计算机联锁采集单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种计算机联锁采集单元。包含处理板、总线板、通信板、采集板和机笼。所述的处理板用于控制总线板、通信板和采集板；所述总线板用于处理板和采集板进行接口；所述通信板采用CAN总线协议，用于处理板和联锁计算机通信；所述采集板用于采集各种继电器的落下和吸起状态；所述机笼是欧标3U19英寸机笼，用于上述板卡的固定和相互连接。本实用新型采用冗余设计，系统可靠稳定，每个采集单元包含16块采集板，共可采集512路继电器开关量信号或其它对可靠性有较高要求的开关量信号。
【专利说明】计算机联锁采集单元
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及城市轨道交通信号设备，特别涉及计算机联锁采集单元。
【背景技术】
[0002] 计算机联锁是以计算机技术为核心，采用通信技术、可靠性技术与容错技术以及 "故障-安全"技术实现铁路联锁要求的实时控制系统。计算机联锁系统采用计算机硬件替 代原有复杂庞大的继电联锁设备，为了得到更高的可靠性，系统普遍采用三取二、二乘二取 二以及双机热备方式冗余配置，每套设备均包含人机对话层、联锁运算层和执行表示层，采 集单元包含于执行表示层，用于采集铁路现场设备的状态，受联锁计算机的控制和检测，具 有可靠采集信息、防雷防浪涌等功能。现有的采集单元通过I/O板和联锁机的CPU板连接， 需要CPU大量资源对采集电路进行扫描，浪费了 CPU资源，并且复杂的接口电路为联锁设备 带来了潜在的故障点。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本实用新型提供了一种计算机联锁采集单元。
[0004] 本实用新型采用的技术方案是：一种计算机联锁采集单元。包含处理板、总线板、 通信板、采集板和机笼。所述的处理板用于控制总线板、通信板和采集板；所述总线板用于 处理板和采集板进行接口；所述通信板采用CAN总线协议，用于处理板和联锁计算机通信； 所述采集板用于采集各种继电器的落下和吸起状态；所述机笼是欧标3U19英寸机笼，用于 上述板卡的固定和相互连接。所述的处理板和所述的总线板、通信板相连接；所述的总线板 和所述的处理板、采集板相连接；所述的上述板卡安装并固定于所述机笼内。
[0005] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：采集单元采用冗余的处理器芯片对16 块采集板进行控制和检测，由处理器板完成开关量信息的采集并生成采集信息报文，将采 集信息通过通信板的CAN总线控制器发送给计算机联锁系统。因此，该采集单元更能节省 计算机联锁系统CPU的资源，由于计算机联锁系统和采集单元之间采用基于CAN协议的通 信板进行连接，配线更为简单，大大降低因计算机联锁系统内部因为接口接触不良而导致 故障的可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0007] 图2为本实用新型中的处理板单个处理通道电路图；
[0008] 图3为本实用新型中的总线板电路图；
[0009] 图4为本实用新型的采集板电路图。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。本实用新型仅仅是对本实用新 型实施方式的描述，并不对本实用新型的范围有任何限制。
[0011] 实施例1
[0012] 参照图1，计算机联锁采集单元，包含处理板、总线板、通信板、采集板和机笼。所 述的处理板用于控制总线板、通信板和采集板；所述总线板用于处理板和采集板进行接口； 所述通信板采用CAN总线协议，用于处理板和联锁计算机通信；所述采集板用于采集各种 继电器的落下和吸起状态；所述机笼是欧标3U19英寸机笼，用于上述板卡的固定和相互连 接。所述的处理板和所述的总线板、通信板相连接，所述的总线板和所述的采集板相连，所 述的上述板卡安装并固定于所述机笼内。
[0013] 如图2所示，计算机联锁采集单元的处理板单个处理通道电路图，由于处理板是 计算机联锁采集单元的核心板卡，所以采用双机热备的工作方式，U6为处理板的CPU芯片 ATmega64,为保证可靠性，两个处理通道的CPU芯片需要采用双串行口进行连接，U5为串口 连接所需的电平转换芯片为MAX232, J5接口即为两处理器连接的接口。U3和U4为两片3-8 线译码器74LS138芯片，组合使用成为4-16线译码器，用于处理器对16块采集板的选通， 当某块采集板的选通信号为低电平则被处理板选中。U8为三态双向总线收发器74LS245， 选择数据从B到A的输出方式，接口 J5连接采集板上74LS244的数据接口，用于读取该采 集板上当前被选中的采集通道的开关量信息。U7为74LS138,用于向总线板发送动态驱动 信号，接口 J6和采集板的动态数据驱动电路芯片74LS240输入端相连。U1、U2为光耦芯片 TLP521，用于处理器板2-4线译码器信号的输出。J4则提供了单片机和通信板的接口，基于 CAN总线协议，具体包括8为数据线和5位控制线。
