TJWX微机监测下册32文档格式.docx
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这样继电器的状态在电感线圈L1上得到反映。
通过检测L1的电感量和损耗，就可得知继电器的状态。
开关量采集器隔离性能好，和信号设备只有一点接触，不并接也不串接在设备中，因此不取设备的任何电流和电压。
即不取设备能源，对设备无任何影响。
图4-1-3
三设备构成
开关量的监测由开关量采集机完成。
开关量采集机由电源板（DY），CPU板和开关量输入板（KR）组成，如图4-1-4。
开关量采集机组匣示意图4-1-4
1电源板（DY）：
给采集机提供各种工作电源。
2CPU板是采集机的核心，对模拟量进行A/D转换，转换成数字量并通过CAN总线通信。
3开关量输入板，将控制台各种信息转换成CPU接受的开关量（或1或0）。
4每一台开关量采集机占用一个抽匣，可插入8块开入板，每块开入板输入48路开关量信息，共可输入384路开关量信息。
当某车站开关量信息大于384路时，应另增设一台开关量采集机。
CPU板将采集得的状态数据暂存在缓冲单元（CPU板上的存储片）内，通过CAN总线完成与站机的数据交换。
其结构框图如4-1-5。
开关量采集机结构图4-1-5
四程序流程
CPU板上装配有程序片ROM，程序片里写有开关量采集机的软件程序（汇编语言），通电后CPU按该程序运行。
根据技术要求，开关量采集机应向站机发送两种信息，一是传送全部开关量的目前状态；
二是传送开关量的变化状态信息。
采集机对开关量的采集采用巡测方式，每位对应一路，采集机将所测开关量进行予处理，把全部开关量的状态和变化的开关量分别送入数据缓冲区，向站机传送。
如程序流程图4-1-5所示，系统经自检程序和初始化后，由软件定时器启动定时中断，巡测开关量的状态。
CPU采集得到的信息数据暂存在存储器中，后来的信息覆盖先到的信息。
站机每1秒钟向分机索要数据1次，当接受到站机命令时，除与站机校对时钟外，并将全部
开关量状态和变化开关量状态分别送入站机。
N
主程序图4-1-6
第二节交流连续式轨道电路监测
一监测点：
常用的交流连续式轨道电路有JZXC—480型和25HZ相敏轨道电路，监测点应该是接受端轨道继电器线包两端的交流电压。
通过实时监测接受端电压值的变化，反映轨道电路调整状态和分路状态的工作情况。
如图4-2-1。
图4-2-1
二信息采集
为了不影响轨道电路的正常工作，从轨道继电器端子（或分线盘）将轨道电压引入轨道采集机，经过衰耗电阻接入轨道互感器模块，完成信息采集，如下图4-2-2所示。
模块选用WB系列交流电压传感器，这种传感器应用电磁隔离原理制成，隔离性能好，精度高，直流0——5V电压输出，输入阻抗高（大于40KΩ），对轨道电路的工作没有影响。
+12V、-12V是传感器辅助工作电源，O是辅助电源和输出信号的公共地，V是输出电压信号，根据轨道继电器的状态，可以实时监测轨道电路的调整电压和分路电压。
轨道互感器模块图4-2-2
三量化转换（信号整理电路）
轨道电压互感器模块完成隔离后，采集信息仍然是交流信号（毫安级）。
经过运算放大——精密整流——又运算放大，转换成0——5V的标准直流电压（TTL逻辑电压），如图4-2-3。
该直流电压与轨道继电器端电压值是呈线性对应关系的。
量化后的标准直流电压，经选通，送到CPU板进行模/数转换，将模拟量转换成数字量送入计算机处理。
轨道电路隔离采样电路图4-2-3
四模拟量采样的一般结构框图图4-2-4
