AzL90型计轴系统技术说明书(V1.1).doc

北京阿尔卡特交通自动化控制系统有限公司AzL90型计轴系统技术说明书（V1.1）北京阿尔卡特交通自动化控制系统有限公司Alcatel Transport Automation Control System Co.,Ltd.,Beijing2004年12月4231上图给出AzL90型计轴系统的主要设备：分别为：1、磁头（SK30） 2、电子盒（EAK30C） 3、黄帽子 4、计轴评估器（ACE）目 录第一章 概述1第二章 系统结构4第三章 系统软件和通信.23第一章 概述1 阿尔卡特德国SEL公司于80年代研制的SIG-L90型安全型微机系统，含有调度集中、微机联锁、轨道区段检查及站间闭塞等功能，该系统于1989年开始在联邦德国铁路上使用。随着高速铁路的发展，德国认为轨道电路变得越来越不可靠，复合闸瓦的使用使分路更加恶化，因此加速了计轴器的开发和使用。1.1 SEL公司为中国铁路开发的AzL90-3型计轴系统由室外设备EAK30C和室内设备ACE组成，用于控制轨道继电器和向微机联锁输出计轴数据。电子盒EAK30C的硬件和软件与SIG-L90所使用的完全一样，而计轴评估器ACE则是在SIG-L90中Achszahler-Auswertung基础上修改的。l.2 ACE的修改主要包括以下方面：1）新的硬件结构2）新的并行接口结构3）预处理器接口：双预处理器实现故障安全原则4）轨道继电器不落下的情况下进行紧急切断测试5）特定数据设置功能：软件版本的输入6）计轴软件的改进：(1) 区段增多(2) 通过闭塞接口传送扩展数据(3) 通过并行接口复位计轴器1.3 ACE的总配置，如图1所示：设备范围2.1 室外设备2.1.1 接口2.1.1.1 数据接口 数据通信符合CCITT V.23协议，调制解调器速率为1200bps，四线制。发送电平（分档可调）：-20dB，-10dB，-3dBm，0dB接收电平范围：-30dB0dB调制解调器插入衰耗：355mm的车轮。剖面必须有足以探测的轮缘尺寸，特别小的轮缘需要制定测量方法以保证磁头能安全可靠地探测出轮轴。 钢轨电流：计轴器不受钢轨上3000A、50Hz牵引电流的影响。 目前尚无直流牵引电流的数据。2.1.5 环境特性 工作温度范围： -35+80（子架环境条件） 湿度： (1) 磁头不受湿度和水的影响 (2) EAK30C防水的外罩 内部偶尔冷凝2.2 计轴评估器2.2.1 接口2.2.1.1 数据接口 EAK接口： EAK接口数=2 每个接口可并接的EAK30C数=8 EAK接口的特性：见2.1.1.1 闭塞接口： 与相邻ACE之间的接口数=2 数据通信符合CCITT V.21协议，调制解调器速率为300bps，二线制。 发送与接收电平范围：见2.1.1.1 传输电缆：见2.1.1.1 微机联锁接口： 与微机联锁的接口数=1 数据通信符合CCITT V.23协议，调制解调器速率为1200bps，四线制。2.2.1.2 电源接口 额定电压：220VAC（功耗70W） 最低工作电压：187VAC 最高工作电压：253VAC2.2.1.3 并行接口 光耦输入24VDC 光耦输入电流=10mA（额定） 继电器接点输出： 最大切换电流=4A 最大切换电压=250VDC电阻负荷0.8A、24VDC的情况下，接点寿命为4X1062.2.2 环境特性 ACE组装在无冷却的封闭机壳内。 工作温度范围： -25+55（子架环境条件） 湿度： 平均湿度：75相对湿度：每年30天为95，其余天数为85。2.2.3 绝缘要求（ACE） 调制解调器接口（EAK接口、闭塞接口、微机联锁接口）： 前部插头对机箱和前部插头对电子电路，隔离变压器的测试电压为500V。 并行接口（轨道继电器）： 前部插头对机箱和前部插头对电子电路，继电器和光藕的测试电压1500V。 电子电路对机箱的测试电压为500V。2.2.4 接地 计轴器的机箱是接地的。 电子电路的GND（逻辑地）接地可改进EMC（电磁兼容）性能。