??? 北京集智達(dá)公司利用高新技術(shù)為某鋼鐵集團(tuán)公司開發(fā)生產(chǎn)了能實(shí)現(xiàn)鐵路高安全性、高可靠性、高可用度、高性能的信息控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是鋼鐵集團(tuán)公司鐵路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息化的重要內(nèi)容之一。它可以幫助調(diào)度員實(shí)時(shí)掌握列車的實(shí)際運(yùn)行情況和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，為調(diào)度員指揮行車提供強(qiáng)有力的支撐信息。
???????????????????????????????????????系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
??? 本系統(tǒng)主要由中心監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)冗余控制系統(tǒng)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)由10M/100M高速實(shí)時(shí)以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，負(fù)責(zé)上位計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)控制站的信息交換。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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?????????????????????????????????????????????? 中心監(jiān)控系統(tǒng)
??? 中心監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)、顯示系統(tǒng)、服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。
??? 中心監(jiān)控主機(jī)采用NICE-3100嵌入式計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)與一般的工控機(jī)不同，它采用低功耗CPU、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)和密閉的機(jī)殼設(shè)計(jì)，適用于鐵路惡劣的環(huán)境，保證長(zhǎng)期可靠的工作，其高性能運(yùn)算能力可大大提高系統(tǒng)的效能。
??? 該計(jì)算機(jī)支持INTEL Core 2 Duo,Core Duo,Celeron M處理器和INTEL 945GME芯片組，提供雙10/100/1000Mb/s以太網(wǎng)接口，6×USB 2.0/VGA/DVI，3個(gè)RS232和1個(gè)RS232/422/485串口，板載直流電源設(shè)計(jì)支持+12V～+30V DC電源輸入， 支持ATX電源模式和 PXE/WOL，支持一個(gè)PCI擴(kuò)展插槽。
??? 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)分布狀況，系統(tǒng)采用光纖通道，并通過(guò)交換機(jī)或網(wǎng)絡(luò)集線器(HUB)預(yù)留RJ45接口同其相連?，F(xiàn)場(chǎng)為采用光纖通道的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式所需設(shè)備：光端機(jī)、交換機(jī)。
?? ?監(jiān)控中心顯示方式分為全景顯示和局部顯示。全景顯示一般通過(guò)大屏顯示器來(lái)完成，局部顯示一般通過(guò)顯示器完成。
?? ?通過(guò)大屏顯示器，可將調(diào)度區(qū)段范圍內(nèi)的站場(chǎng)信息和行車信息顯示給調(diào)度員。這些信息包括：該區(qū)段內(nèi)各車站及區(qū)間鐵路線路的平面布置、信號(hào)機(jī)位置、信號(hào)機(jī)狀態(tài)、列車位置、道岔位置方向以及進(jìn)路的占用與出清。行車信息全景顯示可使調(diào)度員一目了然地了解整個(gè)調(diào)度區(qū)段的行車情況。
??? 調(diào)度臺(tái)通過(guò)液晶顯示器可給調(diào)度員提供該區(qū)段內(nèi)行車信息的局部顯示，實(shí)時(shí)模擬顯示所轄區(qū)域內(nèi)車站和區(qū)間列車運(yùn)行信息的細(xì)節(jié)顯示。調(diào)度員可選擇查看某一車站或區(qū)間內(nèi)行車信息的詳細(xì)情況。局部顯示畫面形象、清晰、內(nèi)容豐富，并具有良好的人機(jī)界面。
????????????????????????????????????? 現(xiàn)場(chǎng)冗余控制系統(tǒng)
?? ?現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由兩套獨(dú)立的子系統(tǒng)和倒機(jī)切換裝置構(gòu)成。
??????????????????????????????????????? 子系統(tǒng)控制器