图4-2-4
图中，隔离：
是满足技术条件的要求。
量化转换：
是指将传感器采集到的微弱交流信号（微伏、毫伏级）进行放大——整流——放大，变成0—5V直流标准电压。
A/D转换：
是用专门的模/数转换芯片，将0—5V直流标准电压转换为计算机认可输入的，能够加工处理的数字信号。
（A/D转换芯片也常常被集成到CPU芯片中）。
当然这个数字信号是对应于采集到的模拟信号的。
五工程设计
轨道采集机；
是由电源板、CPU板、互感器板，经总线联结构成的，各种插接板插接在总线板上构成机笼。
其安装示意图如图4-2-5
图4-2-5
1电源板DY：
提供独立的稳定的工作电源。
2CPU板：
是采集机的核心。
依据预先设定的软件程序（程序片ROM）管理各轨道互感器板，对模拟量进行A/D转换，暂存转换数据，并通过CAN总线与站机通信，按站机命令向站机传送数据包。
3开入板：
采集轨道继电器开关量，确定轨道调整或占用状态。
4互感器板HGQ：
将被监测轨道电压电阻衰耗、互感器隔离、线性量化，经多路转换开关选通送给CPU进行A/D转换。
5开入板共2块，每块可容纳48个开关量；
互感器板共6块，每块可容纳监测16个轨道电路区段的互感器模块。
这样每台轨道采集机硬件的最大容量即为96个区段。
6具体某个车站，可根据轨道电路区段数目的多少配置相应数量的互感器板。
当超过96个区段时则须增加一台轨道采集机。
7各路轨道电压采集配线，从组合侧面端子配至采集机后面板52线端子上。
52线端子配线图如下图4-2-6：
图4-2-6
六周期巡测，时间不大于1S
软件功能主要是监测轨道电路接受端调整电压、分路电压，形成轨道电压日报表数据，包括调整状态最高电压、最低电压和分路状态最高电压的数值，形成轨道电压日曲线、月曲线和年曲线。
轨道电路电压数据采集过程设计大体上是这样的：
循环连续从第1路、第2路------致第128路采集信息，对于每一路来说，每采集1次记录一个数值。
当采集8个循环后，将8个数值取算术平均值送入储存器暂存，这个数值就是要发往站机（主机）的数据。
当下一个8次循环的平均值到来后，刷新前面的数据，这样保证送往站机的数据总是最新的。
站机每1秒钟向分机发出指令读取数据1次。
CPU的时钟周期是8M，指令周期1M以上，轨道电路区段数128，显然1秒钟内肯定会有很多个8次循环，所以监测的数值绝对是实时的（可用仿真器测试出来）。
其主程序流程图如下图4-2-7。
轨道电压监测程序流程图4-2-7
第三节高压不对称轨道电路监测
高
压不对称轨道电路，所检测的信息是脉冲式直流信号。
它并不要求实时监测，因此按开机全测一次，中间定时全测，且支持单测的功能来设计。
1接口电路
高压不对称轨道电路的监测由综合采集机完成，站机系统将不再设轨道采集机。
综合采集机通过开出板送出开关量（特殊设计），控制高压不对称测试组合继电器动作，选通某1路轨道电压至C0组合J9单元（高压不对称转换单元）。
在转换单元内部，经电压模块隔离量化后，转换成0——5V的标准电压，再送入综合采集机模拟量输入模块，经选通送入CPU模板进行模/数转换，其原理框图如图4-3-1。
继电器转换组合
CPU
16路输入
继电器转换组合
电压转换单元
图4-3-1
2接口配置
由于高压不对称轨道电压的测试是靠测试继电器组合选通之后进行采样的，因此，其隔离转换单元只需一路（位于C0组合J9单元中）。
每个带测高压不对称轨道电路的综合采集机，软硬件支持两块开关量输出模板用于控制测试高压不对称继电器组合，其最大测试容量为256路。
