计算机联锁控制系统原理共62页
N计算机联锁控制系统原理系统结构
计算机联锁技术
机 第三章 计算机联锁控制系统原理 操作显示设备
联 锁
32
系
电务维修网
串口
A 操作表示机
B 操作表示机
统 二 光缆 结乘 构 二 VME
取 总线
Ⅰ系联锁机×2 Ⅰ系驱采机×2
Ⅱ系联锁机×2 Ⅱ系驱采机×2
二
采集电路 驱动电路
采集电路 驱动电路
计
接口 线缆
算
接口配线
计算机联锁技术
机械室组合架继电器
人机对话层 电务维修机
显示操作终端 监控机 A
显示操作终端 监控 机B
维修机
远程诊断
联锁Ⅰ系 (FCX)
区域执表机FFC Ⅰ系
计算机联锁技术
联锁Ⅱ系 (FCX)
区域执表机FFC Ⅱ系
第三章 计算机联锁控制系统原理
ADX系统安全性结构设计示意图
联锁控制逻辑
主FCX
CPU-A CPU-B
比较 器
从FCX
CPU-A
比较
CPU-B
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
3、计算机联锁控制系统的分类及其硬件组成
(2)计算机联锁控制系统的硬件组成
单台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：小型、单台、软件集中于一工控机内 两台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：联锁与操作显示分离串行通信网络连 接 、I/O扩展 多台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：地理范围比较大、高速数据通道连接、区 域计算机联锁
计算机联锁第二章
网络类型 （1）星型结构 （2）环型结构 （3）总线型结构 （4）星型和总线型结合的复合型结构
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第二节 计算机联锁系统硬件
一、计算机联锁的体系结构 1、按照执行功能的计算机数量分为：
单模块系统和多模块系统
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单模块系统和多模块系统
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采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，数据传输 时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短；
每帧数据都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据传 输的高可靠性，适于在高干扰环境下使用；
节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能， 切断它与总线的联系，以使总线上其他操作不受影响；
可以点对点，一对多及广播集中方式传送和接受数据。
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（4）、自动检测与诊断功能
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（5）、其他功能 ①、非进路调车 ②、平面溜放 ③、站内道口控制 ④、与调度集中调度监督的联系 ⑤、和其他系统的结合功能
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一、计算机联锁系统软件的功能与总体结构 2、计算机联锁软件的划分 （1）、上位机 （2）、下位机 （3）、联锁机、人机会话机、电务维修机软 件功能
网络总线”，是英文Controller Area Network的首字 母组合而成的。它是总线的一种，与常见的USB总 线属于一类概念，只不过CAN总线采用差分信号传 输，有很强的错误检测能力，通信距离远，因此被 用到一些特殊的场合 。
