一種安全智能i/o組合系統的製作方法

2023-10-30 03:47:17

專利名稱：一種安全智能i/o組合系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種I/O組合系統，具體地說，是涉及一種應用於機車控制系統中的安全智能I/0組合系統。
背景技術：
現有技術中，站場設備的狀態數據採集和驅動是由執行聯鎖運算的工控機通過相
應的接口電路控制實現。由於工控機要控制所有設備的狀態採集和驅動，因此在設備狀態數據的實時採集方面就受到限制，不利於系統的進一步擴展和增容，影響系統在較大的站場使用。另外，也影響到與實時性要求較高的設備的兼容性，跟不上該領域相關技術的發展趨勢。另外，現有控制系統的結構層次不夠清晰，造成整個系統的布線顯得十分混亂，很容易出現故障，而且一旦出現故障，故障排查工作將十分難以展開。系統結構層次的模糊和布線的混亂給系統的維護工作也帶來了很大困難。 綜上所述，現有系統的不足之處如下 1.不利於系統擴展，現場布線繁瑣。 2.整個系統的結構層次不清晰，不利於系統維護。 3.系統的可靠性不高。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種安全智能I/O組合系統，將現有技術中的電路單元集中設置，形成不同功能的組合電路，從而降低硬體的佔用空間和生產成本，並提高系統的可靠性。 為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下 —種安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述安全智能I/O組合系統由信號組合架、道岔組合架、軌道組合架組成，所述信號組合架、軌道組合架、道岔組合架依次連接，整個安全智能I/O組合系統還通過CAN總線與聯鎖機相連。 所述信號組合架包括組合架、智能I/0信號模塊、偏極繼電器、熔絲組合和電源，組合架分為11層，第1層至第10層每1層均設有智能1/0信號模塊、偏極繼電器和熔絲組合，智能I/O信號模塊、偏極繼電器和熔絲組合依次連接後與電源相連，第0層由智能1/0零散模塊、熔絲組合和偏極繼電器組成，智能I/O零散模塊、偏極繼電器、熔絲組合依次連接後與電源相連。 所述智能1/0信號模塊由電源插件、信號插件和3U機箱組成，電源插件和信號插件相連並設置於3U機箱內。 所述信號插件包括CAN隔離接口電路1、 CAN隔離接口電路2、 CPU-l、 CPU-2、第一動態輸出驅動電路、第二動態輸出驅動電路、動態輸入採集電路、動態輸出電路自檢電路、燈絲監督電路、熔絲檢測電路，其中，第一 CAN隔離接口電路和第一動態輸出驅動電路均與CPU-1相連，第二 CAN隔離接口電路和第二動態輸出驅動電路均與CPU-2相連，動態輸入採集電路、動態輸出電路自檢電路、燈絲監督電路、熔絲檢測電路均分別與CPU-1、 CPU-2相 連，第一動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還與動態輸出電路自檢電路相連，且 第一動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還相互連接。 所述道盆組合架包括組合架、無極繼電器、有極繼電器、智能I/0道盆模塊、熔絲 組合和電源，組合架分為11層，第1層至第10層每1層均設有無極繼電器、有極繼電器、智 能I/0道岔模塊和熔絲組合，智能I/0道岔模塊、無極繼電器、有極繼電器、熔絲組合依次相
連後與電源相連，第o層由智能i/o零散模塊、無極繼電器、有極繼電器和熔絲組合組成，智
能I/O零散模塊、無極繼電器、有極繼電器和熔絲組合依次相連後與電源相連。 所述智能I/O道岔模塊由電源插件、道岔插件和3U機箱組成，電源插件和道岔插
件相連並設置於3U機箱內。 所述道岔插件包括第一 CAN隔離接口電路、第二 CAN隔離接口電路、第一動態輸出 驅動電路、第二動態輸出驅動電路、CPU-l、CPU-2、道岔驅動迴路自檢電路、道岔表示採集電 路和道岔動作電流檢測電路，其中，第一 CAN隔離接口電路和第一動態輸出驅動電路均與 CPU-1相連，第二 CAN隔離接口電路和第二動態輸出驅動電路均與CPU-2相連，道岔驅動回 路自檢電路、道岔表示採集電路、道岔動作電流檢測電路均分別與CPU-1、 CPU-2相連，第一 動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還相連連接。 