CN101397020A - 智能采集驱动设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能采集驱动设备，该设备包括母板、智能型输入板、智能型输出板，所述的母板包括电源输入模块、CAN接口模块、CAN地址设置模块、智能型输入板插槽、智能型输出板插槽，所述的智能型输入板包括双微处理器、监测电路、自检及驱动电路，所述的智能型输出板包括双微处理器、监测电路、自检及驱动电路，所述的智能型输入板、智能型输出板分别插在母板的智能型输入板插槽、智能型输出板插槽上。本发明给计算机联锁系统、微机监测系统等带来计算机接口方面的一场深层次的变革，使接口方式发生根本的变化，使下位处理系统与接口部分有了最大程度上的独立性与隔离性，在安全性、控制、调试、扩展性等方面得到了本质上的提升和便利。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于铁路计算机联锁系统、调度集中系统、微机监测系统等的数据量采集和驱动设备，尤其涉及智能采集驱动设备。
背景技术
随着计算机联锁系统、调度集中系统、微机监测系统等在铁路信号领域的广泛应用，开关量的采集和驱动的安全性引起了人们的高度重视。在没有引进国外设备之前，铁路内各家计算机联锁系统提供商研制的联锁系统，对安全性输出基本上都是通过动态输出实现。随着近十几年的实际应用，动态输出的缺陷也日益突出，通道的高故障率导致系统的安全性下降，成为系统发展和升级的主要瓶颈。
而在以上所列的系统中，开关量采集板本身不具有运算功能，无法采用可靠的采集算法，从而影响采集板状态的稳定性。另外，由于采集和驱动板与中央逻辑处理机的集成方式比较复杂，大多采用非工业标准的总线连接方式，无法解决通道冗余问题，无法对采集和驱动板进行独立设计，影响了系统的可靠性、扩展性和可维护性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种安全稳定的、用于铁路计算机联锁系统、调度集中系统、微机监测系统等的智能采集驱动设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：智能采集驱动设备，其特征在于，该设备包括母板、智能型输入板、智能型输出板，所述的母板包括电源输入模块、CAN接口模块、CAN地址设置模块、智能型输入板插槽、智能型输出板插槽，所述的智能型输入板包括双微处理器、监测电路、自检及驱动电路，所述的智能型输出板包括双微处理器、监测电路、自检及驱动电路，所述的智能型输入板、智能型输出板分别插在母板的智能型输入板插槽、智能型输出板插槽上。
所述的智能型输入板、智能型输出板均设有面板。
所述的双微处理器分别与各自独立的自检及驱动电路连接。
所述的双微处理器分别与监测电路连接。
所述的双微处理器通过高速串口及I/O口连接。
所述的智能采集驱动设备通过母板与上层逻辑处理系统连接。
与现有技术相比，本发明给计算机联锁系统、微机监测系统等带来计算机接口方面的一场深层次的变革，使接口方式发生根本的变化，使下位处理系统与接口部分有了最大程度上的独立性与隔离性，在安全性、控制、调试、扩展性等方面得到了本质上的提升和便利。
附图说明
图1是本发明智能采集驱动设备的智能型输入板结构框图；
图2是本发明智能采集驱动设备的智能型输出板结构框图；
图3是本发明智能采集驱动设备的母板结构框图。
具体实施方式
本发明智能采集驱动设备包括：母板，该电路板包括电源输入、CAN接口、CAN地址(ID)设置模块及数据量输入和输出接口；智能型输入板，该电路板上包括通信接口处理模块、微控制器处理模块、接口电路处理模块，电路板带有面板；智能型输出板，该电路板上包括通信接口处理模块、微控制器处理模块、接口电路处理模块，电路板带有面板。所述的母板可安装在机笼内，所述的智能输入板和输出板插在母板上。本发明自身具有运算和处理能力；智能型输入板和智能型输出板采用二取二系统结构(双CPU比较，单路输出)；智能输入板和智能输出板使用串行总线连接上层逻辑处理系统；智能输出板可实现静态输出，驱动负载继电器。
如图1所示，在智能型输入板中，每个微处理器控制各自独立的自检和采集电路，对同一路输入进行采集；双微处理器通过I/O口进行同步，通过高速串口互送采集结果和接收到的命令；每个微处理器提供2路高速串口总线(CAN总线)，实现与中央逻辑处理机进行通信；监测电路监控微处理器的工作状态，程序工作异常时对处理器进行有效复位。
软件程序烧写在CPU自带的FLASH里，主要实现以下功能：
| 功能标识 | 功能概述 |
| 1 | 采集数据功能：按SSLDS发来的采集命令对板接单元电路进行采集；双CPU验证采集结果；将采集结果通知上层逻辑处理系统； |
| 2 | CAN通信功能：完成上层逻辑处理系统和输入板软件通信的功能； |
| 3 | 单元电路自检功能：定期对板接全部单元电路进行检测以发现故障； |
| 4 | 高速串口通信功能：双CPU间传递待校验的采集数据； |