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采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送 数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的 节点可不受影响继续传输数据，有效避免了总线冲突；
《计算机联锁》课件
2
展望
结语
总结本次课程的重点和难点，展望计算机联锁在未来的应用前景。
探索计算机联锁在工业自动化、安全保障和交通运输领域的广泛应用。
计算机联锁在工业自动化中的应用
计算机联锁在安全保障中的应用
计算机联锁在交通运输中的应用
第五部分：计算机联锁的优势和未来发 展方向
综合分析计算机联锁的优势、局限性以及未来的发展趋势和展望。
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计算机联锁的优势和局限性分
析
计算机联锁的发展趋势和未来
计算机联锁的基本原理
计算机联锁的技术特点
计算机联锁的相关技术
第三部分：计算机联锁系统的设计与实现
学习计算机联锁系统的设计流程、软硬件配置和实现方法，掌握如何构建一个高效可靠的计算机联锁系 统。
1
计算机联锁系统的设计流程
计算机联锁系统的软硬件配置
2
3
计算机联锁系统的实现方法
第四部分：计算机联锁在工业控制中 的应用
《计算机联锁》PPT课件
计算机联锁PPT课Biblioteka 大纲第一部分：计算机联锁的概述
计算机联锁通过结合计算机技术和信号系统，实现自动化与安全性的双重保障。了解计算机联锁 是什么以及其发展历史和应用场景。
什么是计算机联锁？
计算机联锁的发展历史
计算机联锁的应用场景
第二部分：计算机联锁的原理与技术
深入了解计算机联锁的基本原理、技术特点和相关技术，探索计算机联锁的内在机制。
计算机联锁系统的结构与工作原理
1.1 联锁概述
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（1） 人机会话层。操作人员通过人机会话层向联锁机构输入进路操作信息，接 受联锁机构反馈的联锁设备状态信息和行车作业情况信息。
（2） 联锁层。联锁层实现联锁逻辑处理，是联锁系统的核心。联锁机构对人机 会话层输入的操作信息和监控层反馈的信号机、转辙机、轨道电路等信号设备 状态信息进行联锁逻辑运算，改变联锁系统内部存储信息并产生相应的控制命 令。 （3） 监控层。监控层接受联锁机构的控制命令，通过信号控制电路改变信号机 显示；接受联锁机构的道岔控制命令，驱动道岔转换；向联锁机构反馈信号机 状态、道岔状态和轨道电路状态信息。
1.2 6502电气集中联锁
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控制联锁对象（信号机、转辙机、轨道电路）并实现它们 之间联锁关系的设备称为联锁设备。联锁设备可以采用机 械、机电或电气的方法实现，可以分散控制也可以集中控 制。在城市轨道交通中，联锁设备是建立进路、控制道岔 的转换和信号机的开放以及进路解锁，以保证行车安全的 重要信号设备。根据使用位置的不同，联锁设备分为正线 车站联锁设备和车辆段联锁设备。 在城市轨道交通信号系统中，正线上通常几个车站的联锁 控制集于一站，称为集中联锁站，该站仅设置一套联锁设 备，该联锁设备与传统的车站联锁设备在原理上相似，即 在信号机、道岔和进路之间建立一定的相互制约关系，以 保证列车在进路上的运行安全。城市轨道交通的车辆段线 路较多，道岔较多，信号机也较多，一般独立采用一套联 锁设备，用以完成车辆段内建立进路、转换道岔、开放信 号及解锁进路等作业，实现道岔、信号、进路之间的联锁 关系，保证行车安全，提高作业效率；并通过ATS车辆段 分机与行车指挥中心交换信息。
1.1 联锁概述
5
（3） 信号机的显示必须与进路的开通状态相符合。如果进路上有车占用，还能开放信号， 则会引起列车、调车车列与原停留车冲突，这是绝对不允许的。通常情况下，车辆段中调 车信号机的显示不代表进路的开通方向，但进段信号机的显示必须指示所防护进路中道岔 开通方向。如图3-2所示，信号机XJ1显示一个黄灯，表示开通直向进路，列车可沿进路 进入车辆段；信号机XJ1显示两个黄灯，表示开通侧向进路，指示列车进入洗车线。
计算机联锁讲义(修改)
第一章计算机联锁基础第一节计算机联锁概述一、计算机联锁的基本原理众所周知，继电联锁是靠继电器的线圈、接点组成一套复杂的开关量控制电路，实现对信号设备的联锁控制。