对大于256路的车站应该进行软硬件配置调整（通知供货厂家完成），或增加综合采集机，接口配置图如图4-3-2。
图4-3-2
第四节道岔监测
道岔监测是指：
实现道岔动作电流曲线原始数据的跟踪采集；
监测道岔启动继电器1DQJ、2DQJ和道岔定/反位表示继电器DBJ/FBJ的状态；
以及SJ第八组接点的动态监测；
完成道岔动作、实际位置与表示状态的校核；
记录道岔转换时间及动作次数、判断转辙机故障；
防止违章作业，通过CAN网络或RS-485通信接口与站机交换数据。
一道岔动作电流的监测
1监测点：
单相转辙机在分线盘或组合选取动作电路回线，三相转辙机在组合后面选取三相电源线。
将动作回线穿过特制的道岔电流取样模块，利用电磁原理获得取样电流。
（单相有方向性、穿3圈、三相无方向性、穿1圈）
2道岔电流取样模块：
对道岔电流的测试，采用WB系列穿心感应式电流传感器，可监测10A以内各种波形的交、直流电流。
这种传感器采用了线性双补偿霍尔原理，隔离彻底、响应快、耐冲击，0——20ma电流源通过取样电阻输出0—5V标准电压。
运用中常有几组道岔同时动作，为区分每个转辙机的工作状态和动作电流，保证实时监测，采集系统要求在每组道岔的动作回路中均串入该传感器。
传感器采用固态模块，取样信号整理放大电路集成在模块里。
（1）直流采样模块：
主要用于ZD-6型电动转辙机动作电流（单相直流）隔离取样。
模块为开口模块，中间为穿线孔，外型如图4-4-1。
单相直流采样模块图4-4-1
直流采样模块可用环氧树脂全封闭封装后，分散直接安装在道岔组合后面；
亦可以集中放置在道岔传感器箱内，每箱容纳16组道岔传感器模块。
传感器箱安装在分线盘附近的墙上。
（2）三相交流采样模块：
主要用于提速道岔交流三相电转机动作电流隔离采样。
模块外型如图4-4-2。
三相交流采样模块图4-4-2
三相交流采样模块为分散安装，将模块用树脂全封闭就近安装在提速组合里断相保护器DBQ后面。
A、B、C三相动作线分别对应穿入3个孔。
3道岔电流监测原理：
通过对道岔动作电流的实时监测，能直接测量出电动转辙机的启动电流、工作电流、故障电流和动作时间，并以此描绘出道岔动作电流曲线。
通过对电流曲线的分析即可分析判断道岔转辙的的电气特性、时间特性和机械特性。
对道岔电流的测试是由道岔采集机完成。
将道岔动作电路回线穿入电流取样模块圆孔，隔离采集道岔动作电流。
再将采样信号运算放大、精密整流、又运算放大，整理转换成0——5V的标准电压，送入道岔采集机模拟量输入板，经选通送至CPU进行A/D转换。
再将转换后的数字信号（即电流曲线的数据）暂存在道岔采集机存储器里，当站机发出命令索要数据时即将一条完整的道岔电流曲线数据送往站机处理。
其原理框图如图4-4-3。
图4-4-3
同样，三相交流采样模块采集到三相电动转辙机动作电流后，每相取样电流都经过放大—整流—放大，转换成三路a、b、c（分别对应三相A、B、C）动作电流的0——5V直流标准电压，送入道岔采集机模入板，分别经过选通送至CPU进行A/D转换。
再将转换后的数字量暂存采集机，当站机索要数据时即将完整电流曲线的数据送往主机（站机）存储处理。
二1DQJ接点监测及安全措施
道岔转换时才会有动作电流，要监测道岔电流就必须监测道岔转换的起止时间。
道岔采集机是通过采集1DQJ的落下接点状态来监测道岔转换起止时间的。
大家熟知，1DQJ吸起、2DQJ转极，道岔开始转换，转换完毕，1DQJ落下。
我们知道，1DQJ的接点是开关量，并且1DQJ没有空闲接点，只能在半组空接点上（而且是半组落下空接点）采集开关量。