所述軌道組合架包括組合架、軌道繼電器、智能I/0軌道模塊和軌道電路電壓電 流調整指示盤，組合架分為11層，軌道電路電壓電流調整指示盤設置於組合架的第4層，智 能I/O軌道模塊設置於組合架的第0層，而組合架的第1層至第3層、第5層至第10層每 層均設有軌道繼電器。 所述智能I/O軌道模塊由電源插件、軌道插件和3U機箱組成，電源插件和軌道插 件相連並設置於3U機箱內。 所述軌道插件由CAN隔離接口電路1、 CAN隔離接口電路2、 CPU-l、 CPU-2、第一軌 道繼電器前後接點採集電路、第二軌道繼電器前後接點採集電路和軌道電路交流電壓檢測 電路組成，其中，第一 CAN隔離接口電路和第一軌道繼電器前後接點採集電路均與CPU-1相 連，第二 CAN隔離接口電路和第二軌道繼電器前後接點採集電路均與CPU-2相連，軌道電路 交流電壓檢測電路同時與CPU-1 、 CPU-2相連，第一軌道繼電器前後接點採集電路、第二軌 道繼電器前後接點採集電路還相互連接。 本實用新型中，站場設備的狀態數據採集是由微控制器控制相應的接口電路實現 的，採用的是分布式控制系統。安全智能I/O組合系統中三大組合架和執行聯鎖運算的聯 鎖機之間通過CAN總線網絡交互數據和命令。而且本實用新型的各個功能環節都採用冗 餘模式，系統可靠性相對較高。同時，每個組合模塊均設置兩個配套電路，採用二取二的安 全原則進行信息採集與控制。通過各個組合模塊與聯鎖機的信息交換，可以實現對各種信 息的採集監控、對道岔轉換時間及動作電流的檢測、對軌道電壓進行實時監控，並將監控信 息輸送至人機界面上顯示出來，供維護人員參考使用；同時，本實用新型還可以控制道岔定 位、反位操作。 本實用新型通過將多個單元電路集中設置，大大簡化了布線難度，同時根據不同 的功能，將整個系統劃分為三大部分，使系統層次分明，操作更為簡單，系統可靠性大大提 高；另一方面，單元電路集中設置，還極大地減少了硬體佔用的空間，有效地節約了生產成本。本實用新型主要用於機車股道管理的道岔集中控制系統中。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為本實用新型中信號插件的原理框圖。 圖3為本實用新型中道岔插件的原理框圖。 圖4為本實用新型中軌道插件的原理框圖。
具體實施方式下面通過舉例來對本實用新型作進一步說明。 如圖1所示，一種安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述安全智能I/O組合系 統由信號組合架、道岔組合架、軌道組合架組成，所述信號組合架、軌道組合架、道岔組合架 三者的第0層依次相連，最後通過CAN總線與聯鎖機連接。其中，信號組合架包括組合架、 智能I/O信號模塊、偏極繼電器、熔絲組合和電源，組合架分為11層，第1層至第10層每1
層均設有智能i/o信號模塊、偏極繼電器和熔絲組合，智能i/o信號模塊、偏極繼電器、熔絲
組合依次相連後與電源連接，第0層包括智能I/O零散模塊、偏極繼電器和熔絲組合，智能 I/O零散模塊、偏極繼電器和熔絲組合依次相連後與電源相連；道岔組合架包括組合架、無 極繼電器、有極繼電器、智能I/0道盆模塊、熔絲組合和電源，組合架分為ll層，第l層至第 10層每1層均設有無極繼電器、有極繼電器、智能I/O道岔模塊和熔絲組合，智能I/O道岔 模塊、無極繼電器、有極繼電器和熔絲組合依次相連後與電源相連，第0層包括智能1/0零 散組合、無極繼電器、有極繼電器和熔絲組合，智能1/0零散組合、無極繼電器、有極繼電器 和熔絲組合依次相連後與電源相連；軌道組合架包括組合架、軌道繼電器、智能I/O軌道模 塊和軌道電路電壓電流調整指示盤，組合架分為11層，軌道電路電壓電流調整指示盤設置 於組合架的第4層，智能I/O軌道模塊設置於組合架的第0層，而組合架的第1層至第3層、 第5層至第10層每層均設有軌道繼電器。 如圖2所示，所述信號插件包括第一 CAN隔離接口電路、第二 CAN隔離接口電路、
CPU-1、 CPU-2、第一動態輸出驅動電路、第二動態輸出驅動電路、動態輸入採集電路、動態輸
出電路自檢電路、燈絲監督電路、熔絲檢測電路，其中，第一 CAN隔離接口電路和第一動態
輸出驅動電路均與CPU-1相連，第二 CAN隔離接口電路和第二動態輸出驅動電路均與CPU-2
相連，動態輸入採集電路、動態輸出電路自檢電路、燈絲監督電路、熔絲檢測電路均分別與
CPU-1、 CPU-2相連，第一動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還與動態輸出電路自