[0014] 如图3所示，计算机联锁采集单元的总线板电路图，总线板的U1为三态八线译码 器74LS244, J1为总线板和处理器板的数据接口，用于传输当前选中板卡的采集到的开关 量信息，U2、U3、U4、U5构成开关量采集电路，通过J2、J3、J4、J5接口连接到32路采集通道 的输出端上。U6通过J8接口连接动态驱动信号输出端，用于动态驱动32路采集通道。U7 为2-4线译码器用于时分选通似、仍、以、耶中的其中一片，当某一片741^240被选中，则该 芯片所连接的8个采集通道的开关量数据被采集进来，通过8位数据总线传输给U1三态八 线译码器74LS244的输入端，74LS244将该8位数据经输出端经J1接口输出给处理板的数 据接口。每块总线板有一条选中信号，低电平有效，用于选中U1三态八线译码器74LS244、 U7二四线译码器74LS139、动态数据驱动电路芯片74LS240。
[0015] 如图4所示，计算机联锁采集单元的采集板电路图。采集板包含32路采集通道， 每条通道主要包含2片相互连接的光电耦合芯片U1和U2,选型为TLP521和并联在采集接 口电路两端的TVS管D1，选型为TVPC510和气体放电管D4,选型为EPCOS R095XA，以及串联 在采集电路中的二极管D3,选型为FR107。光耦芯片U1为采集输入通道，U2为动态数据驱 动输出通道，U2的PIN4和U1的PIN2连接，U2的ΡΙΝΙ通过限流电阻连接到总线板的动态 输出通道J6上，U1的ΡΙΝ4通过上拉电阻连接到总线板的J2、J3、J4、J5采集接口上。采集 到继电器时，动态驱动信号经过U2的ΡΙΝΙ输入，脉冲信号会和米集输入信号叠加在一起， 在U1光f禹内部的发光二极管上形成脉冲信号，经过光f禹合，在U1的ΡΙΝ4上形成脉冲输出 信号，经过总线板上的74LS240芯片传输给74LS244,通过数据接口传输给处理板。如果经 过4到5个脉冲周期，处理板采集到信号为固定的0或1信号而非脉冲信号，则认为继电器 落下或者电路故障，导向安全侧，以保证安全。
[0016] 以上所述，仅以本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并局 限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可想轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之类。因此，本实用新型的保护范围应该 以权力要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1. 一种计算机联锁采集单元，其特征在于：包括处理板、总线板、通信板、采集板和机 笼；所述的处理板和所述的总线板、通信板相连接；所述的总线板和所述的处理板、采集板 相连接；上述板卡安装并固定于所述机笼内。
2. 根据权利要求1所述的计算机联锁采集单元，其特征在于：所述的处理板包含两片 互为热备冗余的ATmega64单片机，通过冗余的串行通信接口连接。
3. 根据权利要求1所述的计算机联锁采集单元，其特征在于：所述的总线板包括和处 理板连接的开关量采集电路、和开关量采集电路连接的2-4线译码器芯片74LS139、和处理 板连接的动态数据驱动电路芯片74LS240。
4. 根据权利要求1所述的计算机联锁采集单元，其特征在于：所述的通信板核心芯片 为CAN总线控制器芯片SJA1000,并包含和SJA1000相连接的高速光耦合器芯片6N137,以 及和6N137相连接的CAN总线驱动器芯片PCA82C250。
5. 根据权利要求1所述的计算机联锁采集单元，其特征在于：所述的采集板包含32 路采集通道，每条通道主要包含2片相互连接的光电耦合芯片TLP521和并联在采集接口 电路两端的TVS管TVPC510和气体放电管EPCOS R095XA，以及串联在采集电路中的二极管 FR107。
【文档编号】G05B15/02GK203882110SQ201420223944
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】杨进, 杨城, 于淑萍, 薄宜勇 申请人:南京铁道职业技术学院