??? 子系統(tǒng)控制器采用RemoDAQ-9821， 它是一款具有豐富通訊接口，適用于多種I/O模塊、以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。應(yīng)用RemoDAQ-9821系列控制器，C語(yǔ)言編程者可以容易地處理任何復(fù)雜的任務(wù)。
??? RemoDAQ-9821系列控制器包含兩個(gè)主要部分：主控單元和I/O模塊。主控單元包括一個(gè)CPU卡、一個(gè)電源卡、八槽基座、三個(gè)通訊串口和一個(gè)可編程端口、一個(gè)以太網(wǎng)接口，可由C語(yǔ)言進(jìn)行靈活的編程控制。RemoDAQ-9821是一款緊湊型PC，包括一個(gè)80188CPU和內(nèi)置的ROM-DOS操作系統(tǒng)，它可以像在辦公室使用的X86計(jì)算機(jī)那樣工作?？墒褂肅（BC3.0/3.1 TC3.0）語(yǔ)言進(jìn)行編程并下載到RemoDAQ-9X21控制器。
??? RemoDAQ-9821通訊協(xié)議由用戶定義，其庫(kù)函數(shù)包括TCP/IP、UDP/IP、MODBUS/RTU協(xié)議和MODBUS/TCP協(xié)議。當(dāng)然，用戶可以嵌入自己的基于命令和響應(yīng)的協(xié)議。
??? RemoDAQ-9821控制器使用一個(gè)方便的基座用以支持多種I/O模塊，表1提供了RemoDAQ-9821產(chǎn)品供用戶選擇的I/O模塊。
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??? 本裝置采用RemoDAQ-9051S、RemoDAQ-9056SO和 RemoDAQ-9017模塊，用來(lái)采集和控制信號(hào)設(shè)備。采集的信息有：鐵路信號(hào)燈狀態(tài)、道岔位置、進(jìn)路占用情況等。
??? RemoDAQ-9821控制器內(nèi)置ROM和RAM盤，用于用戶編程，RemoDAQ-9821控制器內(nèi)置閃存和SRAM用于文件下載、系統(tǒng)操作和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
??? RemoDAQ-9821控制器還包括一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和一個(gè)看門狗定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘記錄所發(fā)生的事件，看門狗定時(shí)器用于系統(tǒng)失效后自動(dòng)重啟微處理器，使系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性。
????????????????????????????????? RemoDAQ-9821系列控制器規(guī)格
??? 系統(tǒng)
????● CPU：80188微處理器
????● 存儲(chǔ)器：
??? ?☆1.5MB閃存：
?? ?· 256KB系統(tǒng)盤（磁盤C：只讀）
??? · 256KB閃存（由庫(kù)函數(shù)訪問(wèn)）
?? ?· 1 024KB文件系統(tǒng)，其中960KB用于用戶應(yīng)用（磁盤D：讀/寫）
??? ?☆640KB SRAM
??? ● 操作系統(tǒng)：ROM-DOS(MS-DOS 6.22兼容)
????● 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：有
????● 看門狗定時(shí)器：有
????● COM1：RS-232/485(RemoDAQ9821)
????● COM2：RS-485
????● 可編程端口/COM3：TX，RX，GND（RS-232接口）
????● COM4：RS-232/485
????● I/O容量： 8槽
?? ?隔離
????● 電源：3 000V DC
????● 輸入/輸出：3 000V DC
????● 通訊：2 500V DC(僅對(duì)COM2)
?? ?電源
????● 未調(diào)理+10～+30V DC
????● 電源反轉(zhuǎn)保護(hù)
????● 功耗：2.0W
?? ?環(huán)境
????● 操作溫度：-10℃～+70℃(14℉～158℉)
????● 存儲(chǔ)溫度：-25℃～+85℃(-13℉～+185℉)
????● 濕度：5%~95%，不凝結(jié)
????● 大氣：非腐蝕性氣體
?????????????????????????????????????????倒機(jī)切換裝置
?????????????????????????????????????????????????? 功能要求
?? ?根據(jù)產(chǎn)品的需求，雙機(jī)熱備切換器要實(shí)現(xiàn)以下功能：
?? ?(1)工作電源輸入：取自現(xiàn)場(chǎng)電源屏的DC24V。
?? ?(2)分別通過(guò)本系統(tǒng)的兩臺(tái)RemoDAQ-9821控制器的RS-232串行口采集控制器送來(lái)的兩個(gè)心跳信號(hào)，傳回主/備機(jī)狀態(tài)。
??? (3)引入系統(tǒng)中RemoDAQ-9056SO輸出所使用的24V脈動(dòng)電源作為條件電源，并把條件電源通過(guò)繼電器觸點(diǎn)輸出給主機(jī)的RemoDAQ-9056SO輸出使用，備機(jī)的RemoDAQ-9056SO雖然也與主機(jī)同時(shí)輸出，但是因?yàn)椴痪邆錀l件電源，輸出不會(huì)引起負(fù)載動(dòng)作。