2.2.5 电磁兼容性（EMC） 为了确保对电磁干扰的高度防护和减少幅射、传输干扰，设备设计中已经采取了措施：包括接口电缆和电路板的屏蔽及电源中加入滤波器。EMC抗扰性能测试依照IEC801-15进行。2.3 最小区段长度 要保证一个短区段被顺序占用，就要求有一个最小占用时间(自第一个轴进入到最后个轴出清)。这个时间取决于连向接口的EAK数目和ACE的处理时间，EAK的数目决定了一个查询周期的时间。 列车占用最大反应时间：2.9秒 列车出清最大反应时间：3.75秒 （以上列出的时间不包括安全型继电器的吸起或落下时间） 系统设计中考虑了即使占用最大反应时间大于列车通过时间的情况，能保证测出列车占用区段。 如果需要，还可调整区段出清的延时时间，（即快速占用，慢出清)，延时时间为：O秒、2秒、4秒或6秒(参见2.3.3编码器部分)。 在系统出现故障时，轨道继电器均应落下，以下列出不同情况下的反应时间： 由于ZP30C方面出现的故障： EAK接口故障，数据失效时：2.9秒 EAK接口超时，ACE未能在规定时间内收到EAK的报文时：2.5秒 由于ACE方面出现故障： 计算机故障时：0.25秒安全型接口故障：无输出变化时：0.4秒有输出变化时：1.05秒第二章 系统结构1 AzL90-3型计轴系统结构计轴评估器（ACE）是一个安全型的双微机（具有软件比较器）系统，其任务为：1） 轮询所有计轴室外设备EAK30C并取得计轴数据（两个串行口上最多达16个EAK30C）。2） 通过串行数据网络与相邻ACE交换计轴数据（每个ACE最多发送4个计轴器的数据）。3）对来自EAK30C的数据进行运算，确定计轴区段的状态（最多为16个区段）。4）区段状态输出至轨道继电器（最多为16个区段）。5）通过串行数据网络向微机联锁输出所有计轴区段的状态（最多为16个区段）。6）安全型微机的自检。 7）接口的自检。 8）如果一台计算机或并行口发生与安全有关的故障，将作出安全的反应。2 ACE结构 ACE框图，如图2所示。 ACE子机架及印制板布置图，如图3所示。 双机系统的每台计算机由以下部件构成： 1）CPU(INTEL 8088处理器) 2）EPROM(2X64 KBYTE) 3）RAM(16 KBYTE) 4）UART（4个串行数据接口） 5）I/O锁存、扩展数据总线，用来连接输入、输出板 正如图4所示，这些板通过TTL计算机总线连结起来，计算机总线包括8条数据线、16条地址线和一些控制线；输入和输出数据在并行接口处通过扩展COMS数据总线（即扩展I/O总线）完成，扩展总线包括8条数据线、16条地址线和控制线。30名称Spr64P1Spr64P2Spr16R1Zpz1BldAbdkS/E-D1E/Aspr1UbrStE/Aspr2S/E-D2BldAbdkZpz2Spr16R2Spr64P3Spr64P4StabRgl1Rgl2Adp48PSUBRACK1CABLE1CABLE2编号582240013658224001355822212652582221148027437160033CR01782CAAB5822209111582220910158222091113CR01782CAAB274371600358222114805822212652582240013558224001365822208721582220853058222085305822210571582312643027436625592743662633用途EPROM64kEPROM64kRAM16kCPU(8088)空板通用同、异步接发器I/O锁存中断控制器I/O锁存通用同、异步接发器空板CPU(8088)RAM16kEPROM64kEPROM64k电源DC24/15电源DC24/5电源DC24/5内部总线处理器子机架电缆电缆名称BldAbdkBldAbdkMod1Mod2TkUe1BAnp1ZuoEgbBAnp2TkUe2DschUmSpl1Spl2AS1AS2AS3GSpWdlAdp48PSUBRACK2CABLE1CABLE2编号274371600427437160045822213441582221344158222110615822209091582221101158222090915822211061582220825058222082715822212520582221252058222085515822208551582220855158231141105822210571582312455027436625592743662633用途空板空板MODEM（EAK）MODEM（EAK）监督板总线适配器总线编码器总线适配器监督板串行数据开关空板空板输出板输出板输出板电源AC220/DC24内部总线处理器子机架电缆电缆名称BldAbdkBldAbdkBldAbdkBldAbdkEgb1Egb2BAnp1Egb3BAnp2Egb4Spl1Spl2AS1AS2AS3AS4AS5GSpWdlAdp48PSUBRACK3CABLE1CABLE2编号2743716004274371600227437160032743716003582220856258222085625822209091582220856258222090915822208562582221252058222125205822208551582220855158222085515822208551582220855158231141105822210571582312456027436625592743662633用途空板空板空板空板输入板输入板总线适配器输入板总线适配器输入板空板空板输出板输出板输出板输出板输出板电源AC220/DC24内部总线处理器子机架电缆电缆图3 ACE子机架及印制板布置图2.1 CPU处理机是准16位机INTEL 8088，晶体是12MHz，一个定时器（8253）、一个中断控制器（8259）、一个串行接口（8251）和一片EPROM。2.1.1 中断定时器中断用I2。RAM奇偶校验出错（陷井）用非屏蔽中断。 每个CPU设定定时器，每6.6ms产生一个中断，这是两个CPU同步的基准，用于数据的比较和轮询串行接口板(S/E-D)；RAM板对每一字节均产生和储存一个校验位(bit)，当读RAM时，电路产生一个新的校验位并与原储存的校验位比较，如果不等，则产生一个不可屏蔽的中断，导致CPU进入暂停状态。2.1.2 CPU串行接口 CPU板上的UART(即通用同步异步串行接口，这里使用8251芯片，并采用异步方式)， 用来诊断接口通信（诊断仪使用标准的数据终端），在CPU的前面板上使用RS232C接口插头连结，并使用以下参数： 8个数据位 2个停止位 无校验 300bps速率 即使计算机在故障安全的条件下进入暂停状态，通过此接口仍可继续操作并得到有关故障的信息。2.1.3 EPROM CPU板上的EPROM仅包括程序的初始矢量，整个程序（包括初始化数据）则存在EPROM板上(Spr64P)。2.2 计算机外围设备2.2.1 RAM板(Sprl6R) RAM板容量为16K字节，每个字节包括8位数据及l位校验位；RAM板上包括读RAM时进行校验的逻辑电路。2.2.2 EPROM板(Spr64P) 两块EPROM板，每板容量为64K字节，每字节8位数据；每块板的校验也存在上面，这是为了进行内部配置校核用的。 第一块EPROM板(CPU1的Spr64P2或CPU 2的Spr64p3)配置在CPU段选择器的0段上。 第二块EPROM板(CPU 1的Spr64P1或CPU 2的Spr64p4)配置在CPU段选择器的4段上。2.2.3 串行接口板(S/E-D) 串行接口板上有4片UART(8251)芯片，本系统中用异步通信方式，对EAK30C的两个接口用1200bps，对相邻ACE的两个接口用300bps。 UART报文用以下参数： 数据位为8bit 停止位为1bit 奇校验 数据速率为300bps或1200bps 单个报文串成长报文，并含有传输安全型数据所必须的冗余码和相应的协议。