HJ04A联锁系统维护说明书

1、HJ04A铁路信号计算机联锁系统维护说明书 合肥工大高科信息科技股份有限公司二O一二年九月目 录1.系统概述31.1.系统简介32.系统结构32.1.硬件构成32.2.系统硬件构成32.3.层次结构43.系统启动与退出63.1.上位机启动63.2.下位机启动63.2.1.系统启动与退出顺序64.系统的日常维护74.1.上位机报警信息74.2.PLC使用及维护74.2.1.Siemens S7-300 PLC冷备系统说明74.2.2.PLC部分的使用84.2.3.Siemens S7-400H PLC热备系统说明134.3.信号柜体使用维护说明154.4.轨道电路使用及维护维修说明（480继电器

2、）154.4.1.轨道模块接口定义154.4.2.轨道电路综合控制模块指示说明164.4.3.主要性能及指标164.5.信号机综合控制模块使用说明164.5.1.继电器驱动电路164.5.2.信号机检测电路174.6.道岔综合控制模块使用说明174.6.1.继电器驱动电路174.6.2.检测电路17常见故障及其处理184.7.现场设备不能正常驱动184.8.站场频繁红闪185.安装与配置195.1.运行环境195.2.安装195.2.1.新硬盘状态（或硬盘需要重新分区）195.2.2.硬盘正常、系统崩溃205.2.3.系统正常、程序丢失201. 系统概述1.1. 系统简介HJ04A铁路信号计算

3、机联锁系统是用工业计算机和PLC实现铁路站场内信号、道岔、进路三者联锁关系的技术保障系统。它是以二级互为复核的集散式工业控制计算机网络为核心、贯穿“逻辑冗余”的设计思想、引进相位判断机制，配以多种专门研制的故障安全型检测、执行设备以及成套专用软件包实现安全可靠、技术先进、功能强大的铁路信号计算机联锁系统。本系统实时性好，结构层次化、模块化和标准化，性价比高，维护简单、操作方便，特别适合在国内大型企业自备铁路上使用。2. 系统结构2.1. 硬件构成2.2. 系统硬件构成HJ04A铁路信号计算机联锁系统由下列设备构成：联锁主控机、PLC、轨道综合柜，信号机测控柜，道岔测控柜、电源屏、现场设备（轨道

4、电路、信号灯、转辙机等）、维护管理机、计划机接口、物流机接口、无线机车信息平台接口等。这些设备各自作用如下：1) 联锁主控机（一主一备） 提供调度操作界面； 完成选排进路、联锁运算； 出现故障时，发出声光报警。2) PLC 采集现场各设备状态并上报联锁机； 操作命令复核、一致性检查； 系统自检； 控制信号输出。3) 轨道综合柜 对现场轨道电路状态进行信号转换采集； 系统辅助按钮检测，系统辅助控制端口驱动。4) 信号机测控柜 对现场信号机状态进行信号转换采集； 驱动现场信号机的开放、关闭。5) 道岔测控柜 道岔状态信号转换采集； 驱动转辙机转动。6) 电源屏（一主一备） 提供联锁主控机、PLC，

5、各控制柜、电务管理机和大屏等所需电源； 双路电源输入，自动稳压并切换。7) 维护管理机 重演记录与分析； 轨道电路电压监测，轨道电路综合控制模块管理； 电量检测：与hj04a配套电源屏一起使用，监测其相关的输入、输出电压及啭辙机电流； 故障报警； 存在大屏时，控制大屏进行系统复显，大屏控制器管理。8) 计划机接口 复显联锁调度站场画面； 作业计划下发；9) 物流机接口：用于车皮号跟踪及相关信息的统计。10) 无线机车信息平台接口：机车无线调度。11) 现场设备的作用略。2.3. 层次结构HJ04A铁路信号计算机联锁系统它具有模块化、层次化的特点。模块化是指联锁机主模块、联锁程序各功能模块、PL