利用半组空接点采集开关量，不可避免的会带有电气集中控制电源KZ，其安全性设计十分重要。
其一：
光电模块（光电耦合器）的外侧，原则上不应出现微机监测设备供出的电源，即完全排除微机监测电源混入电气集中设备的可能性。
其二：
利用电气集中控制电源的电流必须是受限制的，以避免产生有害影响。
参看如下电路图4-4-4。
图4-4-4
安全性分析：
1采用二次隔离：
以专用采集模块实现一次隔离，在采集机内部开入板上实现二次隔离。
确保控制电源不出现在模块外侧。
2采集模块就近安装在道岔组合1DQJ继电器后边，配线尽可能短，以减少混电的可能。
3模块的用电量很小，不会影响控制电源的工作。
4对1DQJ半组空接点的采集方式，当然也可以用第一节介绍的方法。
三道岔定位/反位表示信息采集
信号设备中是以控制台道岔定位/反位表示灯来表示室外道岔位置的。
微机监测就是通过监测道岔的定位/反位表示灯，记录道岔位置、描绘站场状态的。
在道岔表示灯电路里，采集表示灯电路的继电器接通条件即可。
由于是在表示灯电路里采集条件，由于是开关量，所以必须经过电阻衰耗隔离和光电隔离，采集电路如图4-4-5。
图4-4-5
四2DQJ位置状态的监测
2DQJ继电器是有极性并极性保持的、有两个极处位置的继电器，只有在操纵时才会变位。
通过监测2DQJ继电器位置状态在定位位置（或在反位位置）用来反映操作人员往定位扳动道岔（或往反位扳动道岔）的操作意图。
对继电器状态的采样，一般仍采继电器空余接点，或用高阻加隔离方法采继电器线包励磁电压。
但是2DQJ是极性保持继电器，又无空余接点。
监测继电器励磁线圈两端电压的办法，并不能判断继电器接点的位置状态。
无奈，只好利用光电原理监测继电器的衔铁位置，既不影响继电电路的正常工作，又达到采集2DQJ继电器位置状态的目的。
2DQJ位置状态采样使用光电探头，套在继电器外罩上，通过光电感应探测衔铁位置来判断继电器状态，采用双输出方式。
如图4-4-6所示：
图4-4-6
图4-4-6中，左边，两个光电器件都处于导通发光状态。
当衔铁在定位位置时（即定位接点闭合），由于衔铁挡住了定位位置光的通路，使得绿线输出1，黄线输出0。
反之亦然，当衔铁在反位位置时（即反位接点闭合），使得绿线输出0，黄线输出1。
2DQJ采集器具有如下特点：
1采用高频调制技术：
既解决了外界光线对信号采集的影响，同时对2DQJ继电器的透明程度没有特殊要求。
2采用故障—安全技术：
确保采集的准确性。
采用双输出方式，分别代表2DQJ继电器的两个不同位置，保证了2DQJ继电器位置采集的正确性。
（1）当采集器故障或采集器安装位置不正确时，输出“11”信号，即绿、黄线均有输出。
（2）当道岔在定位时，输出“10”信号，即只有绿线有输出。
（3）当道岔在反位时，输出“01”信号，即只有黄线有输出。
（4）当采集器供电电源故障或没电时，输出“00”信号，即即绿、黄线均没有输出。
3采用设计新颖、实用美观的外形结构：
根据2DQJ继电器的特点，又考虑到安装方便、调试简单的需要，设计出如图4-4-6所示结构，又采用了特殊的固定方式，为准确采集2DQJ继电器的位置提供了保证。
4采用双指示灯显示：
为安装、调试、维修提供正确显示，安装、调试时不需要任何调试仪器。
5采用12～15伏直流供电电源：
保证不会造成和继电器使用电源KZ（KF）24的混电问题。
6采用接插方式连接：
为现场施工带来方便。
五锁闭继电器第八组接点封连动态检测
在排列进路后，道岔是否确实锁闭，是一个有关行车安全的重大问题。
