專利名稱：一種用于站臺(tái)邊門控制器的冷備份冗余方法及其站臺(tái)邊門控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通站臺(tái)門的控制系統(tǒng)，具體涉及一種基于冷備份冗余方法的邊門控制器裝置，可適用于地鐵屏蔽門/安全門系統(tǒng)的控制。
背景技術(shù)：
站臺(tái)邊門控制器用于處理地鐵屏蔽門/安全門系統(tǒng)的各類輸入/輸出信號(hào)，每側(cè)站臺(tái)皆配置有一個(gè)站臺(tái)邊門控制器，它根據(jù)接收到的信號(hào)系統(tǒng)的開/關(guān)門命令來控制該側(cè)站臺(tái)各門單元的運(yùn)行。按照如圖I所示的現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)，采用一個(gè)電源模塊、一個(gè)監(jiān)視模塊和一個(gè)控制模塊實(shí)現(xiàn)的站臺(tái)邊門控制器，用這種方式也能完成系統(tǒng)的監(jiān)視與控制功能，但存在著隱患，因?yàn)槿羝渲腥我荒K發(fā)生故障，則整個(gè)裝置就將處于部分或者完全失效的狀態(tài)，如若電源故障，則整個(gè)裝置就無法工作；若監(jiān)視模塊故障，則無法進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)視及狀態(tài)、故障信息上報(bào)至總控室；若控制模塊中的繼電器出現(xiàn)觸電熔接等故障，則裝置的控制功能就完全喪失，整側(cè)門將無法動(dòng)作而影響地鐵的運(yùn)營(yíng)。為增強(qiáng)裝置的可靠性，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的站臺(tái)邊門控制器裝置對(duì)其內(nèi)部的監(jiān)視模塊也采用了雙CPU冗余設(shè)計(jì)，但即使如此，仍無法消除如電源線路發(fā)生突然斷路等異常使監(jiān)視模塊產(chǎn)生失效的影響。另外，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的站臺(tái)邊門控制器裝置，主要有雖然如下結(jié)構(gòu)形式①將設(shè)計(jì)的控制電路板通過螺釘連接固定于密封箱體內(nèi)PLC監(jiān)視模塊和安全繼電器模塊采用導(dǎo)軌式安裝，通過復(fù)雜的布線系統(tǒng)對(duì)各元件進(jìn)行導(dǎo)線互連。前者往往拆裝非常麻煩，故障時(shí)需整體更換該裝置；而第二種方式時(shí)雖然在研發(fā)初期投入相對(duì)較低，但接線麻煩，批量后硬件成本較高，且當(dāng)實(shí)現(xiàn)的裝置出現(xiàn)故障時(shí)其故障點(diǎn)難以定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種用于站臺(tái)邊門控制器的冷備份冗余方法及其站臺(tái)邊門控制器，在保證控制系統(tǒng)高可靠性的同時(shí)也大幅提高系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種用于站臺(tái)邊門控制器的冷備份冗余方法，其特征在于，將電源模塊、監(jiān)視模塊、安全邏輯運(yùn)算單元、安全繼電器輸出控制單元模塊進(jìn)行1+1冗余化，即裝置包含了兩組相同的硬件(以下簡(jiǎn)稱A系統(tǒng)和B系統(tǒng))；其工作方式如下A系統(tǒng)的電源模塊和B系統(tǒng)的電源模塊互為主動(dòng)冗余，通過并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)為其它模塊硬件均流供電，任一電源模塊故障或被移除時(shí)，另一電源模塊仍可以保證為系統(tǒng)正常供電；A系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(稱為主系統(tǒng))和B系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(稱為待機(jī)系統(tǒng))通過高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步，兩個(gè)系統(tǒng)都執(zhí)行同樣的程序，當(dāng)主系統(tǒng)的監(jiān)視模塊出現(xiàn)故障時(shí)，待機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)視模塊就會(huì)接管主系統(tǒng)的工作；A系統(tǒng)和B系統(tǒng)包含的安全邏輯運(yùn)算單元和安全繼電器輸出控制單兀在同一時(shí)刻只有其中一組處于上電工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到另外一組硬件以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
更好地，上述主系統(tǒng)的監(jiān)視模塊和待機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)視模塊中各包含一個(gè)監(jiān)視CPU，并且電源單獨(dú)供電，兩塊監(jiān)視CPU通過背板上的高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步，兩個(gè)系統(tǒng)都執(zhí)行同樣的程序，通常情況下主系統(tǒng)投入工作，待機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視主系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，便接管主系統(tǒng)的所有功能。還提供一種基于上述冷備份冗余方法的站臺(tái)邊門控制器裝置，其包括1+1冗余化的電源模塊、監(jiān)視模塊、安全邏輯運(yùn)算單元和安全繼電器輸出控制單元模塊；其工作方式如下A系統(tǒng)的電源模塊和B系統(tǒng)的電源模塊互為主動(dòng)冗余，通過并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)為其它模塊硬件均流供電，任一電源模塊故障或被移除時(shí)，另一電源模塊仍可以保證為系統(tǒng)正常供電；A系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(稱為主系統(tǒng))和B系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(稱為待機(jī)系統(tǒng))通過高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步，兩個(gè)系統(tǒng)都執(zhí)行同樣的程序，當(dāng)主系統(tǒng)的監(jiān)視模塊出現(xiàn)故障時(shí)，待機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)視模塊就會(huì)接管主系統(tǒng)的工作；A系統(tǒng)和B系統(tǒng)包含的安全邏輯運(yùn)算單元和安全繼電器輸出控制單元在同一時(shí)刻只有其中一組處于上電工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到另外一組硬件以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。