KR100512303B1 - Fault tolerant-fail safe control system for ns type pointer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 NS 타입 전철기 FT-FS(Fault Tolerant - Fail Safe) 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 NS 타입의 전철기를 제어하는 전자 모듈에 NS 전철기의 동작 특성을 고려한 하드웨어 제어 모듈을 설치하여 운영상의 편의성과 신뢰성을 높여 주는 NS 타입 전철기 FT-FS 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an NS type train Fault Tolerant-Fail Safe (FT-FS) control system, and more particularly, to install a hardware control module considering the operating characteristics of the NS train in an electronic module that controls the NS type train. The FT-FS control system of the NS type transfer machine improves the convenience and reliability of the system.
본 발명에 따른 NS 타입 전철기 FT-FS 제어 시스템은 전철기를 제어하기 위한 N 및 R 신호를 출력하는 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)과 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)에서 출력되는 다수의 N 및 R 신호를 이용하여 상기 전철기(50)를 구동시켜 주면서, 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)에서 출력되는 신호를 감시하고, 상기 전철기(50)의 전환 상태를 판단하는 제어부(30)로 구성된다.The NS type train FT-FS control system according to the present invention includes the first to third electronic control modules 21 to 23 and the first to third electronic control modules 21 to 23 for outputting N and R signals for controlling the train. ), While driving the electric motor 50 using a plurality of N and R signals output from the electric motor, the signals output from the first to third electronic control modules 21 to 23 are monitored. The control unit 30 determines the switching state.
Description
본 발명은 NS 타입 전철기 FT-FS 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 NS 타입의 전철기를 제어하는 전자 모듈에 NS 전철기의동작 특성을 고려한 하드웨어 제어 모듈을 설치하여 운영상의 편의성과 신뢰성을 높여 주는 NS 타입 전철기 FT-FS 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an NS type train FT-FS control system, and more particularly, to install a hardware control module in consideration of the operating characteristics of the NS train in the electronic module that controls the NS type train to increase the convenience and reliability in operation. NS type transfer machine FT-FS control system.
종래의 NS 타입 전철기 구동 회로는 도 1에 나타낸 바와 같이, 계전 구동 방식에서 전자화되는 과정에서 전철기 전환의 판단을 마이크로프로세서 또는 PLC에 의한 전기적인 신호 즉, 전자 제어 모듈 1계 및 전자 제어 모듈 2계의 N 및 R 신호를 DC5-DC24 1, 2, 3(11∼13)을 통하여 DC 5V의 전기적인 신호를 스위칭하여 DC 24V의 N과 R 출력으로 전철기(轉轍器, pointer; 14)를 제어한다.In the conventional NS type train driving circuit, as shown in FIG. 1, in the process of being electronicized in the relay driving method, determination of switching of the train is performed by an electric signal by a microprocessor or a PLC, that is, the first electronic control module and the second electronic control module. Switches the electrical signals of DC 5V through DC5-DC24 1, 2, and 3 (11-13) to control the switch 14 with the N and R outputs of DC 24V. do.
이와 같은 종래 기술은 마이크로프로세서를 사용하여 NS 타입 전철기를 소프트웨어적으로 제어하는 경우에 마이크로프로세서의 잘못된 출력에 의해 전철기가 올바르게 동작하지 않는 상황이 발생한다.In the conventional art, when the NS type train is controlled by software using a microprocessor, a situation in which the train does not operate correctly due to an incorrect output of the microprocessor.
이러한 상황을 발생시키는 제어 출력은 소프트웨어적이 동작에 종속적으로 NS 타입 전철기의 제어 모듈의 신뢰성 산출이나 제어 출력에 대한 실시간 검사가 이루어지지 않는 문제점을 가지고 있다.The control output that generates such a situation has a problem in that real-time inspection of the control output or the reliability calculation of the control module of the NS type train is not performed depending on the software operation.
그리고, 다중계로 설치된 제어 모듈이 이상 동작을 하는 경우에 출력이 병렬로 묶여 있으므로 결함이 발생한 모듈에 의해 정상 동작하는 모듈이 영향을 받을 수 있다.In addition, when a control module installed in a multi-system has an abnormal operation, the outputs are bundled in parallel, so that a module that operates normally may be affected by a faulty module.
실제로 다중계로 구성된 전자 제어 모듈의 동작계와 대기계가 절체되는 과정에서 전철기가 오동작 전환되는 현상이 발생하기도 한다.Indeed, when the operating system and the standby system of the electronic control module composed of multiple systems are switched, a phenomenon in which the transfer machine malfunctions may occur.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자화된 NS타입 전철기 제어 신호의 전환 명령을 하드웨어적으로 검사하여 명령의 정당성을 실시간으로 판단하고, 오작동된 전환 명령을 검출하여 전철기의 동작을 안전측으로 유지해 주며, 전철기 궤환 신호를 하드웨어적으로 검사하여 전철기의 이상을 실시간으로 검출할 수 있는 NS 타입 전철기 FT-FS 제어 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by checking the switching command of the electronic NS type train control signal in hardware to determine the validity of the command in real time, and detect the malfunctioning switching command It is to provide the NS type FT-FS control system that can keep the operation of the train to the safe side and detect the abnormality of the train in real time by checking the feedback signal of the train in hardware.