| 5 | 双CPU同步功能：双CPU间传递状态数据，实现双CPU同步； |
| 6 | 双CPU采集数据校验功能：在板内双CPU实现采集数据校验，确保采集数据正确。 |
如图2所示，在智能型输出板中，每个微处理器控制各自独立的自检和驱动电路，只有两部分的驱动电路都有输出时才能产生有效的输出；双微处理器通过I/O口进行同步，通过高速串口互送采集结果和接收到的命令；每个微处理器提供2路高速串口总线，实现与中央逻辑处理机进行通信；监测电路监控微处理器的工作状态，程序工作异常时对处理器进行有效复位。
软件程序烧写在CPU自带的FLASH里，主要实现以下功能：
| 功能标识 | 功能概述 |
| 1 | 输出回采功能：对外围输出单元电路进行驱动并回采结果；验证输出单元电路是否存在故障；按请求输出命令输出到外围单元电路并将回采结果通知上层逻辑处理系统； |
| 2 | CAN通信功能：完成上层逻辑处理系统和输出板软件通信的功能； |
| 3 | 单元电路自检功能：定期对板接全部单元电路进行检测以发现故障； |
| 4 | 高速串口通信功能：双CPU间传递待校验的请求输出命令； |
| 5 | 双CPU同步功能：双CPU间传递状态数据，实现双CPU同步； |
| 6 | 双CPU命令校验功能：在板内双CPU实现命令校验，确保命令正确。 |
如图3所示，在母板中包括电源输入、CAN接口、CAN地址(ID)设置模块及智能型输入板和智能型输出板的插槽，即数据量输入和数据量输出接口。ACANL表示A路低电平，ACANH表示A路高电平，BCANL表示B路低电平，BCANH表示B路高电平。
电源输入部分提供智能型输入板和智能型输出板的电源；CAN接口为智能型输入板和智能型输出板与上层逻辑处理系统进行数据通信的接口；CAN地址(ID)设置部分通过插拔短路端子，设置该插槽的CAN地址；数据量输入接口为智能型输入板提供输入信号，数据量输出接口为智能型输出板提供负载驱动输出。每块母板有14个智能型I/O板插槽，每个插槽都既可以插智能型输入板，又能插智能型输出板。
本设备具备以下功能特点：
(1)采用32位RISC体系的微控制器和嵌入式实时多任务操作系统。RISC体系的微控制器程序代码规模小，执行效率高，非常适用于采集和驱动的实时检测和控制；而嵌入式实时操作系统的选择则有利于在不影响系统实时性的同时实现较为复杂的检测、控制算法，缩短产品开发周期，也便于产品的维护与升级。
(2)每个微控制器都有各自的外围单元电路，双微控制器间通过I/O口线进行实时同步、通过高速串口互传控制命令和同步比较信息，实现了板内双微控制器的实时同步。通过双微控制器的协调工作来确保系统安全可靠工作。
(3)对外围单元电路进行动态自检测。每个微控制器在采集或驱动前都对各自的外围单元进行自检测，在保证双机同步、协调工作时周期性的进行自检测。如果自检测出现问题，将错误状态及时返回给中央逻辑处理机，并给出安全采集结果，或不再执行中央逻辑处理机所要求的驱动。
(4)采集驱动板的面板给出了板子的工作状态，通信状态等信息，提供了完善的板级维护信息。
(5)设计有微处理器监测电路。出现异常情况时，有效复位重启该处理器，保证微处理器的可靠运行。
(6)智能采集板上的双微控制器对各自的外围单元电路自检测通过后，对各电路板外同一路输入进行采集，并互送采集结果，只有比较一致的采集结果才是一次有效的采集结果，并对最近连续三次有效采集结果进行冗余计算，取得的结果才可以作为正确的采集结果送给中央逻辑处理机，从而实现安全采集。
(7)智能驱动板上的双微控制器除检测各自的外围单元电路外，还要检测外电路的混电、串电等故障，所有这些检测过程都不影响现有正常的输出。当检测通过后，才根据中央逻辑处理机的驱动命令进行再次输出；其中任何一种检测错误都会即可停止输出；当在短时间内得不到有效的输出命令时也停止对外输出，确保输出控制的实时性、有效性和安全性。
Claims (6)
1.智能采集驱动设备，其特征在于，该设备包括母板、智能型输入板、智能型输出板，所述的母板包括电源输入模块、CAN接口模块、CAN地址设置模块、智能型输入板插槽、智能型输出板插槽，所述的智能型输入板包括双微处理器、监测电路、自检及驱动电路，所述的智能型输出板包括双微处理器、监测电路、自检及驱动电路，所述的智能型输入板、智能型输出板分别插在母板的智能型输入板插槽、智能型输出板插槽上。
2.根据权利要求1所述的智能采集驱动设备，其特征在于，所述的智能型输入板、智能型输出板均设有面板。
3.根据权利要求1所述的智能采集驱动设备，其特征在于，所述的双微处理器分别与各自独立的自检及驱动电路连接。
4.根据权利要求1所述的智能采集驱动设备，其特征在于，所述的双微处理器分别与监测电路连接。
5.根据权利要求1所述的智能采集驱动设备，其特征在于，所述的双微处理器通过高速串口及I/O口连接。
6.根据权利要求1所述的智能采集驱动设备，其特征在于，所述的智能采集驱动设备通过母板与上层逻辑处理系统连接。
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