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存档号： 学号：200407011001 石家庄铁路职业技术学院毕 业 论 文 **站E132-JD型计算机连锁系统设计系 别 轨道交通系 学生姓名 学生班级 高速铁路信号控制1401 专业名称 高速铁路信号控制 指导教师 2016年1月摘要随着计算机技术的迅速发展，尤其是对可靠性技术和容错性技术的深入研究，计算机连锁技术已趋成熟，结合现场，本文主要就E132-JD型计算机连锁系统的介绍，说明了该连锁系统的特点和工作原理，并针对E132-JD型计算机连锁系统的具体情况，介绍了一些常见故障的处理方法关键词：E132-JD型计算机连锁；工作原理；故障；处理方法；目 录第1章 E132-JD型计算机连锁系统发展历程 11.1 发展背景 11.2 系统简单概述 1第2章 E132-JD型计算机连锁系统的功能及组成部分 42.1 系统功能概述 42.2 系统主要组成部分及功能 4第3章 机电一体化中阀位及速度控制原理 7第4章 关键技术问题的解决 9第5章 机电一体化中继电器保护的现状与发展 115.1 继电保护发展现状 115.2　继电保护的未来发展 12参考文献 15致 谢 16毕业论文评定表 17 WDEIII- -第1章 E132-JD型计算机连锁系统发展历程车站连锁控制系统是车站信号的基础设备，在计算机连锁系统开发之前是基于布线逻辑的机电连锁装置。

随着计算机技术的发展，特别是对可靠性和冗余容错技术的深入研究，车站信号连锁安全技术也正在不断地更新、发展1.1 背景20世纪70年代后期，随着计算机尤其是微机的迅速发展和推广应用，以及可靠性技术的进步，各国相继研究计算机连锁，从软件入手，采用通过计算机，通过软件冗余来实现故障安全我国第一个计算机连锁于1984年在梅山铁矿地下运输线上正式开通，1989年在编组站峰尾开通，首先应用于国家铁路1993年开始在铁路干线采用计算机连锁在进入21世纪后随着中国铁路的快速发展，计算机连锁系统也在加速发展着，通过引进后再开发 和边引进边开发相结合的方法，逐渐生成了一批具有较高可靠性又适应我国铁路运输和连锁情况的计算机连锁系统，如铁科的TYJL系列、DS-K5B型、E132-JD型等等本文就E132-JD型计算机连锁系统在站台的设计与应用做一简单介绍1.2 系统简单概述EI32-JD型计算机联锁系统是由日本信号株式会社和北京交通大学微联科技有限公司联合开发研制的计算机联锁系统，采用日本信号株式会社开发研制的硬件系统，北京交大微联科技有限公司开发研制的软件系统，实现了一套性能可靠、具有故障安全性、功能完善、操作简单、维护方便的车站联锁系统。

EI32-JD型计算机联锁系统保留了6502电气集中的执行电路，包括道岔启动电路、信号机点灯电路、轨道电路、各种联系电路等成熟的继电电路，其它电路则由计算机联锁系统代替计算机联锁系统的关键部分均采用双套热备，保证故障时不间断使用该系统的另一个优点是为电务维修人员配臵了维修机，通过友好的操作界面，为事故分析、电务人员维修计算机联锁系统提供帮助2、智能化即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品4、网络化由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。

而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展5、人性化机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化6、微型化微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

7、集成化集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强8、带源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处带源化是机电一体化产品的发展方向之一9、绿色化科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用10、光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋向.第2章 机电一体化中电动执行机构的硬件设计及工作原理电动执行机构控制系统原理框图如图2-1所示。

智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部分控制部分主要由单片机、PWM波发生器、IPM逆变器、A/D、D/A转换模块、整流模块、输入输出通道、故障检测和报警电路等组成执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器 2.1 系统工作原理 霍尔电流、电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号，经A/D转换后送入单片机单片机通过8255控制PWM波发生器，产生的PWM波经光电耦合作用于逆变模块IPM，实现电机的变频调速以及阀位控制逆变模块工作时所需要的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到 2.2 控制系统各功能元件的选型与设计1)单片机　选用INTEL公司生产的8031单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号； 2)三相PWM波发生器　PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。

模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息 3)智能逆变模块IPM　为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件 4)位置检测电路　位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置信号关键问题是位置传感器的选型在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。

绕线电位器寿命短被淘汰差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点 5)电压、电流及检测　检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0～50Hz，采用常规的电流、电压互感器无法满足要求为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路如图2-2所示 6)通讯接口　为了实现计算机联网和远程控制，选用MAX232作为系统的串行通讯接口，MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路，可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS－232标准电平，把其它微机送来的RS－232标准电平转换成TTL电平给8031，实现单片机与其它微机间的通讯7)时钟电路　时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速度计算时所需要的时间以及日历文中选用时钟电路DS12887DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM，可用来存入需长期保存的数据。

8)液晶显示单元　为了实现人机对话功能，选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路采用组态显示方式通过菜单选择，可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试并采用文字和图形相结合的方式，显示直观、清晰 9)程序出格自恢复电路　为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常，选用MAX705组成程序出格自恢复电路，监视程序运行如图2-3所示，该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。