偶看新闻鬼泣带三一真神:德国SIMIS计算机联锁系统 故障一安全实现原理
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/28 12:13:17
德国SIMIS计算机联锁系统 故障一安全实现原理 关键字： 德国SIMIS，联锁系统 来源: 中国铁路网 更新时间： 2009-04-16 SIMIS联锁控制系统的故障一安全性能是由区域计算机采用SIMIS故障一安全微机系统实现的。 SIMIS微机系统由两台微型计算机外加硬件比较器组成，系统中的双机同步运行单套软件，通过比较实现故障一安全要求。 如图6—3—26所示，SIMIS微机系统通过总线连接中央处理单元(CPU)、只读存储器(EPROM)、读写存储器(RAM)、比较器(COMP)、状态信息输入部件(1)和转换操作输出电路(0)等。 
1．比较器(COMP) 比较器用来校核两台计算机内部总线(数据总线、地址总线、控制总线)上的信息，它的结构示于图6—3—27。它由若干串接的单比特比较电路组成。每一个单比特比较电路又是由桥式整流器、晶体管放大器、两个D触发器所组成。整流桥的一个交流输入端和个D触发器的Q端相连，另一个交流输入端和另一个D触发器的O端相连。两个D触发器的D分别接至两台微型计算机的内部总线上。 
当两台微型计算机总线上的信号一致时、从两个D触发器的输出端得到一交变电压，经整流后供给晶体管放大器足够的直流电压。放大器放大来自时钟脉冲发生器的监督信号OB(又称校核脉冲)，并传到下一级放大器，最后使比较器输出一个“无错信号”KF。此时，时钟脉冲发生器才能产生下一个时钟脉冲，才能移向下一步微操作。 当两台微型计算机总线上的信号不一致时，就不能从两个D触发器的输出端得到交变电压，放大器因得不到直流电压而不能工作，来自时钟脉冲发生器的监督信号的逐级传递受阻，比较器不能向时钟脉冲发生器输出“无错信号"KF，时钟脉冲发生器停止产生时钟脉冲，微型计算机停止工作，输出信号变换器的输出固定在安全侧，满足故障一安全的要求。 系统中采用两个完全相同的比较器的目的是在比较器本身发生故障时，防止“无错信号”KF的输出。另外，每一个比较器带有一个切断继电器A，一但比较器发生故障，造成切断继电器A落下，就切断输出电路，最终使输出导向安全侧。这就意味着比较器的失效也是故障一安全的。 2．时钟脉冲发生器(SPG) 前述的比较器，两台微型计算机在时钟级上应严格地同步运行相同的程序。为了同步控制，每台微型计算机设有一个控制脉冲发生器SPG，它可靠地监督公用时钟脉冲发生器C，并由此取得用于微型计算机和比较器的控制脉冲。 SPG单元只有满足以下条件才能产生一个处理步所需要的控制脉冲： (1)上一步的控制脉冲是正确的； (2)比较器告知总线信号一致； (3)微型计算机的5V电源电压处于允许范围内： (4)公用时钟脉冲发生器C的脉冲在正确的时间内到达。 3． 输出信号变换器 输出信号变换器用于驱动转换电路以使输出电压达到控制器件无故障操作所要求的程度。在处理过程发生故障时，立即使转换电路失磁，从而保证现场设备不会错误动作。它的电路结构如图6—3—28所示。 
从图6—3—28中可以看出，两个D触发器的输出信号反馈到各自的D输入端，把两个时钟脉冲SPGl和SPG2转换成两个矩形波电压，通过一个隔离变压器放大、整流去驱动一个控制器件(如继电器)。如果微型计算机信号把D触发器保持在复位状态或者由于总线信息不一致，比较器不输出“无错信号”KF，使SPG不能提供时钟脉冲，那么隔离变压器会使继电器失磁，切断输出电路，从而导向安全侧。两矩形波之间也进行校核，当两个矩形波反相时，给出无错误信号，否则不给出无错误信号。 上面讨论了处理过程的故障一安全的实现。对于输入／输出过程的故障一安全的实现，主要依赖于输入／输出采取双通道结构。在输出方向，只有在左输出和右输出继电器都励磁吸起才构成输出操作电路，这样可避免有一个继电器错误吸起而接通输出操作电路。在输入方向，只有在左、右输入通道中的状态信号一致时，处理机才发出一个用于接通操作电路的命令，否则切断操作电路。 以上是从硬件方面采取技术措施确保故障一安全的实现。为了迅速暴露故障，SIMIS系统还使用了周期性的在线测试，检验具有数据模式的全部命令是否可以正确执行；效验EPROM的内容是否正确，RAM单元是否可以正确寻址、读和写。在线测试程序作为后台程序固定地运行，它可以在小于1nib的时间内被用户程序所中断，可以保证微型计算机不管在线测试，迅速对状态信息的变化作出反应。
