CN115092208A - 一种全电子联锁系统qm-sig信号板卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全电子联锁系统QM‑SIG信号板卡，包括安全输出电路、安全电源电路、继电器控制电路、点灯电流检测电路。本专利的优点在于：控制模块由2个CPU并行工作，各自单独运行程序，采用2取2的控制模式；主动作电路串连分级控制，由安全继电器两级同时控制生效，做为模块有效输出的条件；安全继电器动作由2个CPU分别控制，两个CPU同时有效输出做为继电器吸起的条件；继电器驱动电压由一个安全电源电路产生；信号机允许灯位的控制由两只继电器串联双断控制，降低了继电器由于粘连输出的可能性；采用双CPU模式，每个CPU分别接收联锁主机发送的控制命令，并比较命令的一致性，命令一致时输出控制命令，命令不一致时关闭命令。

Description

一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡

技术领域

本发明涉及一种电路模块产品，具体是一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡。

背景技术

在计算机联锁系统中，信号板卡依据持续下达的信号控制命令，准确、可靠、安全地控制信号机或信号表示器相应灯位的白炽灯泡或LED开放与关闭；开放任何允许灯光，均采用对允许命令做持续检查的动态驱动方式，一旦失去允许命令，包括通信超时后，自动转换到对规定信号的控制并保持。信号板卡实时、连续地采集各灯位的状态，准确、可靠、安全地判定并上传各灯位开放、关闭状态及点灯灯位的灯丝状态表示。

信号板卡主要特点如下：

利用符合欧标的小型安全继电器搭建核心安全电路，利用电子元器件完成辅助电路，设计集成化程度较高的模块电路；

核心安全电路采用“故障-安全”原理，和2取2的安全设计架构。

信号板卡的功能包括：

1、与联锁机通信功能

信号板卡应具有与联锁机通信功能。信号板卡接收对象控制器下发的点灯命令，应答点亮状态和报警信息。

2、信号控制功能

信号板卡具有信号机控制功能。信号板卡收到对象控制器下发的点灯命令后，点亮信号机相应灯位。

3、点灯状态采集功能

信号板卡具有点灯状态采集功能。信号板卡实时采集点灯状态信息，在收到联锁下发的点灯命令后，应答灯位点亮状态信息。

现有技术的缺点如下：

在模块设计中，信号板卡主要考虑故障-安全逻辑。主回路控制部分是模块的核心之一，控制部分的损坏，有可能造成信号机的错误显示。必须采用故障－安全设计，当任何元件故障时，信号板卡不得向信号机提供允许灯位点灯电源。而现有技术没有上述功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡，包括安全输出电路、安全电源电路、继电器控制电路、点灯电流检测电路；所述安全电源电路的前端与CPU核心模块连接，后端与继电器控制电路连接；所述继电器控制电路的前端与CPU核心模块连接，后端与安全输出电路连接；所述安全输出电路的上端通过点灯电源与对外接口连接，右端与对外接口直接连接；所述点灯电流检测电路的前端与CPU核心模块连接，后端与安全输出电路连接；所述CPU核心模块内部设置有CPUA和CPUB共两个CPU，每个CPU均连接一个通信接口。

本专利的工作过程如下：

CPU核心模块控制安全电源电路产生安全电源，给继电器控制电路提供工作安全电源；同时通过继电器控制电路操作安全继电器的动作，通过安全输出电路控制动作电源给外部信号机供电；点灯电流检测电路串接在安全输出电路中，把检测到的电路电流转换为电压信号，用于CPU核心模块判断信号灯是否被点亮，并将该状态信息通过通信接口发送给联锁主机。

本专利的优点在于：

1、控制模块由2个CPU并行工作，各自单独运行程序，采用2取2的控制模式；

2、主动作电路串连分级控制，由安全继电器两级同时控制生效，做为模块有效输出的条件；

3、安全继电器动作由2个CPU分别控制，两个CPU同时有效输出做为继电器吸起的条件；

4、继电器驱动电压由一个安全电源电路产生。在没有安全电源时，动作继电器没有驱动电源，降低了误动作和驱动电路击穿导致继电器吸合输出的可能性；

5、信号机允许灯位的控制由两只继电器串联双断控制，降低了继电器由于粘连输出的可能性；

6、采用双CPU模式，每个CPU分别接收联锁主机发送的控制命令，并比较命令的一致性，命令一致时输出控制命令，命令不一致时关闭命令。

附图说明

图1为一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡的总体结构示意图

图2为一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡中安全输出电路的结构示意图

图3为一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡中安全电源电路的结构示意图

图4为一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡中继电器控制电路的结构示意图

图5为一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡中点灯电流检测电路的结构示意图

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

请参阅图1，本发明实施例中，一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡，包括安全输出电路、安全电源电路、继电器控制电路、点灯电流检测电路；所述安全电源电路的前端与CPU核心模块连接，后端与继电器控制电路连接；所述继电器控制电路的前端与CPU核心模块连接，后端与安全输出电路连接；所述安全输出电路的上端通过点灯电源与对外接口连接，右端与对外接口直接连接；所述点灯电流检测电路的前端与CPU核心模块连接，后端与安全输出电路连接；所述CPU核心模块内部设置有CPUA和CPUB共两个CPU，每个CPU均连接一个通信接口。