檢電路相連，且第一動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還相互連接。 在實際操作中，信號組合架的每層均由六隻偏極繼電器、12隻熔絲及智能1/0信
號模塊組成，這樣一個信號組合架可以控制60架信號機，其功能主要有與聯鎖機進行CAN
通訊功能、接收聯鎖機通過CAN通訊模塊傳來的控制命令(驅動信號機等)、向聯鎖機發送
信號機的狀態信息、驅動偏極繼電器控制信號機、信息採集和熔絲監測、燈絲完整性監督。 如圖3所示，所述道岔插件包括第一 CAN隔離接口電路、第二 CAN隔離接口電路、
第一動態輸出驅動電路、第二動態輸出驅動電路、CPU-l、CPU-2、道岔驅動迴路自檢電路、道
岔表示採集電路和道岔動作電流檢測電路，其中，第一CAN隔離接口電路和第一動態輸出驅動電路均與CPU-1相連，第二 CAN隔離接口電路和第二動態輸出驅動電路均與CPU-2相 連，道岔驅動迴路自檢電路、道岔表示採集電路和道岔動作電流檢測電路均分別與CPU-1、 CPU-2相連，第一動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還相連連接。 在實際操作中，道岔組合架由組合架、1DQD(無極)繼電器和2DQD(有極)繼電器、 智能I/0道岔模塊(含CAN通訊接口 )、熔絲組合組成。每層由三隻1DQD(無極)繼電器、 三隻2DQD (有極)繼電器、12隻熔絲及智能I/O道岔模塊組成，這樣一個安全智能I/O信號 組合架可以控制30組道岔，其主要功能與聯鎖機進行CAN通訊功能，接收聯鎖機通過CAN 通訊模塊傳來的控制命令，向聯鎖機發送道岔的狀態信息，驅動1DQD和2DQD繼電器控制道 岔動作，各種信息採集和監測，道岔轉換時間監測，道岔定位反位表示信息採集，具有對道 岔動作電流的檢測功能，所測數據以曲線的方式反應到上位機界面上供車務人員判斷道岔 動作情況，以及送至維修機界面供電務人員進行道岔電機維護。 如圖4所示，所述軌道插件由第一 CAN隔離接口電路、第二 CAN隔離接口電路、 CPU-l、CPU-2、第一軌道繼電器前後接點採集電路、第二軌道繼電器前後接點採集電路和軌 道電路交流電壓檢測電路組成，其中，第一CAN隔離接口電路和第一軌道繼電器前後接點 採集電路均與CPU-1相連，第二 CAN隔離接口電路和第二軌道繼電器前後接點採集電路均 與CPU-2相連，軌道電路交流電壓檢測電路同時與CPU-l、CPU-2相連，第一軌道繼電器前後 接點採集電路、第二軌道繼電器前後接點採集電路還相互連接。 在實際操作中，軌道組合架由組合架、軌道繼電器、智能I/O軌道模塊(含CAN通 訊接口 )組成，在第1層至第3層、第5層至第10層中每層均設置3個軌道繼電器，第4層 設置軌道電路電壓電流調整指示盤，第0層設置智能I/O軌道模塊，故一個組合架能帶27 個軌道區段，其主要功能為與聯鎖機進行CAN通訊功能，接收聯鎖機通過通訊模塊傳來的 控制命令，向聯鎖機發送軌道的狀態信息，對軌道電壓進行實時監測，其數據顯示在維修機 上供電務人員分析軌道電路現狀並及時做好調整，空閒或佔用表示。 按照上述描述，便可很好地實現本實用新型。
權利要求一種安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述安全智能I/O組合系統由信號組合架、道岔組合架、軌道組合架組成，所述信號組合架、軌道組合架、道岔組合架依次連接。
2. 根據權利要求1所述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述信號組合架包括組合架、智能I/0信號模塊、偏極繼電器、熔絲組合和電源，組合架分為11層，第1層至第10層每1層均設有智能1/0信號模塊、偏極繼電器和熔絲組合，智能1/0信號模塊、偏極繼電器和熔絲組合依次連接後與電源相連，第0層由智能I/O零散模塊、熔絲組合和偏極繼電器組成，智能I/0零散模塊、偏極繼電器、熔絲組合依次連接後與電源相連。
3. 根據權利要求2所述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述智能I/O信號模塊由電源插件、信號插件和3U機箱組成，電源插件和信號插件相連並設置於3U機箱內。
