一种基于二乘二取二架构的零散采集驱动系统的制作方法

本发明涉及一种铁路信号设备系统，尤其是涉及一种基于二乘二取二架构的零散采集驱动系统。

背景技术：

为实现场联、站联和半自动闭塞的站间通讯，需要搭建较为复杂的继电电路和监测电路，这使得实际设计和施工中需要较多继电器及监测电路。这些继电器和监测电路成本较高，且会在机房占用较大空间。另外，某个继电器发生故障时，无法及时报警，不方便现场维护。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于二乘二取二架构的零散采集驱动系统，根据IPS发送的零散设备驱动命令驱动零散设备，通过检测零散设备的电压判断零散设备的状态。此外，SIOM将报警信息以及监测信息发送给SDM，实现板卡运行的监测。该系统利用高性能电路板取代以往继电电路，降低施工和维护成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于二乘二取二架构的零散采集驱动系统，包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、零散采集驱动模块SIOM和全电子通信模块EIOCOM2，所述的零散采集驱动模块SIOM、全电子通信模块EIOCOM2、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM2与联锁维护台SDM连接；

所述的零散采集驱动模块SIOM通过联锁下位机IPS获取零散设备的驱动命令，并根据驱动命令对零散设备进行驱动；在不驱动时，零散采集驱动模块SIOM对零散设备的状态进行采集并发给联锁下位机IPS；零散采集驱动模块SIOM会周期地检查自身模块上的安全器件，并将板卡维护信息发给联锁维护台SDM。

所述的联锁下位机IPS、全电子通信模块EIOCOM2和零散采集驱动模块SIOM均为二乘二取二的安全冗余系统。

所述的零散采集驱动模块SIOM包括用于零散设备驱动的驱动模块、用于零散设备状态信息采集的采集模块以及对自身模块上的安全器件进行周期性检测的检测模块。

所述的驱动模块和采集模块共用零散驱采接口，每个零散驱采接口包含两根线，驱动或采集共用零散驱采接口的两根线，驱动的时候不进行采集，不驱动的时候进行采集，每个零散驱采接口具备电压监测单元，用于监测输入电压和输出电压。

所述的零散采集驱动模块SIOM包括依次连接的FPGA、CPU和外部驱动电源，所述的FPGA分别与驱动模块和采集模块连接，所述的CPU与全电子通信模块EIOCOM2连接；

所述的FPGA周期性地对驱动模块和采集模块进行采样，并分别发给CPU，CPU通过驱动模块的状态和采集模块的状态判断零散采集驱动模块SIOM的状态，然后进行二乘二取二比较得到最终的零散采集驱动模块SIOM状态，所述的零散采集驱动模块SIOM通过全电子通信模块EIOCOM2将其自身状态发送给联锁维护台SDM。

所述的零散采集驱动模块SIOM还包括分别与驱动模块和外部驱动电源连接的隔离模块，当外部驱动电源或驱动模块故障时，隔离模块会打开隔离继电器，切断驱动模块使用的电源和用于驱动的电源。

所述的零散采集驱动模块SIOM还包括与隔离模块连接的熔丝模块，当隔离模块故障或零散采集驱动模块SIOM出现影响安全性的异常情况时，熔丝模块会将烧断板卡熔丝，以一种不可逆的方式切断隔离模块的继电器供电，将零散采集驱动模块SIOM导向安全态。

所述的联锁维护台SDM具有将收到监测信息保存以及故障报警信息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)该系统基于二取二架构和BIT技术，保证了安全性；利用高性能CPU和FPGA及小型继电器，取代以往继电电路方式，降低了施工难度和项目成本；采用二乘二的冗余设计，同时支持热插拔，显著提高了系统的可靠性和可维护性。

2)系统能够以更低成本，更简单的施工，以及更方便的维护，来取代以往的继电电路和监测电路；并通过SDM进行故障报警及监测信息保存。

附图说明

图1为本发明零散采集驱动系统结构示意图；

图2为本发明零散采集驱动模块SIOM内部原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于二乘二取二架构的零散采集驱动系统，利用高性能电路板取代以往继电电路，降低施工和维护成本。该系统包括联锁下位机IPS，联锁维护台SDM，零散采集驱动模块SIOM，全电子通信模块EIOCOM2。零散采集驱动模块SIOM经过全电子通信模块EIOCOM2从联锁下位机IPS获取零散设备的控制命令。根据所收到的命令对零散设备进行采集或驱动，并将零散设备状态通过全电子通信模块EIOCOM2发送给联锁下位机IPS。同时将板卡维护信息发给联锁维护台SDM。该系统基于二取二架构和BIT技术，保证了安全性；利用高性能CPU和FPGA及小型继电器，取代以往继电电路方式，降低了施工难度和项目成本；采用二乘二的冗余设计并支持热插拔，可以显著提高系统可靠性和可维护性。IPS，SDM和SIOM为自主研发系统。