본 발명에 따른 NS 타입 전철기 FT-FS 제어 시스템은 도 2에 나타낸 바와 같이, 전철기를 제어하기 위한 N 및 R 신호를 출력하는 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)과 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)에서 출력되는 다수의 N 및 R 신호를 이용하여 상기 전철기(50)를 구동시켜 주면서, 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)에서 출력되는 신호를 감시하고, 상기 전철기(50)의 전환 상태를 판단하는 제어부(30)로 구성된다.In the NS type train FT-FS control system according to the present invention, as shown in Fig. 2, the first to third electronic control modules 21 to 23 and the first to third outputting N and R signals for controlling the train are shown. By monitoring the signals output from the first to third electronic control modules 21 to 23 while driving the motor 50 using a plurality of N and R signals output from the electronic control modules 21 to 23. The controller 30 is configured to determine the switching state of the train 50.
상기 제어부(30)는 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)의 제어 출력을 감시하는 제 1∼3출력 신호 검사 회로(31∼33)와; 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)에서 출력된 N 및 R 신호를 스위칭시켜서 상기 전철기(50)를 구동시켜 주는 제 1 및 제 2스위칭부(37∼38)와; 상기 전철기(50)로부터 DC 24V의 제어 궤환 N 및 R 신호를 DC 5V의 신호로 스위칭시켜 주는 제 3 및 제 4스위칭부(39, 40)와; 상기 전철기(50)의 전환 시간을 측정하기 위한 기준 시간을 제공하는 전환 시간 기준 타이머(35)와; 상기 전환 시간 기준 타이머(35)의 기준 시간을 제공받아 상기 전철기(50)의 전환 상태를 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)의 출력과 상기 전철기(50)의 궤환 신호를 비교하는 궤환 신호 검사 및 고장 논리 조합 회로(34)와; 상기 제 1∼3출력 신호 검사 회로(31∼33)와 상기 궤환 신호 검사 및 고장 논리 조합 회로(34)의 출력을 감시하여 결함 발생 신호를 종합하여 상기 제 1 및 제 2스위칭부(37, 38)의 출력을 제한하여 안전측 동작(FS)을 확보하는 다수결 판단 및 입력 고장 판단 회로(36)로 구성된다.The control unit 30 includes first to third output signal inspection circuits 31 to 33 for monitoring the control outputs of the first to third electronic control modules 21 to 23; First and second switching units 37 to 38 for driving the electric motor 50 by switching the N and R signals output from the first to third electronic control modules 21 to 23; Third and fourth switching units (39, 40) for switching the control feedback N and R signals of DC 24V from the train 50 to signals of DC 5V; A switching time reference timer 35 for providing a reference time for measuring the switching time of the train 50; The reference time of the changeover time reference timer 35 is provided to compare the output state of the first to third electronic control modules 21 to 23 with the feedback signal of the transfer device 50. A feedback signal checking and fault logic combination circuit 34; The first and second switching units 37 and 38 monitor the outputs of the first to third output signal checking circuits 31 to 33 and the feedback signal checking and fault logic combination circuit 34 to synthesize defect occurrence signals. ) And a majority decision determination and input failure determination circuit 36 to secure the safety side operation (FS) by limiting the output of the "
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 NS 타입 전철기 FT-FS 제어 시스템의 동작을 상황별로 설명한다.The operation of the NS type train FT-FS control system according to the present invention configured as described above will be described for each situation.
1. NS 타입 전철기(50)의 전환을 위해서는 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)에서 N과 R에 해당하는 반대 신호를 출력한다.1. In order to switch the NS type train 50, the first to third electronic control modules 21 to 23 output opposite signals corresponding to N and R.
N과 R의 신호가 다시 반전되면 전철기(50)도 반대 방향으로 동작하는 구조이다. 이 때, NS 타입 전철기(50)의 궤환 신호는 제어 출력의 N과 R에 해당하는 신호가 궤환되며, 전철기(50)의 전환에 걸리는 시간(약 5∼7초) 동안의 궤환 신호는 모두 오픈 상태로 입력된다.When the signals of N and R are inverted again, the train 50 also operates in the opposite direction. At this time, a feedback signal corresponding to N and R of the control output is fed back to the feedback signal of the NS type train 50, and the feedback signal during the time (about 5 to 7 seconds) required to switch the train 50 is open. It is entered as a state.