4. 根據權利要求3所述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述信號插件包括第一 CAN隔離接口電路、第二 CAN隔離接口電路、CPU-1、 CPU-2、第一動態輸出驅動電路、第二動態輸出驅動電路、動態輸入採集電路、動態輸出電路自檢電路、燈絲監督電路、熔絲檢測電路，其中，第一 CAN隔離接口電路和第一動態輸出驅動電路均與CPU-1相連，第二 CAN隔離接口電路和第二動態輸出驅動電路均與CPU-2相連，動態輸入採集電路、動態輸出電路自檢電路、燈絲監督電路、熔絲檢測電路均分別與CPU-1、 CPU-2相連，第一動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還與動態輸出電路自檢電路相連，且第一動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還相互連接。
5. 根據權利要求1所述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述道岔組合架包括組合架、無極繼電器、有極繼電器、智能1/0道岔模塊、熔絲組合和電源，組合架分為11層，第1層至第10層每1層均設有無極繼電器、有極繼電器、智能1/0道岔模塊和熔絲組合，智能1/0道岔模塊、無極繼電器、有極繼電器、熔絲組合依次相連後與電源相連，第0層由智能I/0零散模塊、無極繼電器、有極繼電器和熔絲組合組成，智能1/0零散模塊、無極繼電器、有極繼電器和熔絲組合依次相連後與電源相連。
6. 根據權利要求5所述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述智能I/O道岔模塊由電源插件、道岔插件和3U機箱組成，電源插件和道岔插件相連並設置於3U機箱內。
7. 根據權利要求6所述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述道岔插件包括第一CAN隔離接口電路、第二 CAN隔離接口電路、第一動態輸出驅動電路、第二動態輸出驅動電路、CPU-l、CPU-2、道岔驅動迴路自檢電路、道岔表示採集電路和道岔動作電流監測電路，其中，第一 CAN隔離接口電路和第一動態輸出驅動電路均與CPU-1相連，第二 CAN隔離接口電路和第二動態輸出驅動電路均與CPU-2相連，道岔驅動迴路自檢電路、道岔表示採集電路、道岔動作電流檢測測電路均分別與CPU-1、 CPU-2相連，第一動態輸出驅動電路和第二動態輸出驅動電路還相連連接。
8. 根據權利要求1所述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述軌道組合架包括組合架、軌道繼電器、智能I/0軌道模塊和軌道電路電壓電流調整指示盤，組合架分為11層，軌道電路電壓電流調整指示盤設置於組合架的第4層，智能1/0軌道模塊設置於組合架的第0層，而組合架的第1層至第3層、第5層至第10層每層均設有軌道繼電器。
9. 根據權利要求8所述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述智能I/O軌道模塊由電源插件、軌道插件和3U機箱組成，電源插件和軌道插件相連並設置於3U機箱內。
10. 根據權利要求9述的安全智能I/O組合系統，其特徵在於，所述軌道插件由第一CAN隔離接口電路、第二 CAN隔離接口電路、CPU-l、CPU-2、第一軌道繼電器前後接點採集電路、第二軌道繼電器前後接點採集電路和軌道電路交流電壓檢測電路組成，其中，第一CAN隔離接口電路和第一軌道繼電器前後接點採集電路均與CPU-1相連，第二 CAN隔離接口電路和第二軌道繼電器前後接點採集電路與CPU-2相連，軌道電路交流電壓檢測電路同時與CPU-l、CPU-2相連，第一軌道繼電器前後接點採集電路、第二軌道繼電器前後接點採集電路還相互連接。
專利摘要本實用新型公開了一種安全智能I/O組合系統，屬於一種自動控制技術，解決了現有技術中因電路單元分散造成佔用空間太大、生產成本太高的問題。所述安全智能I/O組合系統由信號組合架、道岔組合架、軌道組合架組成，所述信號組合架、軌道組合架、道岔組合架通過CAN總線依次相連。信號組合架、道岔組合架、軌道組合架均分為11層，在每種組合架的每一層上設置相應的功能模塊以及相應的繼電器和熔絲組合，從而實現相應的功能。本實用新型通過將各種單元電路集中設置，減少了硬體的佔用空間，使用更為方便，成本大大降低。本實用新型主要用於機車股道管理的道岔集中控制系統中。
文檔編號B61L19/00GK201484443SQ20092007907
公開日2010年5月26日 申請日期2009年2月17日 優先權日2009年2月17日
發明者何鴻雲, 吳鵬, 鍾劍 申請人:成都運達創新科技有限公司