6、C及各数采模块、信号接口各模块等，层次化是指系统具有人机对话层、联锁运算层、复核驱动层、结合层及设备层等五个物理层次。本系统属于热备系统，其结构图如下：1） 人机对话层：将来自键盘、鼠标等的操作输入，送达联锁微机。运用一机多屏技术在多台图形显示器上显示整个站场的表示信息，同时也可以将站场的动态信息和微机联锁系统的文字信息通过在控制室增设的动态模拟屏和LED显示屏上显示出来，以方便信号员观察。此层预留多种接口，方便系统功能扩容。系统内网与企业局域网通过防火墙隔离以保障安全，系统内网通过配置确保联锁机安全。2） 联锁运算层：联锁微机是系统的核心部分，通过其上运行的联锁软件实现操作输入的判别、联锁信

7、号分析、逻辑运算、控制命令生成、故障诊断等主要任务。本系统中设置了两台联锁微机，冷备系统人工换线切换；热备系统通过共享器切换。3） 复核驱动层：复核驱动层由PLC可编程逻辑控制器组成。承担着采集现场表示信息并对其进行调理、对联锁主控机的控制命令进行复核并驱动现场设备动作、系统自我监测等任务。4） 结合层：结合层是联系微机联锁系统与监控对象的中间钮带，主要有以下任务：实现现场监控设备表示信息的电平静/动转换以及PLC输出脉冲驱动信号的动/静电平转换，使PLC的输入、输出信息具有故障安全性能。用专用电路规范监控设备的测控过程，并为系统自我监测提供硬件支持。5） 监控对象层：监控对象层是指微机联锁系

8、统的用以监测站场状态及调度机车的信号控制设备，有作为车列或列车行车信号指示用的色灯信号灯，转动道岔用的转辙机，检测站场内轨道区段空闲、占用状态的轨道电路和作为轨道电路冗余设备用于对过车车轴计数的总线式智能计轴器。3. 系统启动与退出3.1. 上位机启动双击桌面上对应程序的快捷方式图标（、）可以完成系统启动；同时按键盘上的Alt键和F4键可以实现系统退出。重新启动计算机可以先退出系统，再启动系统。3.2. 下位机启动1) 将系统各部分按照层次结构图连接好；在系统运行期间不得拔插任何连接电缆，但对各控制柜中的各继电器可以带电拔插。2) 将主电源屏打开，并将各路断路器全部闭合；3) 在轨道综合柜的上

9、部找到PLC的CPU模块，使用 “方式切换开关”到“RUN”处。4) 打开联锁主控机电源。5) 退出下位机应先将 “方式切换开关” 转动到“STOP”处，然后关闭电源。3.2.1. 系统启动与退出顺序1) 将电源屏送电开关推上，检查输入电是否正常；2) 将输出屏相应送电开关推上，检查输出电是否正常；3) 打开PLC相关模块的电源（CPU模块电源、接口模块电源等）；4) 将CPU模块的模式开关由“STOP”旋转到“RUN”；5) 给维护管理机送电并开机，检查相关程序是否运行，重演程序与电源监测程序要时刻运行，轨道管理程序在检查时双击桌面快捷方式运行，检查完毕即可关闭轨道管理程序；6) 给控制台插

10、座送电，打开UPS不间断电源开关“ON”；7) 联锁机进入系统后，鼠标左键双击桌面上的联锁程序快捷方式即可运行联锁程序。8) 系统退出顺序与启动顺序相反；4. 系统的日常维护4.1. 上位机报警信息为方便操作及维护人员能迅速判断系统发生故障的原因并排除，用户界面设置了部分报警信息提示。(1) 联锁机与PLC通讯断：上位联锁微机在设定的时间内检测到PLC上报数据未刷新后弹出如前报警提示提示并封锁站场。(2) “挤岔报警：305道岔”：进路建立过程中或已建立后，道岔失去表示13S后弹出如前报警提示。(3) “信号机复核出错”：PLC检测到联锁机下发的开灯命令报文有错或在一致性检查中发现不符合开灯条