也就是在进路锁闭的情况下，进路上有关的锁闭继电器SJ已经落下，此时进路上各有关道岔已被锁闭，即道岔控制电路中，由于SJ第8组前接点断开，一启动继电器1DQJ的3、4线圈断电，1DQJ在SJ吸起前，不可能再动作，所以道岔确定是在锁闭状态。
但在某些特殊情况时（如人为违章或混电），在SJ接点82与1DQJ线圈3之间存在KZ电源时，说明该道岔实际上未被锁闭，如不及时查出就会危及行车安全。
为了避免上述情况产生，拟在微机监测系统中，对道岔控制电路中的SJ第8组接点进行动态监测，以确认道岔实际锁闭的情况。
具体方案有两个，如下图4-4-7所示：
图4-4-7
图4-4-7
第一方案：
光电隔离器的输入侧，一根线接在SJ接点82与1DQJ线圈3端子之间，另一根线接SJ接点73，另在SJ接点71处接一个电源KF；
而光电隔离器的输出端，一根线接至道岔分机，作为信息输出线，一根线接一个+12V正电源（由同一个道岔分机供出），每组道岔（双动道岔算一组）单独设一个光电隔离器。
平时，SJ在吸起，道岔处于解锁状态，IN+有KZ电源，但IN-无KF电源，光电隔离器的输入端是断开的，因此光电隔离器无输出，不影响道岔的正常动作。
而当道岔处在被锁闭状态时，由于SJ的第8组前接点断开，IN+无KZ电源，IN-有KF电源，光电隔离器的输入端仍然是断开的，输出端仍然没有输出，所以不影响道岔的锁闭状态。
但在出现特殊情况时，例如与该道岔有关SJ已经落下，但该道岔控制电路IN+有KZ电源（无论什么原因），而IN-由于SJ落下有KF电源存在，此时对光电隔离器的输入端构成回路，因此光电隔离器输出端有信息输出送至道岔分机，道岔分机检测到这个信息后，说明该信息是道岔应被锁闭，但实际未锁闭的一个报警信息，系统应即报警。
此方案用SJ第7组后接点，来证明该道岔是在锁闭或解锁的状态，用SJ第8组前接点检测道岔的锁闭状态。
根据锁闭继电器的定型分配，第7组接点是专门作为6502的联系电路用（如非进路调车，千分之六下坡道的延续进路等）。
如果该站无联系电路或有的联系电路不用SJ接点时，该组接点就是空接点，完全可以利用。
该方案的主要优点：
一是每组道岔只增加一个采样点；
二是每组道岔都是独立采样，光电隔离器也是独立的，每组道岔一个，排除了各个道岔相互干扰的可能性；
三是就地采样，长距离传输是信息线，也是抗干扰的一种措施；
四是即不影响道岔的正常动作，又能正确检查道岔是否被锁闭。
第二方案：
当SJ第7组接点被6502的联系电路占用时，可以采用第二方案，它的采样方法如图4-4-7所示，增加SJF，仍采SJF第7组接点。
第三方案：
郑州局电务处和郑州辉煌科技有限公司会同研制了更简捷方案。
在每组道岔组合的锁闭继电器后面增设两个隔离模块，其输入端IN+分别接在SJ的前、后接点82、83上，IN-接KF电源；
输出端OUT+接JZ电源，OUT-分别接开关量采集机的不同输入端子。
平时由于SJ在吸起或落下状态只有一个模块的IN+端子有输入KZ电源，微机软件判断为正常状态；
当一旦SJ的81、82接点上有封连线时，就使两个隔离模块的IN+上均有KZ电源，均导通输出，两路开关量的输入端子均得到JZ电源，经微机认知后给出声光报警和文字报警。
如图4-4-8所示。
图4-4-8
该方案能自动监测隔离模块自身的完整性。
正常情况下SJ的前、后接点82、83上必定有一个具有KZ电源，也就是必定有一个隔离模块的OUT输出端有JZ电源送到采集机端子，如两个隔离模块都没有输出，则说明模块电路本身故障。
六工程设计