而计算机是一个能够对二进制代码进行各种复杂运算的智能机器，要用计算机取代继电器实现联锁控制就必须将各种开关量转换为1、0相间的代码，构成一套复杂的控制系统。
图1—1计算机联锁基本原理框图图1—1是计算机联锁控制的原理框图，实现联锁控制主要经过信息输入、联锁运算和信息输出三个环节。
计算机一方面通过操作输入通道和接口接收由操作设备(控制台)产生的操作信息；另一方面通过状态输入通道和接口采集室外信号设备的状态信息，将上述两种开关量的动作变为二进制代码送入计算机。
信息代码进入计算机以后,计算机按照联锁程序的要求对输入的信息进行分析处理和复杂的逻辑运算(这里称为联锁运算)，其结果形成了对信号设备的控制信息和各种表示信息。
控制信息通过输出通道和接口控制道岔转换和信号变换显示；表示信息则通过表示输出通道和接口控制显示器的显示。
第二节计算机联锁系统的硬件组成一、计算机联锁的硬件基本结构各种型号的计算机联锁系统由于设计思路不同，所采用的硬件不完全相同。
即使同一种型号的系统，其控制的车站规模不同，所需要的硬件数量也不相同。
但各种系统的基本功能和基本任务大致一样，因此它们的硬件组成的基本形式差异不大。
计算机联锁系统主要由人机对话设备、联锁控制计算机系统(简称主机) 、输入/输出通道与接口、继电器结合电路及其监控对象(信号机、道岔、轨道电路) 等部分组成。
图1—2是计算机联锁系统的硬件结构框图。
下面对各组成部分作以简要说明。
1、主机主机是计算机联锁系统的核心，它要完成所有信息的处理、接口管理及与外部设备的信息交换。
由于计算机联锁系统接收和处理的信息很多，而且许多信息在时间上重叠，为了避免信息丢失，提高系统的运行速度，目前应用的各种型号的计算机联锁设备均采用多主系统。
计算机联锁系统的基本原理
与门
对106h的可靠性冗余系统采取
系统B
安全性技术措施即为安全性冗
余结构。
安全性冗余结构图
二乘二取二
系统A 系统B 系统A 系统B
为了使统既具有可靠性又具有安全性，就需要 采用多重冗余结构，如二乘二取二系统，利用了四台 计算机系统，其中的两个系统处于热备状态。
与门
与门
或门
二乘二取二
在一套子系统上集成两套CPU，两套CPU严格同步，实 二取二 时比较，只有双机运行一致才对外输出运算结果。
联锁程序的执行
进路搜索必须采取的措施：
①按照进路的操作命令，确定相邻的指定节点对，按节点对分段依次搜索。 ②设置搜索引导标志Yd，确定优先搜索方向。
直股优先：当搜索遇到每个对向道岔（以搜索方向为准）节点时，先沿直股搜索下去，当搜索不 到目标节点（节点对中第二个节点）时，再返回到道岔节点，沿弯股搜索。
目录
Contents
学习目标
1、层次结构 2、层次功能 3、冗余结构 4、数据组织形式
总体结构
计算机联锁系统以计算机为主要核心技术实现车站联 锁要求的实时控制系统，为此，系统软件的基本结构应设 计成实时操作系统或实时调度程序支持下的多任务的实时 系统。
层次结构
人机接口模块
通信模块
信息提示模块 人机对话层
该模块是根据操作命令执行相应功能的程序模块。在该执行模块中 包括许多子模块，有多少种操作命令就有多少个子模块。
基本模块
（3）进路处理模块
该模块是在执行了进路生成模块且对所办进路已形成进路表后，对进路进行 处理的模块。对进路处理模块执行可以划分为四个阶段，所以进路处理程序也就 分成了四个子模块。
①检查进路选排一致性和形成道岔控制命令子模块。该模块的功能是检查道岔 位置是否符合要求，若不符合要Байду номын сангаас，则应形成相应道岔控制命令，使该道岔转至 规定位置。
计算机连锁详解
计算机联锁系统的基本原理计算机联锁系统是一种利用计算机技术取代继电技术构成的车站信号实时控制系统。
它的基本硬件结构与工业上应用的一般计算机实时控制系统有许多相似之处，主要是由工业控制计算机、过程输入／输出通道以及外部设备等组成，并通过标准总线联结在一起，构成一个基本的联锁控制系统。
有了硬件系统，要保证它们可靠有序地工作，必须配备软件系统，因此计赁：机联锁系统中的软件和硬件一样都是计算机控制系统的重要组成部分。
由硬件系统和软件系统构成的基本计算机联锁系统，其可靠性尚不能满足人们对联锁装置的高可靠性要求，且本身不具备故障一安全性能。