11、件后立即关闭。(4) “转辙机复核出错”：PLC检测到联锁机下发的转岔命令报文有错，道岔拒动。(5) “电源屏故障”：需立即通知电务维护人员进行抢修。(6) “PLC系统故障”：PLC检测到内存、运算出错以及其他故障后告警并封锁站场。(7) “PLC接口模块异常”：PLC检测到总线、I/O模块脱落、外接电源断路等故障后告警并封锁站场。(8) “同步信号异常”：PLC在规定的时间内无法捕捉到正负同步源后告警并封锁站场。(9) “信号机表示电源异常”：PLC检测到信号机表示电源故障后告警并封锁站场。(10) “无效操作”：操作员在用户界面上进行了非法操作后的提示界面。以上故障（除2、3、4、10项

12、外）发生后，操作员均应立即通知电务维修人员，仅在故障排除后重新启动系统。4.2. PLC使用及维护4.2.1. Siemens S7-300 PLC冷备系统说明PLC位于控制柜的上部，上面安插有电源模块、CPU模块、通讯模块以及输入/输电模块，其中轨道柜中上面一排为CPU315-2以及电源模块和通讯处理器，下面挂接ET200M分布式I/O,信号柜和道岔柜柜同样为分布式I/O.具体连接及模块示意如图：4.2.2. PLC部分的使用4.2.2.1. PLC方式切换PLC“方式切换开关”在轨道柜上的CPU模块上，版本3有四个状态，分别为“MRES”，“STOP”、“RUN”，其中“RUN”（运行-编

13、程模式）和“MRES”（复位存贮器），用户只需要将开关打到运行模式下即可，同时通讯模块也要打到运行模式。4.2.2.2. PLC模块的更换PLC各模块都是安装在PLC基架上的，在一般情况下不得拔插，但在检修或设备老化需要更换时可依如下步骤操作，但在更换时要注意只能以相同的模块进行更换。(1) 从导轨上取下模块a. 将CPU切换至STOP模式；b. 断开此模板的负载电压；c. 取下标签带；d. 打开前盖；e. 将前连接器脱锁并从模板中拉出；（脱锁需将连接器上方按钮压下方可取下）f. 拧松模块的固定螺钉（在模块下面）；g. 向上转动模板并将它从导轨上取下来。(2) 安装新模板a. 将同型号的新模板

14、勾在导轨上并向下转动使它就位；b. 拧紧模板的紧固螺钉；c. 将原有模板的标签插入新模板内。(3) 将新模板投入运行a. 打开前盖；b. 将前连接器放回至其工作位置；c. 关上前盖；d. 负载电压重新接通；e. 再将CPU置为运行模式（RUN）4.2.2.3. 电源模块概述 l 为S7-300/ET 200M提供电源l 将120/230伏交流电压转变到所需要的24伏直流工作电压l 输出电流2安、5安、10安（焦化站使用5安）结构电源模块安装在DIN导轨上（插槽1），紧靠在CPU或IM 153（扩展机架上）的左侧。使用电源连接器（已包括）连接到的CPU或IM153上。模块的前面板上有：l 电源输

15、出指示器用一个LED指示24伏直流输出l 线电压选择开关一个带有保护罩的开关可用来选择120伏交流或230伏交流线电压l 24伏直流的on/off开关。前面板上还有由盖板保护着的l 连接端子线电源电缆，输出电源电缆和保护接地可连接到这些端子上技术规格额定输入电压 120/230VAC 通过选择开关设定电压范围 85-132/170-264VAC额定输出电压 24VDC额定输出电流 5A额定输出是功耗 18W安装尺寸（W×H×D）mm 80×125×1204.2.2.4. CPU模块PLC状态、故障的检查主要通过PLC的自诊断功能实现，观察PLC的CPU模

16、块上的LED小灯可以判断PLC系统出现的一般故障，PLC300系列如下图：LED颜色含义SF红内部故障BF红外部故障DC 5V绿电源模块输出5V 指示灯FRCE黄当前强制请求RUN绿运行STOP红停止尺寸：安装尺寸（W×H×D）mm 40×125×130电压、电流：供电电压（额定值） 24V DC_ 允许范围 20.4-28.8V电流输入（空载） 60Ma外部熔断保护（推荐） 2 A功耗 2.5W4.2.2.5. 通讯模块概述连接SIMATIC S7-300和工业以太网- 10/100Mbit/s全双工，自动切换- 与ITP,RJ45和AUI连接- 与I