道岔采集机：
鉴于我国铁路大提速的现实，道岔采集机组匣按提速道岔模式设计，适宜三相提速道岔的信息采集。
每个道岔采集机容量48路，如道岔较多，可相应增设道岔采集机（提速道岔单机牵引或双机牵引，每台转辙机为1路）。
其中除DY板、CPU板之外，第1、2、3为三相电流模入板，容量为3相*48，第4为1DQJ接点状态开入板，容量为1*48，第5、6为2DQJ定/反状态开入板，容量为2*48，第7、8为道岔DBJ/FBJ开入板，容量为2*48。
每组道岔有3个道岔电流模入量a、b、c，1个1DQJ开入量，2个2DQJ定位、反位开入量，2个道岔定表、反表开入量。
请注意，按数据库数据格式要求，每组道岔的各项数据输入位置是有对应关系的。
即第一块板的1、2、3（亦即a、b、c三相电流），对应第四块板的1，对应第五块板的1、2，对应第七块板的1、2；
第一块板的4、5、6对应第四块板的2，对应第五块板的3、4，对应第七块板的3、4……依次类推）。
其安装示意图如图4-4-9。
图4-4-9
SJ第8组接点的监测设备安装：
该开关量采集配线设在综合采集机的第7、8两块板位置，容量2*48，所有道岔按序配线。
七道岔采集机CPU的数据处理过程
道岔采集机监测的信息是多方面的，那麽CPU对这多方面的信息是怎样进行判断处理，完成监测的呢？
CPU的处理过程可归纳为：
1.平时以小于250毫秒的周期对开关量（1DQJ、2DQJ、DBJ、FBJ）不断扫描，监测其状态变化。
2.当监测到某个1DQJ的状态由落下变为吸起时，说明该道岔即将启动，采集机开始起动对应的计时器，启动A/D转换，并以不大于40毫秒的采样周期，通过控制模拟量输入板上的多路开关，对该道岔动作电流进行密集采样。
3.当1DQJ由吸起变为落下时，计时器计时值即为道岔转换时间。
若计时值小于1秒，说明转辙机没有转换或没有转换到底，应即报警。
若计时值大于16秒，1DQJ仍在吸起状态，则说明转辙机发生了故障，亦即报警。
4.监测相应的道岔定位/反位表示灯和1DQJ、2DQJ状态，逻辑判别道岔的动作位置和道岔动作状况，在确认道岔转变到位后停止A/D采样。
5.用三种数据判断道岔位置室内、室外是否一致。
用2DQJ继电器位置状态反映室内操作意图，即反映道岔应该转换的位置；
用1DQJ接点的吸起落下表示道岔实际转换过程；
用DBJ（或FBJ）继电器吸起或落下证实道岔转换之后的位置；
智能判断转换过程与道岔位置相符则表明道岔实际位置与室内表示一致，如果不符，即刻报警并记录。
（请注意：
只有当排列进路时发生的不一致才报警，而在单独操纵道岔时，只做记录，不报警。
当电缆线X1、X2错接并且二极管极性接反时，则软件判断不出，不能报警。
）
6.可周期性的密集采样，同时监测记录24组道岔转换的动作电流和动作时间。
7.处理、判别、暂存有关监测数据，在与上位机（站机、主机）通信时将完整的电流曲线送出，包括动作时间的报警信息。
8.这种方法看上去比较复杂，但对于智能化的监测系统来说并不困难，而且根据软硬件的容量，可允许同时有24组道岔动作。
道岔报警监测子程序流程图如图4-4-10
图4-4-10
第五节电源屏监测
一输入、输出电源电压监测：
对电源屏各路输入、输出电源均须进行监测，其中包括输入电源断电、断序、和相序的监测。
对交、直流电源的监测采用WB系列交流电压传感器和直流电压传感器，交流电压传感器采用了电磁隔离原理，直流电压传
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