2.3 并行输入接口 每块并行输入板要连至两个CPU的扩展数据总线上，而两个CPU之间是相互隔离的。2.3.1 并行输入板（Egb）每块输入板有8个输入单元，输入电压（采集电压）用24VDC，光耦隔离，每块板并行地接至两个CPU的两条扩展总线上，如图5所示。两个I/O子架上最多可达8块平行输入板，实用4块，不插时要用跨接板（jumper）代替。在I/O-2子架上的Egb3（地址94H）和Egb4（地址95H）用于计轴区段的预复位（Reset AC），对应于下行端用Egb3，上行端用Egb4，每个计轴区段设一个按钮，见图6。 区段8和16用于大区间空闲检查（见2.4.2）。对于计轴区段有两种复位方式：一种是预复位方式，即通过车站值班员按下相应的复位按钮，使输入板上输入Reset AC.X（区段号）为1，这可以在诊断口上查找，预复位需要走一趟车, 正确计轴后才能复零，轨道继电器才能吸起；另一种是直接复位，这需要由电务人员与车务人员一起按下复位按钮，直接复位需要负一定的责任，因此建议只用于设备调试阶段。当轴数小于1或等于l时，可以进行预复位。对于大区间检查方式，当大区间空闲（计轴为零），而某区段轴数为l时，经特殊继电电路设计，可通过按压预复位按钮，不需要走一趟车就能复位。 当EAK故障、通信受干扰或计轴数为负时，ACE均判为干扰状态，干扰状态可用两种方式复位，但不能轻易使用直接复位。 由于工务单轨车等原因，造成区段轴数大于1时，不能复零，必须人为制造一个干扰，如把EAK电源切断一下，ACE判为干扰状态后，才有可能复位，当然首先考虑用预复位。 预复位按钮按压的时间不许超过5秒钟，也不允许连续按压两次（偶数次不允许，奇数次可以），否则只能使区段进入干扰状态，而不能使轨道继电器吸起。 至于区段是否处于干扰状态，或能否进行预复位，只有通过诊断口查清。2.3.2 并行输入板上输入安全型条件 监督环和总复位按钮是作为安全型输入处理的，要求由两块独立的输入板一起读入，并在每个读周期内检验其极性是否正确。 第一组输入占用Egb1和Egb2板的bit0，当监督环电路连通时，并且TKUe1和TKUe2（监督板）给出条件电源时，bit0输入为1，否则为0。第二组输入占用Egb1和Egb2板的bit1，总复位按钮未按下时，Egbl的bitl输入为0，而Egb2的bit1输入为1，按下总复位按钮后，二者易位。总复位按钮可配合区段复位按钮（Reset AC.X）一起实现立即复位的作用，但此按钮仅能用于设备调试过程中。2.3.3 编码器（ZuoEgb）编码器是一块特殊的输入板，是设置数据用的，板上有两组6X8开关，要求设置成完全相同的，在初始阶段由每个CPU读入，一组正读，另一组取反，然后两个CPU间再进行核对。表1给出其中一组开关的排列。bit 7bit 6bit 5bit 4bit 3bit 2bit 1bit 0123V7V6V5V4V3V2V1V0V400G5G4G3G2G1G0G50P6P5P4P3P2P1P0P6GFV1GFV0表1 编码器开关排列开关向右（位1）为1，向左（位2）为0，第1、2行没有用；第3行的设置与ACE软件的版本一致，在出厂时已进行设置；第5行P0P6均设为0，与本系统中专用数据设置版本一致；第6行GFV0、GFV1是调整轨道继电器吸起延时用的：GFV1、GFV0=00：0秒（不延时）GFV1、GFV0=01：2秒GFV1、GFV0=10：4秒GFV1、GFV0=11：6秒第4行G0G5是每个ACE都要设定的，用来选择计轴器的配置方式，一共有36种结构，见表2所示。