1．比较器(COMP) 比较器用来校核两台计算机内部总线(数据总线、地址总线、控制总线)上的信息，它的结构示于图6—3—27。它由若干串接的单比特比较电路组成。每一个单比特比较电路又是由桥式整流器、晶体管放大器、两个D触发器所组成。整流桥的一个交流输入端和个D触发器的Q端相连，另一个交流输入端和另一个D触发器的O端相连。两个D触发器的D分别接至两台微型计算机的内部总线上。 当两台微型计算机总线上的信号一致时、从两个D触发器的输出端得到一交变电压，经整流后供给晶体管放大器足够的直流电压。放大器放大来自时钟脉冲发生器的监督信号OB(又称校核脉冲)，并传到下一级放大器，最后使比较器输出一个“无错信号”KF。此时，时钟脉冲发生器才能产生下一个时钟脉冲，才能移向下一步微操作。 当两台微型计算机总线上的信号不一致时，就不能从两个D触发器的输出端得到交变电压，放大器因得不到直流电压而不能工作，来自时钟脉冲发生器的监督信号的逐级传递受阻，比较器不能向时钟脉冲发生器输出“无错信号"KF，时钟脉冲发生器停止产生时钟脉冲，微型计算机停止工作，输出信号变换器的输出固定在安全侧，满足故障一安全的要求。 系统中采用两个完全相同的比较器的目的是在比较器本身发生故障时，防止“无错信号”KF的输出。另外，每一个比较器带有一个切断继电器A，一但比较器发生故障，造成切断继电器A落下，就切断输出电路，最终使输出导向安全侧。这就意味着比较器的失效也是故障一安全的。 2．时钟脉冲发生器(SPG) 前述的比较器，两台微型计算机在时钟级上应严格地同步运行相同的程序。为了同步控制，每台微型计算机设有一个控制脉冲发生器SPG，它可靠地监督公用时钟脉冲发生器C，并由此取得用于微型计算机和比较器的控制脉冲。 SPG单元只有满足以下条件才能产生一个处理步所需要的控制脉冲： (1)上一步的控制脉冲是正确的； (2)比较器告知总线信号一致； (3)微型计算机的5V电源电压处于允许范围内： (4)公用时钟脉冲发生器C的脉冲在正确的时间内到达。 3． 输出信号变换器 输出信号变换器用于驱动转换电路以使输出电压达到控制器件无故障操作所要求的程度。在处理过程发生故障时，立即使转换电路失磁，从而保证现场设备不会错误动作。它的电路结构如图6—3—28所示。 从图6—3—28中可以看出，两个D触发器的输出信号反馈到各自的D输入端，把两个时钟脉冲SPGl和SPG2转换成两个矩形波电压，通过一个隔离变压器放大、整流去驱动一个控制器件(如继电器)。如果微型计算机信号把D触发器保持在复位状态或者由于总线信息不一致，比较器不输出“无错信号”KF，使SPG不能提供时钟脉冲，那么隔离变压器会使继电器失磁，切断输出电路，从而导向安全侧。两矩形波之间也进行校核，当两个矩形波反相时，给出无错误信号，否则不给出无错误信号。 上面讨论了处理过程的故障一安全的实现。对于输入／输出过程的故障一安全的实现，主要依赖于输入／输出采取双通道结构。在输出方向，只有在左输出和右输出继电器都励磁吸起才构成输出操作电路，这样可避免有一个继电器错误吸起而接通输出操作电路。在输入方向，只有在左、右输入通道中的状态信号一致时，处理机才发出一个用于接通操作电路的命令，否则切断操作电路。 以上是从硬件方面采取技术措施确保故障一安全的实现。为了迅速暴露故障，SIMIS系统还使用了周期性的在线测试，检验具有数据模式的全部命令是否可以正确执行；效验EPROM的内容是否正确，RAM单元是否可以正确寻址、读和写。在线测试程序作为后台程序固定地运行，它可以在小于1nib的时间内被用户程序所中断，可以保证微型计算机不管在线测试，迅速对状态信息的变化作出反应。