17、SO和TCP传输协议建立多种协议模式通讯服务- ISO和TCP传输协议- PG/OP通讯- S7通讯- S5兼容通讯 在AUI和工业双绞线接口之间自动转换 采用用于工业以太网的可选软件包NCM S7对 CP343-1进行配置 通过网络远程编程结构CP343-1 通讯处理器具有SIMATIC S7-300 系统的所有优点：结构紧凑：牢固的塑料机壳内包括：15针D形插座，带有滑动锁，连接工业以太网；4针端子排用于连接外部24伏直流电源；RJ45插座用于进行工业以太网的快速连接。安装简单： CP343-1 安装在S7-300的DIN标准导轨上，通过总线连接器与相邻模块相连接。没有插槽规则。用户接线方

18、便：D形插座允许AUI和双绞线接口之间的自动转换。CP343-1 无需风扇及后备电池技术规格传输率 10M bit/s和100 M bit/s接口Ø 连接到工业以太网 15针D型插座（在AUI和工业双绞线间自动切换）Ø 10 Base T ,100 Base TX RJ45Ø 电源电压 4针端子块电源电压 5VDC(±5%)和24V (±5%) 电流消耗Ø 从背板总线 70mAØ 从24V直流电源 典型值400 mA最大580 mA（取决于使用的接口）功率损耗 8.3W 安装尺寸 （W×H×D）mm 80

19、×125×1204.2.2.6. 接口模块153-2状态指示灯含义如下：SF: 内部故障（多指软件故障）BF: 外部故障（多指硬件故障）ACT:处于激活状态，该模块正在被使用ON: 模块工作正常4.2.3. Siemens S7-400H PLC热备系统说明S7-400H按照“热备用”模式中的活动状态冗余性原理来运行（发生故障时进行无扰动自动切换）。根据这个原理，只要没有发生故障，两个子单元都处于运行状态。如果一个发生了故障，正常运行的控制器就会对过程实施全面控制。PLC位于控制柜的上部，其中轨道轨中上面一排为S7-400H自动化系统，下面一排为分布式I/O ET200M，

20、信号柜和道岔柜柜同样为分布式I/O.具体连接及模块示意如图：硬件组态所需的模块 S7-400H自动化系统由下列组件构成： 1个UR2H机架 2个电源模块PS 407 10A 2个HCPU 4个同步模块 2根光缆 一个带有源背板总线的ET 200M分布式I/O设备，以及 2个IM 153-2 1个数字量输入模块SM321 DI 16 x DC24V 1个数字量输出模块SM322 DO 16 x DC24V 所有必需的附件，例如PROFIBUS电缆等CPU 4144H/4174H的控制和显示元件CPU上的LED指示灯含义如下表4.3. 信号柜体使用维护说明HJ04A铁路信号计算机联锁系统信号接口柜

21、分为轨道柜、信号机柜和道岔柜。由于信号接口柜体内部线路采用全焊接方式，有效地提高了系统的可靠性，大大降低了系统的维护量，下面就使用维护方面作一些说明。1 道岔柜可以测控若干组道岔，每组道岔组合由两个继电器和一个综合控制模块组成，它们分别是一启动继电器（型号为JWJXC-125/0.44）、二启动继电器（型号为JYJXC-220/220）和道岔综合控制模块（型号为HJ04-DC）。每组道岔均采用RT18系列熔丝保护，道岔的驱动和表示检测均由PLC完成。道岔柜维护时，仅需检查熔丝是否正常及综合控制模块正常与否（见综合控制模块故障判断）即可。2 信号柜可以同时测控若干台二显信号机、三显信号机、五显信