区段结构编号G5G0EAK配置数量二进制十进制EAK接口1EAK接口200000003300000113400001023500001133600010043700010153800011064300011174400100084500100194600101010470010111148001100125300110113540011101455001111155601000016570100011758010010186301001119640101002065010101216601011022670101112368011000247301100125740110102675011011277601110028770111012978011110308301111131841000003285100001338610001034871000113588表2 计轴器配置表结构0是最小配置，两个EAK接口均有3个EAK30C接入，如图8所示。 软件版本为1.0时，结构35是最大配置，两个EAK接口均接入8个EAK30C，如图9所示： 软件版本升级到2.0后，最大配置为50，在ACE的两个接口间可形成区间，具体配置方法如下图所示：2.4 并行输出接口 两个I/O子架上最多可有8块并行输出板，每板包括8个输出继电器。由于这些继电器既非有加强接点，也不是安全型的，因此两个独立的CPU通过扩展数据总线安排相同的输出板，同时需要安全型继电器或具有加强接点的继电器作为复示，并且复示继电器的接点还要输回到CPU中，以便检查输出是否正确。 必须指出，计算机的运算无论怎样精确，但最后一环，即输出是一个薄弱环节，因此上述双机同时输出，并将输出回读检查措施是必不可少的，这是安全型系统中常用的方法。2.4.1 并行输出板（AS） 系统中上、下行两侧，包括大区间，最多将有16个计轴区段，即将有16个轨道继电器，根据两个CPU同时给输出的原则，系统共需4块输出板（AS），共有32个输出，见图10所示，对于不需要的输出板，可以不插，为美观起见，可加一补空板（不是跨接板）。2.4.2 轨道继电器因为GFX.1和GFX.2是非安全型继电器，且只有一组接点，因此都需要增加复示，作为轨道继电器使用。复示继电器都用安全型继电器，并需采取特别措施，以保证故障安全，见后续。 ACE的每个EAK接口可并接8个EAK30C，即可有8个测轴点，而每两个测轴点构成一个计轴区段，每个计轴区段设XQGJ1和XQGJ2一对轨道继电器，因此ACE每侧可有7个计轴区段。（未包括大区间区段）为了在某些情况下计轴自动闭塞停用时，不致太大地影响运输效率，我们设计院向SEL公司提出了增加大区间检查的功能，作为计轴自动闭塞的后备方案。实现此方案就要求有监督大区间内列车是否出清的设施，为此把离相邻两站最近的两个测轴点视为一个计轴区段，ACE对大区间内轴数的运算结果，用输出板上bit7位输出，即GF8.1、GF8.2和GFl6.l、GF16.2，与之对应的轨道（复示）继电器为XDQGJ1、XDQGJ2和SDQGJ1、SDQGJ2。（固定作为最后一个区段使用） 2.4.3 监督回路由于CPU的输出属于非安全电路，如GFX.1或GFX.2可能粘接点，或驱动芯片1411有击穿等情况时，轨道继电器可能错误吸起（当然不考虑对GF输出同时故障的情况），为此利用每对复示继电器的接点状态回送到CPU内加以检查，见图12，一旦发现一对复示继电器的接点不一致，就切断所有轨道继电器的电源，如果一对复示继电器本应吸起，由于断线等原因，其中之一落下，其结果也会使所有轨道继电器落下。 图12中，如果1QGJ2因故落下，就切断了Egb1和Egb2中bit0的输入，而Egb1和Egb2是并列地连到两个CPU输入总线上的，因此两个CPU均感知输出部分已经出现了不安全因素，立即使监督板TKUel和TKUe2的输出切断条件电源，JGJ落下，因此所有轨道继电器均落下。 为了恢复正常工作，只有排除故障后，利用JTA才能使监督回路重新得到条件电源，见图13。 当按压JTA按钮时，如果所有轨道继电器已恢复正常，Egbl和Egb2的bit0有输入，两个CPU的TKUe1和TKUe2接点接通，则监督电路会得到稳定的条件电源，JGJ吸起，使各轨道继电器吸起。 必须注意到，作为监督工具，其组成部分的TKUe1、TKUe2 和Egb1、Egb2也是非安全电路，因此对其本身CPU也要进行监督检查。