本专利的工作过程如下：

CPU核心模块控制安全电源电路产生安全电源，给继电器控制电路提供工作安全电源；同时通过继电器控制电路操作安全继电器的动作，通过安全输出电路控制动作电源给外部信号机供电；点灯电流检测电路串接在安全输出电路中，把检测到的电路电流转换为电压信号，用于CPU核心模块判断信号灯是否被点亮，并将该状态信息通过通信接口发送给联锁主机。

本专利中的各个子电路的设计思路及工作方法如下：

1、安全输出电路，见图2

在模块设计中，电子设备主要考虑“故障-安全”逻辑。主回路控制部分是模块核心之一，控制部分的损坏，有可能导致转辙机的误动作，必须采用“故障-安全”设计，当任何元件故障时，控制模块不得向信号机提供允许灯位点灯电源。

信号板卡主输出回路采用两级控制，以提高模块的安全性。两个安全继电器双断串联输出，在软件驱动的时候采用逐级启动，保证在输出短路的时候，即使发生继电器节点粘连，也不至于两个继电器节点同时粘连，这样提高电路的的可靠性。

当执行点允许灯位控制时，XJZ电源经过BXH继电器的一组常开节点和AXH继电器的一组常开节点到达B；XJF电源经过BXH继电器的一组常开节点和AXH继电器的一组常开节点到达BH。

当执行点禁止灯位控制时，XJZ电源经过BXH继电器的一组常闭节点和AXH继电器的一组常闭节点到达A；XJF电源直接到达AH。

2、安全电源电路，见图3

为了提高电路的安全性，安全电源来自两个CPU，每次动作命令的执行，都要由两个CPU各自产生一个安全电源，每个安全电源给一组安全输出继电器提供动作电源，以保证系统不会错误输出，从而提高输出驱动的安全性及可靠性。该安全电源电路采用故障安全设计思想，当电路中任何一元器件故障时，DZDY都不会有继电器工作的电压。

当DZG与GND间有电压时，场效应管N1导通，场效应管N2截止，电容C2上存在的电荷通过D1、N1、D4给电容C3充电。

当DZG与GND间电压为0时，场效应管N1截止，场效应管N2导通，24V电源通过N2、D3给电容C2充电。

因此，当DZG与GND间施加交替变换的电压时，电容C3两端就会产生一个相对稳定的直流电压。

3、继电器控制电路，见图4

继电器的动作电源即安全电源电路产生的电压DZDY，在没有安全电源的时候，任何命令都无法导致继电器的动作。在没有接收到动作命令的时候，所有安全型继电器没有工作电源，一方面避免干扰信号导致继电器动作，另一方面将驱动电路完全断开，从而避免了驱动电路遭到破坏的可能，从而大大提高了驱动电路的安全性和可靠性。

当ADC+与ADC-间导通时，PNP三极管T1导通，安全电源DZDY给安全继电器J1供电，继电器动作吸起；当ADC+与ADC-间关断时，PNP三极管T1截止，安全继电器J1失去供电，继电器断开。D1为安全继电器J1的续流二极管，防止继电器关断时产生反向电动势电压；LED为继电器的供电指示灯。

4、点灯电流检测电路，见图5

点灯电流检测电路串接在安全输出电路中，由一个交流电流传感器和动态安全电源电路组成。交流电流传感器采集安全输出电路的点灯电流，将其转换为动态方波，该动态方波驱动安全电源电路产生安全电压，CPU核心模块采集该安全电压信号。当点灯电流大于AC40mA时，交流电流传感器才输出动态方波。

当电流传感器DS的1引脚为高电平24V时，二极管DSD1截止，二极管DSD2导通，24V电源通过二极管DSD2给电容DSC2充电；当电流传感器DS的1引脚为低电平0V时，二极管DSD1导通，二极管DSD2截止，电容DSC2上面的电荷通过二极管DSD1给电容DSC1充电；这样当电流传感器DS的1引脚为一个变化的方波信号时，电容DSC1就产生了一个稳定的直流电压。双CPU通过电阻DSR1和DSR2的分压ADS、BDS采集到表示电压信号。即当点灯电流大于AC40mA时，CPU可以采集到电压信号，表示有点灯电流。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡，其特征在于，包括安全输出电路、安全电源电路、继电器控制电路、点灯电流检测电路；所述安全电源电路的前端与CPU核心模块连接，后端与继电器控制电路连接；所述继电器控制电路的前端与CPU核心模块连接，后端与安全输出电路连接；所述安全输出电路的上端通过点灯电源与对外接口连接，右端与对外接口直接连接；所述点灯电流检测电路的前端与CPU核心模块连接，后端与安全输出电路连接；所述CPU核心模块内部设置有CPUA和CPUB共两个CPU，每个CPU均连接一个通信接口。

2.一种全电子联锁系统QM-SIG信号板卡的工作方法，其特征在于，其工作过程如下：

CPU核心模块控制安全电源电路产生安全电源，给继电器控制电路提供工作安全电源；同时通过继电器控制电路操作安全继电器的动作，通过安全输出电路控制动作电源给外部信号机供电；点灯电流检测电路串接在安全输出电路中，把检测到的电路电流转换为电压信号，用于CPU核心模块判断信号灯是否被点亮，并将该状态信息通过通信接口发送给联锁主机。

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