22、号机和站间联系设备等其它设备。二显信号机组合由一个继电器和一个综合控制模块组成，它们是一个无极继电器（型号为JWJXC-1700）和一个二显综合控置模块（型号为HJ04-XH2）；三显信号机组合有两个继电器和一个综合控制模块组成，它们是两个无极继电器（型号为JWJXC-1700）和一个三显综合控制模块（型号为HJ04-XH3）；五显信号机组合由四台无极继电器（型号为JWXC-1700）和二个三显综合控制模块（型号为HJ04-XH3）组成，预告信号机仅利用五显信号机的一组接点，不参加联锁关系。每架信号机除了采用RT18系列熔丝保护外，还可根据用户实际需求配置隔离变压器（BXG-35VA），信号机

23、的驱动和状态检测均由PLC通过综合模块完成。信号机维护时，仅需检查熔丝，综合控制模块（见综合控制模块故障判断）和柜体后部的隔离变压器即可。3 轨道柜可同时检测若干付轨道电路，每付轨道电路只需配置一块轨道电路综合控制模块（型号为HJ04-GD），轨道电路的状态检测由PLC完成，轨道电路的管理由电务管理机完成。轨道电路继电器可根据“轨道综合控制模块故障判断”诊断是否正常工作。4.4. 轨道电路使用及维护维修说明（480继电器）4.4.1. 轨道模块接口定义4.4.2. 轨道电路综合控制模块指示说明l 480继电器落下表示轨道占用或异常l 480继电器吸起表示轨道空闲4.4.3. 主要性能及指标4.

24、4.3.1. 主要功能l 采用具有故障安全的脉冲信号作为轨道状态信号l 能随机读取并上报现场轨面电压状态l 自动识别轨道状态l 具有带电插拔功能4.4.3.2. 轨道状态判定指标轨道电压轨道状态0V2.7V轨道有车2.7V9V轨道电压异常9V15V轨道无车（空闲）15V轨道电压超压在轨道柜体中轨道测试盘可以直接查看每个轨道区段的电压（交流电压表读取）以及检查该区段所用继电器工作电压(直流电压表读取)。4.5. 信号机综合控制模块使用说明信号机综合控制模块是用以接收PLC命令后发出驱动信号使继电器吸合点亮信号灯，以及检测站场内信号机工作状态的电路。信号机继电器采用JWXC-1700型无极继电器，

25、其工作电压不大于16.8V，释放值不小于3.4V。综合控制模块中包含两部分电路，第一部分为继电器驱动电路，第二部分为信号机检测电路。4.5.1. 继电器驱动电路本驱动电路用脉冲信号作为控制信号，输出电压为直流，电路以安全为第一，无论是输入信号发生变化还是电路中的任一元件损坏，均使信号机自动导向安全侧。本电路中使用交直、流24伏两种电源：KZ24为直流电源24伏的正端，KF24为直流电源24伏的负端，JZ24及JF24为交流电源的两个端子。继电器接在交流滤波电容C3（C6）及其串联电阻R5（R10）的两端。二显信号机综合控制模块（型号：HJ04-XH2）中有一路驱动电路，其绿色发光二极管点亮，表

26、示PLC已给出驱动信号，使无极继电器吸起。三显信号机综合控制模块 （型号：HJ04-XH3） 中有二路驱动电路，其电路板的2只绿色发光二极管分别表示两路驱动输入，亮时表示PLC已给出驱动信号。五显信号机综合控制模块由2只三显综合控制模块组成，电路完全相同。闭塞64D由一只综合控制模块（型号：HJ04-ZJLX）组成，共有两只绿色发光二极管，与上述信号机驱动电路机同，分别表示两只继电器的驱动状态。4.5.2. 信号机检测电路本检测电路中使用一只电流互感器串在信号灯电源回路中，用以感应部分信号机电流，然后经过整流滤波，在模块内部处理后产生一脉冲信号，通过光耦输出至PLC的输入端口，光耦原边脉冲信号