在ACE开机和以后每隔24小时，都要对其进行检测，具体步骤是使TKUe1和TKUe2分别断开三次，每次500ms，如果Egb1和Egb2的bit0输入随之而变，则表明测试成功（紧急切断试验)，如果测试失败，计算机将进入暂停状态，当然会相继切断TKUe1和TKUE2的接点，使所有轨道继电器落下，倒向安全。 紧急切断试验中，为了不使所有轨道继电器错误失磁落下，将采取措施以渡过500ms的短暂时间，因此在JGJ上并联200uf电容，使JGJ保持在吸起状态，从而也保持了轨道继电器的吸起。由于采用了监督手段，所以XQGJ1和XQGJ2可以分别在电路中加以应用。2.5 串行接口 4个UART构成安全型串行接口总线，接口中2个接至EAK数据总线、2个接至相邻ACE数据总线。 另外2个预处理器用于微机联锁的安全型串行接口。 调制解调器符合CCITT V.2l(300bps，二线全双工)和 CCITT V.23(1200bps，四线全双工)规定。 通信模式和发送电平的设置，利用调制解调器板上的开关完成。2.5.1 至EAK和相邻ACE的串行接口 分别受控于两个CPU的2个UART，用于收、发相邻ACE或EAK的串行数据，通过I/O锁存器的控制口（输出UMSX1和UMSX2）来切换数据。 接收数据是并行地送至2个UART，见图14所示。 闭塞接口（即ACEN-1和ACEN+1）设计为可同时互传安全型数据。2.5.2 至微机联锁的串行接口 此串行接口的设计也可同时互传安全型数据。 两个预处理器，每个接至一个扩展数据总线，预处理器通过数据通信协议服务于各自的CPU，通过各自的扩展总线，由CPU依次轮询。 每个预处理器在CPU控制下交替地发送各自的安全型信息，见图15所示。2.6 数据比较 串行和并行接口的输出数据，事先在两个CPU之间进行交换及校核，以保证两组计算数据完全一致。校核之后，串行数据输出至UART；对并行数据，则将存放在总线适配器(BAnp)中，用控制命令SPUM输送至输出板。同样，串行和并行接口的输入数据，也在两个CPU之间进行交换和校核。 数据交换通过扩展数据总线的前部电缆进行，见图16。 数据交换按以下步骤进行： 一个CPU在I/O锁存的控制口上输出一同步脉冲（SYNC），同时核对另一个CPU是否也同样做了。当两个CPU建立同步后，内部时间亦同步，数据交换正式开始。2.7 电源供给 ACE由交流220伏电源供电，I/O子架上的AC/DC变换器实现电源与电子电路的隔离。2.8 故障安全反应2.8.1 计算机暂停 下述故障将导致计算机停止其正常操作： 1）计算机的内部故障（CPU/RAM/EPROM） 2) 两计算机不同步 3) 计算数据不正确 4) 编码器数据有误 5) IMC（间隔测量电路，亦称看门狗）检测不正常 6) 安全型并行输入不一致 在上述情况下，只有诊断接口尚可工作。 恢复两计算机的工作，需要人工启动，在中断控制板(Ubrst)上的开关就是为此而设的，见2.8.4。 在操作不正常的情况下，在IMC（即看门狗监督每个计算机输出正常间隔的“生命”脉冲）切断并行输出的场合，电路将关闭与安全型继电器有关的电源。 “生命”脉冲见图17，系统时钟：T = 6.6ms。一旦IMC切断了安全型输出，只有在正确的时间利用复位脉冲（Reset)才能恢复。（Reset脉冲见图17所示)2.8.2 安全型并行输出故障 当检测到安全型并行输出故障时，计算机将撤消送给IMC的“生命”脉冲，导致切断安全型继电器(复示继电器)的条件电源。计算机将继续向相邻ACE和微机联锁提供串行计轴数据。短路IMC的接点可恢复CPU对IMC的正常操作。2.8.3 安全型处理器的自检处理器执行下述内容的周期性检查： 1）CPURAMEPROM 2）数据编码器 3）IMC和监督环 4）EAK30C的自检 CPU/RAM/EPROM的检测在背景任务中完成，其它三项检测则在每24小时调用的任务中执行。设备其它部分的检测在状态改变（列车运行）时进行，即体现在输出继电器上。