必须利用汁算机的可靠性和妄全性技术用最简单、最经济的手段构成一个高可靠的故障一安全计算机系统。
第一节计算机联锁系统硬件一、计算机联锁系统的技术基础计算机联锁系统采用的是工业控制计算机系统，用以实现对铁路车站运输生产过程的监测与控制。
它由工业控制计算机和牛产过程两人部分组成。
工业控制计算机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
对铁路信号领域来说，生产过程就是指工业控制计算机通过过程输入／输出通道和继电结合电路对现场监控对象如道岔和信号机等进行实时控制。
1．工业控制计算机(1)工业控制计算机的硬件组成工业控制计算机的硬件组成结构如图7—2所示，它主要由主机板、内部总线和外部总线、人一机接口、系统支持板、磁息系统、通信接口和过程输入／输出通道等组成。
（2)工业控制计算机的特点1.可靠性和可维修性好。
叮靠性和可维修性决定着系统在控制上的可用程度。
可靠性是指设备在规定的时间内运行不发生故障，采用可靠性技术来解决；平均故障间隔时间MTBF 是表征可靠性的重要定量性标准。
可维修性是指工：1lk控制机发生故障时，维修快速、苘单、方便。
平均故障修复时间h4丌R是表征可维修性的重要定量性标准：2.高抗干扰能力。
釆用具有抗干扰能力的工业级专用电源，用以抑制电网电压的波动，阻止通过供电线路可能侵入计算机的杂波和尖峰脉冲下扰，保护计算机正常运行的电源环境。
计算机联锁系统的基本原理本
2013-6-21
1
第一节 计算机联锁系统硬件
一、计算机联锁系统的技术基础 典型的计算机联锁系统硬件组成如图所示。 继电器结合电路
主机
外部设备
总线
总线
过程输 入/输 出通道
现场监控对象
• 1、工业控制计算机
计算机联锁系统硬件组成
• 工业控制计算机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算 机，它包括硬件和软件两部分。 • （1）工业控制计算机的硬件组成 • 工业控制计算机的硬件组成结构如图7－2所示，它主要由主 机板、内部总线和外部总线、人－机接口、系统支持板、磁盘系统、 通信接口和过程输入/输出通道等组成。
下面主要介绍开关量输入/输出通道和故障—安全输入输出接口。 (2)开关量输入通道 开关量输入通道的作用：一是将二值开关量信息变换成寄存器能够接收的 TTL两种电平；二是抗干扰，以保证输入信号的正确性。 ① 开关量输入通道的结构 主要由输入缓冲器、输入电路、地址译码器等组成。
内 部 总 线
输入 缓冲器
（2）工业控制计算机的特点
可靠性和可维护性好 高抗干扰能力 环境适应性强 完善的输入、输出通道 控制的实时性 通用性和可扩充性好 具有通信与联网能力 适当的计算机精度信号线的集合，它定义了各引线的信号、电气、机械 特性，把计算机或计算机联锁系统中的各个模板以及各种设备连接成一个 整体，以便彼此之间进行信息交换。 • 计算机联锁系统中的总线，一般根据其功能和规模分类。一般分为 三类，即内部总线、外部总线和现场总线。
• （2）外部总线
• 外部总线（E-BUS）又称“通信总线”， 它是计算机系统之间或是计算机系统与其他 系统（仪器、仪表、控制装置）之间信息传 输的通路，常借用其他领域已有的总线标准。 计算机的外部总线通常分为并行总线和串行 总线两种。
TYJL_ADX计算机联锁原理讲义全
部学习资料TYJL-ADX计算机联锁原理目录ADX 计算机联锁系统简介3 系统概述3简述3系统结构4一. 综合柜4系统描述5配电部分6系统上电10联锁机121．系统描述122．FCX硬件说明153．联锁机以太网卡说明194．IO扩展板SIO-D说明235．FFC电源模块说明246．FFC电源模块说明257．IO总线控制器FFC说明27采集板（FDI)30驱动板(FDO)31光纤通信321．简述322．太网光交换机323．光信号转换器334．连接方式33监控机34控制台35功能35操作方式35后台监视器35电务维修机36ADX 计算机联锁系统简介TYJL-ADX型计算机联锁系统为中国铁道科学研究院引进日本日立公司的计算机联锁系统，按照我国铁路信号的技术需求自行开发应用软件，并与日立公司精心合作、共同研制的容错计算机联锁控制系统。