?? ?(4)提供一個(gè)帶防觸保護(hù)的手動(dòng)切換請(qǐng)求按鈕。當(dāng)按鈕被按下時(shí)切換器通過(guò)RS-232串行口同時(shí)通知兩臺(tái)控制器有手動(dòng)切換請(qǐng)求，控制器根據(jù)當(dāng)時(shí)的情況做出相應(yīng)的反應(yīng)；當(dāng)外力消失時(shí)按鈕復(fù)位。
?? ?(5)面板具有發(fā)光二極管指示狀態(tài)。包括電源指示燈、A/B機(jī)心跳指示燈、A/B機(jī)主/備機(jī)狀態(tài)指示燈、手動(dòng)切換請(qǐng)求指示燈等。
????????????????????????????????????????????????? 工作過(guò)程描述
?? ?根據(jù)實(shí)際有可能發(fā)生的情況，可分為三種工作過(guò)程：上電競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程、自動(dòng)切換過(guò)程和手動(dòng)切換過(guò)程。首先要明確，控制器的心跳信號(hào)是控制器通過(guò)自身的RS-232串行口主動(dòng)送出的脈動(dòng)信號(hào)，通過(guò)兩路信號(hào)來(lái)保證安全性，只有當(dāng)某個(gè)控制器的兩個(gè)心跳信號(hào)均滿足要求時(shí)才能認(rèn)為對(duì)應(yīng)的控制器正常，具備成為主機(jī)的條件；反之，該控制器不具備成為主機(jī)的條件，不能成為主機(jī)。
?? ?(1)上電競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程：在兩臺(tái)控制器均未上電時(shí)倒切裝置將兩臺(tái)控制器均置成備機(jī)狀態(tài)?？刂破魃想姾驝PU進(jìn)行初始化過(guò)程，收集自身狀態(tài)，當(dāng)認(rèn)為自身正常時(shí)給出兩路心跳信號(hào)。切換器收到某臺(tái)控制器先送來(lái)的穩(wěn)定的兩路心跳信號(hào)后，使該控制器占有主機(jī)地位，條件電源對(duì)其輸出，同時(shí)通過(guò)RS-232串行口將主/備機(jī)狀態(tài)分別傳給兩臺(tái)控制器，面板上的指示燈做出相應(yīng)顯示；另一臺(tái)控制器如果在之后也給出了兩路穩(wěn)定的心跳信號(hào)則仍只能作為備機(jī)。
?? ?(2)自動(dòng)切換過(guò)程：當(dāng)兩臺(tái)控制器均已正常工作，即同時(shí)輸出穩(wěn)定的心跳信號(hào)時(shí)，此時(shí)有一臺(tái)作為主機(jī)，另一臺(tái)作為備機(jī)。如果此時(shí)主機(jī)認(rèn)為自身狀態(tài)存在故障，并且備機(jī)具備成為主機(jī)的條件，則主機(jī)撤消自己的至少一個(gè)心跳信號(hào)使自己失去保持主機(jī)地位的條件，于是原來(lái)的備機(jī)成為主機(jī)，原來(lái)的主機(jī)成為備機(jī)。
?? ?(3)手動(dòng)切換過(guò)程：當(dāng)兩臺(tái)控制器均已正常工作，即同時(shí)輸出穩(wěn)定的心跳信號(hào)時(shí)，此時(shí)有一臺(tái)作為主機(jī)，另一臺(tái)作為備機(jī)。如果此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)操作人員按下切換器上的手動(dòng)切換請(qǐng)求按鈕，切換器通過(guò)RS-232串行口同時(shí)通知兩臺(tái)控制器有手動(dòng)切換請(qǐng)求，如果此時(shí)備機(jī)具備成為主機(jī)的條件，則主機(jī)撤消自己的至少一個(gè)心跳信號(hào)使自己失去保持主機(jī)地位的條件，于是原來(lái)的備機(jī)成為主機(jī)，原來(lái)的主機(jī)成為備機(jī)。當(dāng)切換完成后備機(jī)恢復(fù)撤消的心跳信號(hào)使自己重新具備成為主機(jī)的條件。
???????????????????????????????系統(tǒng)軟件
?? ?系統(tǒng)軟件分為中心監(jiān)控軟件和現(xiàn)場(chǎng)控制軟件。
?? ?中心監(jiān)控軟件主要完成調(diào)度指令的下達(dá)、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的顯示、系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄和歷史回放等功能。
?? ?現(xiàn)場(chǎng)控制軟件主要完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和調(diào)度命令的執(zhí)行，因?yàn)殍F路系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求較高，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要求程序控制流程盡量簡(jiǎn)化，具有容錯(cuò)避錯(cuò)功能，程序代碼盡量簡(jiǎn)化。
??? 該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為鐵路調(diào)度監(jiān)督和控制提供了一套較高性價(jià)比的解決方案，對(duì)加快鐵路信息化建設(shè)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。