2.8.4 电压监测 中断控制板(Ubrst)包括以下电源电压监测的电路： 1）+5V (CPU1) 2）+5V (CPU 2) 3）+15V 4）+24(输出板)前面板上的开关，必要时用来以手动方式检查电压监测电路是否正常工作，并接通ACE电源。3 EAK30C的结构 3.1 EAK30C的组成EAK30C由6块板组成（图18），SE-A板(发送接收板)与磁头接口，ZPR板（CPU板）读入两个SE-A板送来的轮脉冲和监视信号，并通过调制解调器板（MOD板）接收轮询报文和发送状态报文，电源板（SV板）将室内送来的电源变换成两组24V电源，供两CPU板使用，CPU板再产生5V电源，调制解调器板则产生5V电源。调制解调器前面板上有一插头供测试用。3.2 EAK30C的连线EAK30C的连线如图l9所示。 SK1是磁头1，SK2是磁头2，TX是发送磁头，RX是接收磁头，命令线、状态线和电源线通过屏蔽通信电缆与室内相连，当EAK30C位于线路终端时，为了阻抗匹配，要接入600电阻，因此将27与28、29与30短接。端子715是调整EAK地址用的，见表3所示：端子号EAK地址78910111213141501234567表3 EAK地址设置的端子配线表3.3 EAK30C框图 EAK30C框图见图20所示。第三章 系统软件和通信AzL90-3型计轴系统由室内ACE和室外EAK30C组成。每个EAK30C具有两台相同的计算机（ZPR），它们互相独立的计轴，每个ZPR又同时与两个S/E-A单元接口，通过该接口读入轮脉冲和监视信号，根据ACE的命令发出自测（模拟部分）控制信号。此外，EAK30C还提供一个调制解调器接口，通过该接口与ACE通信，接收来自ACE的命令，并发送状态报文给ACE。ACE具有两组并行口，其中一组是并行输入口，用于“预复位”输入，另一组是并行输出口，用于驱动安全型的复示继电器。ACE还具有对微机联锁、EAK、相邻ACE等五个串行接口，目前只使用了对EAK的接口，通过两个EAK接口，依次轮询各EAK30C（轮询报文有时带有命令，因此可统称命令报文），并接收来自EAK的状态报文。1 EAK30C的任务 1.1 接口1.1.1 每个ZPR同时与两个S/E-A单元接口，通过此接口，读入： 轮脉冲 一一监视信号 通过编码器读入设备的地址码。 ZPR向S/E-A单元发送： 一一硬件自测（模拟部分）控制信号1.1.2 第二个接口是对调制解调器的串行接口，用于接收： 来自ACE的报文 同时发送： 给ACE的报文 一一给调制解调器发送的控制信号(RTS)1.2 ZPR的任务 ZPR的任务分为三部分： 计轴（考虑计轴的方向） 一监视硬件的模拟部分 控制串行接口1.2.1 计轴 当一车轮通过两个磁头时，两个S/E-A单元均送出一个轮脉冲，如果两个轮脉冲重叠就计一个轴。轴数根据计轴的方向存入加/减计数器中。如果先从磁头1(SKa)收到轮脉冲，则计数器读数加l，如果先从磁头2(SKb)收到轮脉冲，则计数器读数减1。轴数由10位二进制数表示。如图21所示。 程序中用脉冲滤波器将短于4ms的轮脉冲抑制掉，不予计数，但作为短轮脉冲(WPS)向ACE报告。1.2.2 硬件监视 ZPR监视S/E-A单元模拟电路的运行状况，共三个方面：1）计轴功能是否正常 这是依靠检查每次收到轮脉冲以后是否启动了计数（需要轮脉冲重叠）来确定的。如果连续两次只从一个磁头收到轮脉冲或轴计数器增1之后又立即减l，将发送故障报警信息(DFWa或DFWb)给ACE。如图22所示。 2）接收电压整流值是否符合规定的范围，以便在设备发生故障前就进行维修。 每个S/E-A单元提供一个监视信号CTR，表明由磁头送来的整流接收电压处于调整值的20容差规定范围之内，超出此范围将在状态报文中设置相应的bit，发出漂移告警(DRWa、DRWb)。CTR信号和S/E-A单元上的绿灯点亮相对应。 