专利名称：一种用于站台边门控制器的冷备份冗余方法及其站台边门控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及交通站台门的控制系统，具体涉及一种基于冷备份冗余方法的边门控制器装置，可适用于地铁屏蔽门/安全门系统的控制。
背景技术：
站台边门控制器用于处理地铁屏蔽门/安全门系统的各类输入/输出信号，每侧站台皆配置有一个站台边门控制器，它根据接收到的信号系统的开/关门命令来控制该侧站台各门单元的运行。按照如图I所示的现有技术的设计，采用一个电源模块、一个监视模块和一个控制模块实现的站台边门控制器，用这种方式也能完成系统的监视与控制功能，但存在着隐患，因为若其中任一模块发生故障，则整个装置就将处于部分或者完全失效的状态，如若电源故障，则整个装置就无法工作；若监视模块故障，则无法进行系统的监视及状态、故障信息上报至总控室；若控制模块中的继电器出现触电熔接等故障，则装置的控制功能就完全丧失，整侧门将无法动作而影响地铁的运营。为增强装置的可靠性，现有技术设计的站台边门控制器装置对其内部的监视模块也采用了双CPU冗余设计，但即使如此，仍无法消除如电源线路发生突然断路等异常使监视模块产生失效的影响。另外，现有技术设计的站台边门控制器装置，主要有虽然如下结构形式①将设计的控制电路板通过螺钉连接固定于密封箱体内PLC监视模块和安全继电器模块采用导轨式安装，通过复杂的布线系统对各元件进行导线互连。前者往往拆装非常麻烦，故障时需整体更换该装置；而第二种方式时虽然在研发初期投入相对较低，但接线麻烦，批量后硬件成本较高，且当实现的装置出现故障时其故障点难以定位。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种用于站台边门控制器的冷备份冗余方法及其站台边门控制器，在保证控制系统高可靠性的同时也大幅提高系统的可用性和可维护性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下一种用于站台边门控制器的冷备份冗余方法，其特征在于，将电源模块、监视模块、安全逻辑运算单元、安全继电器输出控制单元模块进行1+1冗余化，即装置包含了两组相同的硬件(以下简称A系统和B系统)；其工作方式如下A系统的电源模块和B系统的电源模块互为主动冗余，通过并联的方式实现为其它模块硬件均流供电，任一电源模块故障或被移除时，另一电源模块仍可以保证为系统正常供电；A系统的监视模块(称为主系统)和B系统的监视模块(称为待机系统)通过高速总线进行数据交换和同步，两个系统都执行同样的程序，当主系统的监视模块出现故障时，待机系统的监视模块就会接管主系统的工作；A系统和B系统包含的安全逻辑运算单元和安全继电器输出控制单兀在同一时刻只有其中一组处于上电工作状态，当出现故障时可通过转换开关切换到另外一组硬件以保证系统的正常运行。
更好地，上述主系统的监视模块和待机系统的监视模块中各包含一个监视CPU，并且电源单独供电，两块监视CPU通过背板上的高速总线进行数据交换和同步，两个系统都执行同样的程序，通常情况下主系统投入工作，待机系统实时监视主系统的运行状态，一旦发现异常，便接管主系统的所有功能。还提供一种基于上述冷备份冗余方法的站台边门控制器装置，其包括1+1冗余化的电源模块、监视模块、安全逻辑运算单元和安全继电器输出控制单元模块；其工作方式如下A系统的电源模块和B系统的电源模块互为主动冗余，通过并联的方式实现为其它模块硬件均流供电，任一电源模块故障或被移除时，另一电源模块仍可以保证为系统正常供电；A系统的监视模块(称为主系统)和B系统的监视模块(称为待机系统)通过高速总线进行数据交换和同步，两个系统都执行同样的程序，当主系统的监视模块出现故障时，待机系统的监视模块就会接管主系统的工作；A系统和B系统包含的安全逻辑运算单元和安全继电器输出控制单元在同一时刻只有其中一组处于上电工作状态，当出现故障时可通过转换开关切换到另外一组硬件以保证系统的正常运行。更好地，上述主系统和待机系统的电源模块、监视模块、安全逻辑运算单元、安全 继电器输出控制单元模块被设计成插件的形式，共同安装于6U标准式的插箱内，插件之间通过背板进行互联，完成信息的交互。更好地，上述主系统的监视模块和待机系统的监视模块中各包含一个监视CPU，并且实现了电源的单独供电，两块监视CPU通过背板上的高速总线进行数据交换和同步，两个系统都执行同样的程序，通常情况下主系统投入工作，待机系统实时监视主系统的运行状态，一旦发现异常，便接管主系统的所有功能。这样A系统和B系统中的监视插件故障或被移除时，并不会影响装置对整侧门的控制功能，即门仍能在安全逻辑运算插件和安全继电器输出控制插件的作用下正常运行。更好地，A系统和B系统中对应的具有相同功能的插件之间可互换。与现有技术相比，本发明可以保证装置的高可靠性和高可用性的同时使整个系统结构清晰、简单易用，且便于维护。