所述的零散采集驱动模块SIOM支持3路零散设备的驱动与电压采集的功能。2个互为冗余的零散采集驱动模块SIOM同时并行工作，任何一个故障不影响另一个模块，同时板卡支持热插拔，提高可维护性。

所述的联锁下位机IPS，全电子通信模块EIOCOM2零散采集驱动模块SIOM均为双系热备系统，其中EIOCOM2和SIOM支持热插拔。相对于以往继电电路，施工难度和设备占用空间都明显降低，从工程和硬件上节约了成本。

软件上IPS保持既有软件，SDM增加与全电子通信模块EIOCOM2的接口，而零散采集驱动模块SIOM为全新自主开发。零散采集驱动模块SIOM软件功能可分为6个子任务：模式管理任务、熔丝单元任务、隔离单元任务、采集管理任务、驱动管理任务和维护诊断任务。模式管理任务主要用于确定当前软件所处的模式；熔丝单元任务用于对熔丝模块进行周期性的检测，并在零散采集驱动模块SIOM出现异常的情况下进行安全态处理；隔离单元任务用于进行隔离单元的检测，并在零散采集驱动模块SIOM的电源模块和驱动模块状态异常的时候进行隔离态处理；采集管理任务主要用于获取IPS的采集命令，根据命令对零散设备的状态进行采集，并周期性的对采集回路进行自检；驱动管理任务的主要任务是获取IPS的驱动命令，根据命令控制硬件驱动零散设备，并周期性的对驱动电路进行自检；维护诊断任务主要将板卡状态发送给SDM，同时负责记录故障。

如图2所示，所述的零散采集驱动模块SIOM包括用于零散设备驱动的驱动模块11、用于零散设备状态信息采集的采集模块12以及对自身模块上的安全器件进行周期性检测的检测模块，所述的驱动模块11和采集模块12分别与零散设备2连接。

所述的驱动模块和采集模块共用零散驱采接口，每个零散驱采接口包含两根线，驱动或采集共用零散驱采接口的两根线，驱动的时候不进行采集，不驱动的时候进行采集，每个零散驱采接口具备电压监测单元，用于监测输入电压和输出电压。

所述的零散采集驱动模块SIOM包括依次连接的FPGA、CPU和外部驱动电源，所述的FPGA分别与驱动模块11和采集模块12连接，所述的CPU与全电子通信模块EIOCOM2连接；

所述的FPGA周期性地对驱动模块和采集模块进行采样，并分别发给CPU，CPU通过驱动模块的状态和采集模块的状态判断零散采集驱动模块SIOM的状态，然后进行二乘二取二比较得到最终的零散采集驱动模块SIOM状态，所述的零散采集驱动模块SIOM通过全电子通信模块EIOCOM2将其自身状态发送给联锁维护台SDM。

所述的零散采集驱动模块SIOM还包括分别与驱动模块和外部驱动电源连接的隔离模块13，当外部驱动电源或驱动模块故障时，隔离模块会打开隔离继电器，切断驱动模块使用的电源和用于驱动的电源。

所述的零散采集驱动模块SIOM还包括与隔离模块连接的熔丝模块14，当隔离模块故障或零散采集驱动模块SIOM出现影响安全性的异常情况时，熔丝模块会将烧断板卡熔丝，以一种不可逆的方式切断隔离模块的继电器供电，将零散采集驱动模块SIOM导向安全态。

零散采集驱动模块SIOM支持零散设备的驱动和外线电压的采集功能；CPU根据从IPS收到的控制命令，通过FPGA来控制驱动模块的强制导向继电器，从而驱动零散设备。FPGA会定期回读驱动模块状态和采集模块的采样值，并传送给CPU，CPU会以此判驱动模块、采集模块和零散设备的状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。