更好地，上述主系統(tǒng)和待機(jī)系統(tǒng)的電源模塊、監(jiān)視模塊、安全邏輯運(yùn)算單元、安全 繼電器輸出控制單元模塊被設(shè)計(jì)成插件的形式，共同安裝于6U標(biāo)準(zhǔn)式的插箱內(nèi)，插件之間通過背板進(jìn)行互聯(lián)，完成信息的交互。更好地，上述主系統(tǒng)的監(jiān)視模塊和待機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)視模塊中各包含一個(gè)監(jiān)視CPU，并且實(shí)現(xiàn)了電源的單獨(dú)供電，兩塊監(jiān)視CPU通過背板上的高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步，兩個(gè)系統(tǒng)都執(zhí)行同樣的程序，通常情況下主系統(tǒng)投入工作，待機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視主系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，便接管主系統(tǒng)的所有功能。這樣A系統(tǒng)和B系統(tǒng)中的監(jiān)視插件故障或被移除時(shí)，并不會(huì)影響裝置對(duì)整側(cè)門的控制功能，即門仍能在安全邏輯運(yùn)算插件和安全繼電器輸出控制插件的作用下正常運(yùn)行。更好地，A系統(tǒng)和B系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的具有相同功能的插件之間可互換。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以保證裝置的高可靠性和高可用性的同時(shí)使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)單易用，且便于維護(hù)。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)采用單一硬件系統(tǒng)的控制方法示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例用于站臺(tái)邊門控制器的冷備份冗余方法和裝置示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例基于冷備份冗余方法裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖2、圖3所示，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的裝置采用A系統(tǒng)和B系統(tǒng)兩套硬件系統(tǒng)的工作方式，裝置插箱內(nèi)包含的兩套系統(tǒng)中各有一個(gè)電源模塊(插件)3、4，它們之間通過二極管模塊實(shí)現(xiàn)并聯(lián)冗余，給裝置的其它功能模塊(插件)供電。當(dāng)任意一個(gè)電源模塊(插件)故障時(shí)不會(huì)對(duì)另一正常工作的電源模塊(插件)產(chǎn)生影響。A系統(tǒng)或B系統(tǒng)中與外界的信息交互是這樣的信號(hào)系統(tǒng)的硬線控制命令信號(hào)由安全邏輯運(yùn)算單元獲取并實(shí)施安全邏輯組合運(yùn)算，其發(fā)出命令控制安全繼電器輸出控制單元輸出相應(yīng)的硬線控制信號(hào)至每個(gè)門單元的控制裝置，同時(shí)安全邏輯運(yùn)算單元7、8亦對(duì)安全繼電器輸出控制單元5、6進(jìn)行冗余診斷以實(shí)現(xiàn)安全控制；控制部分的狀態(tài)信息通過SPI口傳輸給監(jiān)視模塊進(jìn)行處理，監(jiān)視模塊9、10也通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)與每個(gè)門單元的控制裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，完成現(xiàn)場(chǎng)信息的獲取，所有信息經(jīng)監(jiān)視模塊綜合處理后通過發(fā)往總控室。監(jiān)視模塊(插件)除通過SPI通訊口 I與本系統(tǒng)內(nèi)的安全邏輯運(yùn)算單元(插件)進(jìn)行連接外，還通過SPI通訊口 2與另一系統(tǒng)的安全邏輯運(yùn)算單元(插件)進(jìn)行連接。正常時(shí)A系統(tǒng)投入工作，B系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，但A系統(tǒng)和B系統(tǒng)的監(jiān)視模塊9、10通過SPI通訊口獲得的信息完全一致；一旦A系統(tǒng)故障，B系統(tǒng)便投入工作以取代A系統(tǒng)，此時(shí)能保證上傳的信息完整正確。A系統(tǒng)和B系統(tǒng)包含的安全邏輯運(yùn)算單元和安全繼電器輸出控制單元通過轉(zhuǎn)換開關(guān)I控制其是否得電運(yùn)行。當(dāng)A系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)本組硬件出現(xiàn)異常時(shí)，在監(jiān)視系統(tǒng)切換的同時(shí)將上報(bào)故障信息，通知用戶通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切除發(fā)生故障的那一組硬件，而備用的硬件系統(tǒng)便開始投入工作。
以上所有硬件功能模塊皆用插件方式，轉(zhuǎn)換開關(guān)I設(shè)置在面板2上，主系統(tǒng)和待機(jī)系統(tǒng)的電源模塊3、4、監(jiān)視模塊9、10、安全邏輯運(yùn)算單元7、8、安全繼電器輸出控制單元模塊5、6被設(shè)計(jì)成插件的形式，共同安裝于6U標(biāo)準(zhǔn)式的插箱內(nèi)，插件之間通過背板進(jìn)行互聯(lián)，完成信息的交互，具體裝置見圖3，并且皆支持熱拔插。
權(quán)利要求