图I是现有技术采用单一硬件系统的控制方法示意图。图2是本发明实施例用于站台边门控制器的冷备份冗余方法和装置示意图。图3是本发明实施例基于冷备份冗余方法装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。如图2、图3所示，本发明实现的装置采用A系统和B系统两套硬件系统的工作方式，装置插箱内包含的两套系统中各有一个电源模块(插件)3、4，它们之间通过二极管模块实现并联冗余，给装置的其它功能模块(插件)供电。当任意一个电源模块(插件)故障时不会对另一正常工作的电源模块(插件)产生影响。A系统或B系统中与外界的信息交互是这样的信号系统的硬线控制命令信号由安全逻辑运算单元获取并实施安全逻辑组合运算，其发出命令控制安全继电器输出控制单元输出相应的硬线控制信号至每个门单元的控制装置，同时安全逻辑运算单元7、8亦对安全继电器输出控制单元5、6进行冗余诊断以实现安全控制；控制部分的状态信息通过SPI口传输给监视模块进行处理，监视模块9、10也通过现场总线网络与每个门单元的控制装置进行实时通信，完成现场信息的获取，所有信息经监视模块综合处理后通过发往总控室。监视模块(插件)除通过SPI通讯口 I与本系统内的安全逻辑运算单元(插件)进行连接外，还通过SPI通讯口 2与另一系统的安全逻辑运算单元(插件)进行连接。正常时A系统投入工作，B系统处于待机状态，但A系统和B系统的监视模块9、10通过SPI通讯口获得的信息完全一致；一旦A系统故障，B系统便投入工作以取代A系统，此时能保证上传的信息完整正确。A系统和B系统包含的安全逻辑运算单元和安全继电器输出控制单元通过转换开关I控制其是否得电运行。当A系统发现本组硬件出现异常时，在监视系统切换的同时将上报故障信息，通知用户通过转换开关切除发生故障的那一组硬件，而备用的硬件系统便开始投入工作。
以上所有硬件功能模块皆用插件方式，转换开关I设置在面板2上，主系统和待机系统的电源模块3、4、监视模块9、10、安全逻辑运算单元7、8、安全继电器输出控制单元模块5、6被设计成插件的形式，共同安装于6U标准式的插箱内，插件之间通过背板进行互联，完成信息的交互，具体装置见图3，并且皆支持热拔插。
权利要求
1.一种用于站台边门控制器的冷备份冗余方法，其特征是将电源模块、监视模块、安全逻辑运算单元、安全继电器输出控制单元模块进行1+1冗余化，即装置包含了两组相同的硬件(以下简称A系统和B系统)；其工作方式如下A系统的电源模块和B系统的电源模块互为主动冗余，通过并联的方式实现为其它模块硬件均流供电，任一电源模块故障或被移除时，另一电源模块仍可以保证为系统正常供电4系统的监视模块(称为主系统)和B系统的监视模块(称为待机系统)通过高速总线进行数据交换和同步，两个系统都执行同样的程序，当主系统的监视模块出现故障时，待机系统的监视模块就会接管主系统的工作；A系统和B系统包含的安全逻辑运算单元和安全继电器输出控制单元在同一时刻只有其中一组处于上电工作状态，当出现故障时可通过转换开关切换到另外一组硬件以保证系统的正常运行。
2.根据权利要求I所述的用于站台边门控制器的冷备份冗余方法，其特征是主系统的监视模块和待机系统的监视模块中各包含一个监视CPU，并且电源单独供电，两块监视(PU通过背板上的高速总线进行数据交换和同步，两个系统都执行同样的程序，通常情况下主系统投入工作，待机系统实时监视主系统的运行状态，一旦发现异常，便接管主系统的所有功能。
3.一种站台边门控制器装置，其特征是其包括1+1冗余化的电源模块、监视模块、安全逻辑运算单元和安全继电器输出控制单元模块；其工作方式如下A系统的电源模块和B系统的电源模块互为主动冗余，通过并联的方式实现为其它模块硬件均流供电，任一电源模块故障或被移除时，另一电源模块仍可以保证为系统正常供电4系统的监视模块(称为主系统)和B系统的监视模块(称为待机系统)通过高速总线进行数据交换和同步，两个系统都执行同样的程序，当主系统的监视模块出现故障时，待机系统的监视模块就会接管主系统的工作；A系统和B系统包含的安全逻辑运算单元和安全继电器输出控制单元在同一时刻只有其中一组处于上电工作状态，当出现故障时可通过转换开关切换到另外一组硬件以保证系统的正常运行。
4.根据权利要求3所述的站台边门控制器，其特征是主系统和待机系统的电源模块、监视模块、安全逻辑运算单元、安全继电器输出控制单元模块被设计成插件的形式，共同安装于标准式的插箱内，插件之间通过背板进行互联，完成信息的交互。
5.根据权利要求3或4所述的站台边门控制器，其特征是主系统的监视模块和待机系统的监视模块中各包含一个监视CPU，并且实现了电源的单独供电，两块监视CPU通过背板上的高速总线进行数据交换和同步，两个系统都执行同样的程序，通常情况下主系统投入工作，待机系统实时监视主系统的运行状态，一旦发现异常，便接管主系统的所有功能。
6.根据权利要求3或4所述的站台边门控制器，其特征是:A系统和B系统中对应的具有相同功能的插件之间可互换。
全文摘要
一种用于站台边门控制器的冷备份冗余方法，将电源模块、监视模块、安全逻辑运算单元、安全继电器输出控制单元模块进行1+1冗余化，即A系统和B系统。还提供了应用该方法的站台边门控制器。本发明可以保证装置的高可靠性和高可用性的同时使整个系统结构清晰、简单易用，且便于维护。
文档编号E05F15/00GK102900299SQ20121037266
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者王飞, 贺文, 陈庆, 连奇幸, 董嗣耀 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司, 宁波南车时代传感技术有限公司