该系统具有安全性、可靠性极高的安全数据传输网络，除可以实现单个车站的联锁控制外，也可实现多个车站联锁的远距离集中控制。
系统概述简述为了表述方便，首先做如下定义：FCX：Fail-safe Cpu-unit with eXtendability（可扩展的故障安全的CPU 单元）FFC：F-bus interFace Controller（F总线接口控制器）FDI：Fail-safe Digital Input（故障安全的数字输入设备）FDO：Fail-safe Digital Output（故障安全的数字输出设备）TYJL-ADX联锁系统的联锁机是基于日立的ADX1000联锁系统开发而成。
ADX1000是日立公司最新开发的一套铁路专用的联锁系统，在联锁主机FCX、扩展机笼FFC的CPU板上都采用时钟同步的双CPU进行逻辑运算，运算结果一致才能进行控制命令的输出，有更高的可靠性和安全性。
TYJL-ADX联锁系统采用了ADX1000系统的所有硬件和专用的软件平台，继承了所有优点。
联锁控制系统·课件
冗余设计
通过冗余设计，实现联锁控制系统的故障安全运行，提高系统的 可靠性。
实时监测与诊断
借助实时监测和诊断技术，及时发现和解决系统故障，确保系统的 安全稳定运行。
严格的安全标准与认证
制定和实施更严格的安全标准与认证制度，确保联锁控制系统的安 全性和可靠性。
联锁控制系统案例分析
案例一：某地铁线路的联锁控制系统
联锁控制系统的组成
输入设备
包括传感器、限位开关等，用 于采集现场设备的状态信息。
逻辑控制器
是联锁控制系统的核心部分， 负责接收输入设备的信息，进 行逻辑运算，输出控制指令。
输出设备
包括继电器、接触器等，根据 逻辑控制器的指令，控制现场 设备的运行。
通信系统
负责各设备之间的信息传输， 确保数据传输的准确性和实时性。
案例三：某工业自动化生产线的联锁控制系统
总结词
精细化生产流程的控制
详细描述
某工业自动化生产线的联锁控制系统需要确保生产流程的顺畅和高效。该系统通过对生产线上各个环节的精确控 制，实现了对原料、半成品和成品的追踪和管理，提高了生产效率和产品质量。
THANKS
轨道占用检查
通过联锁控制系统，可以实时检测轨道的占用情况，避免列车相 撞或进入禁行区。
在电力系统中的应用
电网调度
联锁控制系统用于控制电 网中的断路器和隔离开关， 实现电网的稳定运行和负 荷的合理分配。
继电保护
联锁控制系统还可以与继 电保护装置配合，快速切 断故障线路，防止事故扩大。
自动重合闸
在电力系统故障后，联锁 控制系统可以控制断路器 进行自动重合，提高供电 可靠性。
在工业自动化中的应用
自动化流水线控制
安全联锁
计算机联锁工作原理-计算机的工作原理是
计算机联锁工作原理作者：张文祥王赫来源：《科学与财富》2017年第21期摘要：本论文主要阐述了计算机联锁系统的硬件结构组成，设备选型及电源配置等原则及处理方法。
采用二乘二取二的体系结构的计算机联锁控制系统方案，尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究，计算机联锁技术已日趋成熟，在大力推广使用。
根据各国对计算机联锁的研究和使用情况来看，由于计算机在逻辑功能和信息处理方面具有很强的功能，完成其对信号机、道岔的控制电路及其相关组合的内部配线和对信号机、道岔、轨道电路等部分设备的状态信息采集电路以及与联锁机接口电路的控制。
关键词：计算机联锁；安全性一、计算机联锁系统硬件组成计算机联锁系统采用的是工业控制计算机系统，用以实现对铁路车站运输生产过程的监测与控制。
它由工业控制计算机和生产过程两大部分组成，工业控制计算机是指按生产过程控制特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
对铁路信号领域来说，生产过程就是指工业控制计算机通过过程输入＼输出通道和继电结合电路对现场监控对象如道岔和信号机等进行实时监控。
典型的计算机联锁系统硬件组成如图1所示。
由于计算机联锁系统的综合性能远远超过继电联锁系统，因此车站联锁系统由继电装置向计算机联锁系统转化已成为一种不可扭转的趋势。
具体来说计算机联锁系统的优势主要表现在适时性、安全性、可靠性、可维护性及性价比等若干方面。