1.一種用于站臺(tái)邊門控制器的冷備份冗余方法，其特征是將電源模塊、監(jiān)視模塊、安全邏輯運(yùn)算單元、安全繼電器輸出控制單元模塊進(jìn)行1+1冗余化，即裝置包含了兩組相同的硬件(以下簡(jiǎn)稱A系統(tǒng)和B系統(tǒng))；其工作方式如下A系統(tǒng)的電源模塊和B系統(tǒng)的電源模塊互為主動(dòng)冗余，通過并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)為其它模塊硬件均流供電，任一電源模塊故障或被移除時(shí)，另一電源模塊仍可以保證為系統(tǒng)正常供電4系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(稱為主系統(tǒng))和B系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(稱為待機(jī)系統(tǒng))通過高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步，兩個(gè)系統(tǒng)都執(zhí)行同樣的程序，當(dāng)主系統(tǒng)的監(jiān)視模塊出現(xiàn)故障時(shí)，待機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)視模塊就會(huì)接管主系統(tǒng)的工作；A系統(tǒng)和B系統(tǒng)包含的安全邏輯運(yùn)算單元和安全繼電器輸出控制單元在同一時(shí)刻只有其中一組處于上電工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到另外一組硬件以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于站臺(tái)邊門控制器的冷備份冗余方法，其特征是主系統(tǒng)的監(jiān)視模塊和待機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)視模塊中各包含一個(gè)監(jiān)視CPU，并且電源單獨(dú)供電，兩塊監(jiān)視(PU通過背板上的高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步，兩個(gè)系統(tǒng)都執(zhí)行同樣的程序，通常情況下主系統(tǒng)投入工作，待機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視主系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，便接管主系統(tǒng)的所有功能。
3.一種站臺(tái)邊門控制器裝置，其特征是其包括1+1冗余化的電源模塊、監(jiān)視模塊、安全邏輯運(yùn)算單元和安全繼電器輸出控制單元模塊；其工作方式如下A系統(tǒng)的電源模塊和B系統(tǒng)的電源模塊互為主動(dòng)冗余，通過并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)為其它模塊硬件均流供電，任一電源模塊故障或被移除時(shí)，另一電源模塊仍可以保證為系統(tǒng)正常供電4系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(稱為主系統(tǒng))和B系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(稱為待機(jī)系統(tǒng))通過高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步，兩個(gè)系統(tǒng)都執(zhí)行同樣的程序，當(dāng)主系統(tǒng)的監(jiān)視模塊出現(xiàn)故障時(shí)，待機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)視模塊就會(huì)接管主系統(tǒng)的工作；A系統(tǒng)和B系統(tǒng)包含的安全邏輯運(yùn)算單元和安全繼電器輸出控制單元在同一時(shí)刻只有其中一組處于上電工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到另外一組硬件以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的站臺(tái)邊門控制器，其特征是主系統(tǒng)和待機(jī)系統(tǒng)的電源模塊、監(jiān)視模塊、安全邏輯運(yùn)算單元、安全繼電器輸出控制單元模塊被設(shè)計(jì)成插件的形式，共同安裝于標(biāo)準(zhǔn)式的插箱內(nèi)，插件之間通過背板進(jìn)行互聯(lián)，完成信息的交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的站臺(tái)邊門控制器，其特征是主系統(tǒng)的監(jiān)視模塊和待機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)視模塊中各包含一個(gè)監(jiān)視CPU，并且實(shí)現(xiàn)了電源的單獨(dú)供電，兩塊監(jiān)視CPU通過背板上的高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和同步，兩個(gè)系統(tǒng)都執(zhí)行同樣的程序，通常情況下主系統(tǒng)投入工作，待機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視主系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，便接管主系統(tǒng)的所有功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的站臺(tái)邊門控制器，其特征是:A系統(tǒng)和B系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的具有相同功能的插件之間可互換。
全文摘要
一種用于站臺(tái)邊門控制器的冷備份冗余方法，將電源模塊、監(jiān)視模塊、安全邏輯運(yùn)算單元、安全繼電器輸出控制單元模塊進(jìn)行1+1冗余化，即A系統(tǒng)和B系統(tǒng)。還提供了應(yīng)用該方法的站臺(tái)邊門控制器。本發(fā)明可以保證裝置的高可靠性和高可用性的同時(shí)使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)單易用，且便于維護(hù)。
文檔編號(hào)E05F15/00GK102900299SQ20121037266
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者王飛, 賀文, 陳慶, 連奇幸, 董嗣耀 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司, 寧波南車時(shí)代傳感技術(shù)有限公司