3）自测（模拟部分、轴计数器、状态位） 根据ACE的要求，ZPR能够进行自测试，测试分为两部分： a模拟部分自测 ZPR降低S/E-A单元的检测阀值，由此产生一个人为的轮脉冲，如果模拟部分工作正常，则ZPR将测到一个轮子，并将测试状态报文(ST报文)中的Aio位置1（即模拟部分完好）。 b将轴计数器和状态位DFWa、DFWb、WPa、WPb和AR（这些状态位存在ZPR的RAM中）的值取反，在随后的测试状态报文(ST报文)中加以检验。 在执行测试之前要检查一下：上次被轮询以后计数值有否改变，或者状态位DFWa/b、WPa/b或AR有否变化，这时不能执行测试，要发送一个正常的状态报文，还要检查RADIMP1和 RADIMP2位(不管是否和轮脉冲有关)，在此场合也不能执行测试任务，要发送一个正常状状态报文。 测试状态报文发送时，将ST位置1。自测完成，将重新读入地址码。1.2.3 串行接口 ZPR的串行接口控制调制解调器的发送，每个EAK中的两个ZPR只设一个调制解调器，通过调制解调器和ACE进行通信。2 ACE与EAK的通信（数据传输） EAK与ACE之间使用两对扭绞线进行全双工数据传输，所有EAK调制解调器的接收器和ACE的发送器并联在命令线上，每个EAK调制解调器的输出将数据提供给两个ZPR。所有EAK调制解调器的发送器并联在状态线上，发送器受两个计算机的控制，ACE调制解调器的接收器也并联在状态线上，在特定的时间内，只有一个EAK调制解调器的发送器被接通，每个UART报文用8bit信息。格式如下： 1个起始位 8个信息位 1个奇校验位 1个停止位 如上所述，1个UART报文由11位构成，整个信息组将以无间歇方式传输，即停止位后紧跟着起始位。两个传输方向速率均为1200bps，因此1个UART报文的持续时间为10ms。命令报文由11个字节组成，最后三个字节作同步。状态报文9个字节，最后1个字节作同步。定时图如下： 被查询的计算机在收到第一个同步字节（第9字节）后就接通发送器，并等待一个预定时间（约19ms）后，开始发送数据，这个间隔防止计算机的状态数据互相干扰。整个命令报文传输时间为101ms，而状态报文的传输时间为82.5ms。 冗余码由下述多项式产生： x7十x6+x3+1 冗余字节在7个信息字节上产生并由7bit组成。因此56位信息组将由汉明距H=4加以保护，ZPR在收到命令报文后，证明CRC校验正确，才能发送状态报文。2.1 命令报文格式bit 7 6 5 4 3 2 1 0SKRKComputer No.字节1100A4A3A2A1A02 I/OMessage number （信息编号）3100000TR410000ACKDFWbACKDFWaACKAR5000011116000011117CRC （循环冗余校核码）0811111111911111111 101111111111表4 命令报文格式2.2 状态报文格式bit 7 6 5 4 3 2 1 0SKRK00字节1100A4A3A2A1A02O/IMessage number （信息编号）3I/OC6C5C4C3C2C1C041C9C8C70ARWPbWPa510WPSbWPSaDFWbDFWaDRWbDRWa6000011AioST7CRC （循环冗余校核码）08111111119表5 状态报文格式2.3 命令、状态报文中的信息符号AX（A0A4 5bit）EAK中ZPR的地址编码，ACE按地址轮询ZPR，只有被轮询到的ZPR才接收ACE发出的命令并产生一个状态报文发回给ACE。ACK AR自动复位确认ACK DFWaACK DFWb 故障告警确认（a、b对应磁头SKa、SKb) Aio 模似部分完好 AR 自动复位 由于供电电压下降，处理器自动复位，并使加减计数器置 0，当下次收到命令报文中的ACK AR时，AR位复位，不再在状态码中出现。 CX(COC9 10bit) 加减计数器的计数值 计数值为1023而增加1轴时变为0，数值为0而减1时变为 1023。 CRC 冗余码 设报文为M(X)，生成多项式为P(x)，将M（X）乘X，再被P（X）除，则得到唯一的商Q（X）和余数R（X），将R（X），加到 XM(