉T0中斷，如果FLAG為0說明第一次采集數(shù)據(jù)，經(jīng)for循環(huán)語句取第一組數(shù)據(jù)放入buff_1中，令TR0=1開定時器0并等待中斷，如果FLAG為1說明第二次采集數(shù)據(jù)，第二組數(shù)據(jù)放入buff_2中程序向下執(zhí)行；比較buff_1和 buff_2數(shù)據(jù)，如果相同通過串口發(fā)送，如果不同丟棄重新采集。

主程序流程圖如下圖所示：

四、結(jié)束語

根據(jù)鐵路自身運(yùn)行特點，該計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)從硬件和軟件方面進(jìn)行設(shè)備配置，通過現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)使微機(jī)聯(lián)鎖各系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，最后對該系統(tǒng)的安全性進(jìn)行驗證，驗證結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠滿足其運(yùn)行安全的需要。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]白駒珩，雷曉平.單片計算機(jī)及其應(yīng)用[M] .北京：高等教育出版社，成都：電子科技大學(xué)出版社，2005.

[3]趙志熙.車站信號控制系統(tǒng) [M] . 北京：中國鐵道出版社，2006.