计算机联锁系统是利用目前已有的工业控制计算机，研制一套专用的硬件与软件系统实现信号、进路与道岔间的联锁关系，因此它实质上是一个满足故障——安全信号原则的联锁逻辑运算系统，计算机在系统中的作用是将操作命令与现场各种输入的表示信息读入，再根据计算机内部状态等条件进行逻辑运算，判断后输出控制信息至执行机构，实现多变量数字输入和多变量数字输出这样一个复杂传递函数的变换。
二、计算机联锁系统基本原理从计算机系统的体系结构来看属于二级集散式控制系统，突破了旧有的集中式信号系统模式，具有模块化、层次化等特点。
计算机联锁的基本原理
优化策略与方案
01
硬件升级
采用高性能的硬件设备，提高计 算机联锁系统的运算速度和可靠
性。
03
数据备份与恢复
建立完善的数据备份和恢复机制 ，确保计算机联锁系统的数据安
全。
02
软件优化
对软件系统进行优化，提高系法等。
04
网络安全
加强网络安全防护，防止黑客攻 击和病毒入侵，确保计算机联锁
掌握计算机联锁的技 术，为进一步推广和 应用该技术提供理论 支持。
02
CATALOGUE
计算机联锁系统概述
计算机联锁的定义
01
计算机联锁系统是指利用计算机 对车站的信号设备进行控制，以 实现列车的安全、高效运行和作 业安全防护的控制系统。
02
它是一种先进的信号控制系统， 具有高可靠性、高安全性、高效 率等特点，是现代铁路信号系统 的重要组成部分。
安全侧优先
计算机联锁系统在处理多个进路冲突时，优先选择安全侧进路，以确保列车运行的安全性。
故障恢复
当计算机联锁系统发生故障时，应能够通过人工干预或自动恢复的方式，尽快恢复正常运行状态。
05
CATALOGUE
计算机联锁的通信技术
数据传输技术
串行传输
01
数据一位一位的依次传输，接收方通过按位接收组成
Modbus协议
一种串行通信协议，常用于工业控制系统中 。
数据同步与校核
数据同步
计算机联锁系统中的各个设备需要保持 时钟同步，以确保数据传输的准确性和 一致性。
VS
数据校核
为了保证数据的完整性和准确性，需要对 数据进行校核，包括奇偶校验、CRC校验 等。
06
CATALOGUE
N5_计算机联锁控制系统原理-系统结构 (1)
FS-AMP
差动2重化比较器
健全性交变 信号
FS-AND
(1)确保冗余系之间的独立性 (2)故障及潜在故障检测诊断。 (3)检测到故障时的安全控制措施
以必要的冗余结构，故障诊 断结构和故障检测时的安全侧控 制结构来保证系统的安全性。
通过2重交变信号对I/O单元的控制及 I/O单元的FS电路，即使发生FFC或I/O 单元故障，现场设备也能保证安全。
AMD486
数据 交换
主处理器 C 输入
AMD486
数据 e x交换 A B
数据 交换
数据 交换
数据 交换
扩展内 存
处理及 内存
扩展内 存
处理及 内存
扩展 内存
C D E
同步
同步
同步
C D 比较 输出 & E
比较 输出 &
比较
比较 输出 &
比较
比较
通道A
通道B
通道 C
3取2表决器
通道1 通道2
自检电路
---计算机联锁控制系统原理
电子信息工程学院 岳强
第三章 计算机联锁控制系统原理
计算机联锁控制系统原理
一、车站联锁控制系统的层次结构 二、计算机联锁控制系统软件功能分解 三、联锁数据与数据结构 四、基本联锁控制软件功能模块
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
一、车站联锁控制系统的层次结构
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
3、计算机联锁控制系统的分类及其硬件组成
(2)计算机联锁控制系统的硬件组成
单台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：小型、单台、 特点：小型、单台、软件集中于一工控机内 两台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：联锁与操作显示分离， 特点：联锁与操作显示分离，串行通信网络连 接 、I/O扩展 I/O扩展 多台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：地理范围比较大、高速数据通道连接、 特点：地理范围比较大、高速数据通道连接、区 域计算机联锁