2. 제어 출력의 고장 검출(Fault detection)은 상기 제 1∼3출력 신호 검사 회로(31∼33)에서 각각의 전자 제어 모듈(21∼23)의 출력을 검사하여 이루어진다. 2중계 구조에서는 비교값이 상이하면 모든 출력을 차단하며, 3중계 이상의 다중계를 사용하는 경우에는 동작 제어 신호를 다수결 판단 및 입력 고장 판단 회로(36)에서 검사하여 출력을 제한한다.2. Fault detection of the control output is performed by inspecting the outputs of the respective electronic control modules 21 to 23 in the first to third output signal inspection circuits 31 to 33. In the dual relay structure, all outputs are cut off when the comparison value is different. In the case of using a triple system of three or more relays, the operation control signal is checked by the majority decision determination and the input failure determination circuit 36 to limit the output.
3. 제어 출력의 스위칭(Fail-Safe)은 디지털 신호인 상기 제 1∼3전자 제어 모듈(21∼23)의 DC 5V 신호를 전철기(50) 구동을 위한 DC 24V로 변환하는 부분으로 전자 릴레이인 SSR(Solid State Relay)을 사용하며, 안전측 동작 특성을 갖도록 노멀-오픈 타입(Normal-Open Type)의 SSR을 선택한다.3. The switching of the control output (Fail-Safe) is a part which converts the DC 5V signal of the first to third electronic control modules 21 to 23, which are digital signals, into a DC 24V for driving the motor 50. It uses SSR (Solid State Relay) and selects SSR of Normal-Open Type to have safe operation characteristics.
각각의 SSR이 클로즈되었을 때에 발생하는 전원은 출력 가능(output enable) 신호가 입력되어야만 전원이 유입되는 구조로, 결함이 발생되면 모든 스위칭 소자를 오픈 상태로 만들어서 다중계의 동작을 원활하게 구성하였다.The power generated when each SSR is closed is inputted only when an output enable signal is input. When a fault occurs, all switching elements are opened to smoothly configure the operation of the multi-system.
4. 궤환 입력의 스위칭을 위한 상기 제 3 및 제 4스위칭부(39, 40)는 전철기(50)의 궤환 신호인 DC 24V를 디지털 신호 전압인 DC 5V로 변환하는 부분으로 이중화된 SSR을 사용한다.4. The third and fourth switching units 39 and 40 for switching the feedback input use a dual SSR as a part for converting the DC 24V, the feedback signal of the train 50, to the DC 5V, the digital signal voltage. .
5. 궤환 신호 검사 및 고장 논리 조합 회로(34)는 NS타입 전철기(50)의 전환과 궤환 알고리즘을 하드웨어로 구성한 부분으로 디지털 신호로 변환된 궤환 신호를 조합하여 전철기(50)가 전환 중인지, 제어 출력과 같이 제어되어 전환되었는지를 검사하는 논리회로로써 이중계로 구성한다.5. The feedback signal inspection and failure logic combination circuit 34 is a part composed of the switching of the NS type train 50 and the feedback algorithm in hardware and controls whether the switch 50 is being switched by combining the feedback signal converted into a digital signal. It is a logic circuit that checks whether it is controlled and switched like an output and consists of dual system.
상기와 같은 특징을 가지는 본 발명은 NS 타입 전철기의 구동을 위한 회로로 구성되어 있으나, 스위칭 부분의 소자 선택에 따라 제어 출력이 3상인 MJ81에도 적용하여 사용할 수 있다.The present invention having the above characteristics is composed of a circuit for driving the NS type train, but can be applied to the MJ81 having a control output of three phases according to the device selection of the switching part.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 NS 타입 전철기의 제어 구동부에 대한 신뢰도를 높여 주고, 시스템의 신뢰도 산출의 중요한 요소인 결함 검출 시간을 하드웨어 검사기의 사용으로 최소화하여 시스템의 신뢰성을 향상시켜 준다.The present invention made as described above improves the reliability of the control drive unit of the NS type train, and improves the reliability of the system by minimizing the defect detection time, which is an important factor of the reliability calculation of the system by the use of a hardware inspector.
그리고, NS 타입 전철기의 구동과 관련된 어플리케이션을 하드웨어적으로 수행하여 전철기 제어 시스템의 로드를 줄여 준다.In addition, by performing an application related to the operation of the NS type train machine in hardware, it reduces the load of the train control system.
도 1은 종래의 NS 타입 전철기 전자 구동 회로를 설명하기 위한 블록도.1 is a block diagram for explaining a conventional NS type train electronic drive circuit.
도 2는 본 발명에 따른 NS 타입 전철기 FT-FS 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도.Figure 2 is a block diagram illustrating a NS type train FT-FS control system according to the present invention.
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