27、由PLC输出模块输出不同相位的同步脉冲信号来控制，即可达到检测目的。每个综合控制模块有2只检测光耦，光耦输出回路中串有发光二极管用以显示信号灯的亮灭。二显信号机综合控制模块中第一个白色（发蓝光）的发光二极管亮表示蓝色信号灯亮，第二个白色（发红光）的发光二极管亮表示白色信号灯亮。三显信号机综合控制模块中红色发光二极管亮表示红色信号灯亮，最下部的绿色发光二极管亮表示白色和绿色信号灯的状态。4.6. 道岔综合控制模块使用说明道岔综合控制模块（型号：HJ04-DC）中包含两部分电路，一部分为继电器驱动电路，另一部分为道岔状态检测电路。道岔继电器1DQJ采用JWJXC-H125/0.44型，其工作值不大

28、于12V，释放值不小于2.5V；2DQJ采用JYJXC-220/220型，其定反位转极值均为1016V。4.6.1. 继电器驱动电路本驱动电路用脉冲信号作为控制信号，输出电源为直流，电路以安全为第一，无论是输入信号发生变化还是电路中的任一元件损坏，均使输出信号导向安全侧。本电路使用交、直流24伏两种电源：KZ24为直流电源24伏的正端24伏，KF24为直流电源24伏的负端，JZ24及JF24为交流电源24伏的两个端子，电原理请参见信号机综合控制模块调试，使用说明书一章中继电器驱动电路部分与之相同。电路中用二只绿色发光二极管的点亮分别表示定、反位两路驱动电路有驱动信号。4.6.2. 检测电路检测

29、电路中输入220伏交流电源，用一只变压器耦合出110V交流信号，然后通过1DQJ及2DQJ的触点加至本检测电路，110V交流信号再经分压、滤波后，通过二级光耦输出一个稳定的方波信号以供PLC检测，光耦原边仍由PLC输出模块发出方波信号控制，PLC输入模块即能根据读到的参数判断出道岔处于何种状态。常见故障及其处理4.7. 现场设备不能正常驱动在设备应该能够驱动的进路中，相应设备不能正常驱动，应按以下步骤顺序检查：1) 反复操作，检查组合柜零层电是否已经送出。若电已送出则可判断为室外故障。2) 查看相应继电器以及条件电源继电器是否能正常吸起。若继电器已经吸起则可能为继电器到零层线路故障或电源供电故

30、障。3) 检查熔丝是否烧毁。若熔丝正常而继电器不能正常吸起则可能为综合控制模块损坏或线路故障。4) 检查PLC相应输出点是否有输出。若PLC输出点没有输出且确定对应模块点没有损坏则可能为系统程序BUG，可以与相应单位联系，以便及时解决。5) 道岔电路能驱动，但1DQJ却不能保持，可能是由于熔丝损坏。6) 信号机在室外设备正常的情况下，应该有发光管在闪烁，若没有，则说明熔丝坏或模块本身有问题，可以更换熔丝或模块试试。7) 道岔在驱动一个位置时(定位或反位)时,2DQJ连续跳动时，可能是模块坏了，可以更换模块试试。8) 在PLC有输出时，而模块的对应驱动发光管却不亮，要重点检查模块的DC24V是否

31、正常。9) 在模块的驱动灯亮时，而相应继电器不动，要重点检查模块的AC24V是否正常。4.8. 站场频繁红闪整个站场红闪为通讯中断的标志，通讯频繁中断，可能为通讯电缆接触不好或系统资源占用过多，导致通讯不能正常进行，若电缆接触不好，重新插紧电缆即可，若不是此故障侧可能为系统资源占用过多，可以通过重新启动计算机，来解决这一问题。若仍不能正常可以先关闭电量程序，继续观察是否正常，仍不能解决需与相应单位联系解决。5. 安装与配置5.1. 运行环境l 上位机操作系统：专业版Windows XP SP2；l 上位机硬件平台：研华core 2.6/4G/320G（西门子P4 3.0/1G/160G），西门子Cp1613网卡一块；l 下位机平台：西门子S7 400（S7 300）系列/CP443（CP343）通讯模块；l 下位机软件平台：Step7、SMATIC NET V6.3；5.2. 安装5.2.1. 新硬盘状态（或硬