计算机联锁

第第三三章章计计算算机机联联锁锁系系统统的的技技术术基基础础第第一一节节计计算算机机联联锁锁系系统统所所用用的的计计算算机机一一、、计计算算机机实实时时控控制制系系统统实实时时控控制制系系统统：：是是指指在在限限定定的的时时间间内内对对外外来来事事件件能能够够作作出出反反应应的的系系统统。。实实时时工工业业控控制制计计算算机机系系统统的的主主要要特特点点有有：：①①、、实实时时性性强强；；②②、、具具有有充充分分的的过过程程输输入入和和过过程程输输出出能能力力；；③③、、具具有有通通信信和和联联网网能能力力；；④④、、高高可可靠靠性性；；⑤⑤、、可可维维护护性性；；⑥⑥、、标标准准化化、、系系列列化化；；⑦⑦、、模模块块化化。。此此外外，，需需要要尽尽可可能能封封闭闭的的系系统统开开发发环环境境、、良良好好的的产产品品质质量量保保障障体体系系和和服服务务保保障障体体系系。。一一般般要要求求允允许许工工作作环环境境比比较较恶恶劣劣，，如如::温温度度高高、、湿湿度度大大、、抗抗冲冲击击、、震震动动性性强强等等。。((一一))、、工工业业控控制制计计算算机机构构成成11、、硬硬件件系系统统（（11））、、主主机机（（22））、、总总线线（（33））、、人人机机接接口口（（44））、、系系统统支支持持功功能能（（55））、、磁磁盘盘系系统统（（66））、、输输入入//输输出出通通道道((二二))、、软软件件系系统统计计算算机机联联锁锁系系统统的的软软件件类类型型：：系系统统软软件件应应用用软软件件支支持持软软件件系系统统软软件件主主要要用用来来管管理理、、控控制制和和维维护护整整个个计计算算机机系系统统的的硬硬件件资资源源和和软软件件资资源源的的程程序序集集合合，，并并有有监监视视服服务务，，使使系系统统资资源源得得到到合合理理调调度度，，确确保保高高效效运运行行。。应应用用软软件件是是根根据据任任务务需需要要所所编编制制的的各各种种程程序序。。它它包包括括过过程程输输入入程程序序、、过过程程控控制制程程序序、、过过程程输输出出程程序序、、人人机机接接口口程程序序、、打打印印显显示示程程序序和和公公共共子子程程序序等等，，如如联联锁锁程程序序。。三三、、总总线线11、、总总线线的的基基本本概概念念计计算算机机系系统统硬硬件件的的各各部部分分之之间间的的互互连连方方式式有有两两种种：：分分散散连连接接；；总总线线连连接接。。总总线线：：是是一一组组公公共共信信号号线线的的集集合合，，是是一一种种在在多多个个模模块块（（设设备备和和子子系系统统））之之间间传传送送信信息息的的公公共共通通路路，，总总线线分分：：内内部部总总线线；；外外部部总总线线。。内内部部总总线线是是工工业业控控制制计计算算机机内内部部各各组组成成部部分分进进行行信信息息传传送送的的公公共共通通道道。。外外部部总总线线是是工工业业控控制制计计算算机机与与其其它它计计算算机机和和智智能能设设备备进进行行信信息息传传送送的的公公共共通通道道。。总总线线标标准准：：所所谓谓总总线线标标准准，，可可视视为为系系统统与与各各模模块块之之间间、、模模块块与与模模块块之之间间的的一一个个互互连连的的标标准准界界面面。。33、、总总线线的的分分类类按按照照总总线线的的规规模模、、用用途途及及应应用用场场合合的的不不同同，，计计算算机机总总线线可可分分为为三三类类：：系系统统总总线线、、通通信信总总线线、、现现场场总总线线。。⑴⑴、、系系统统总总线线（（内内部部总总线线））系系统统总总线线又又称称为为““内内总总线线””或或““板板级级总总线线””，，是是测测控控系系统统用用计计算算机机和和通通用用微微型型计计算算机机所所特特有有的的总总线线，，⑵⑵、、通通信信总总线线通通信信总总线线又又称称““外外总总线线””，，是是微微型型系系统统之之间间或或微微型型系系统统与与其其它它系系统统之之间间（（仪仪表表、、仪仪器器、、控控制制装装置置））之之间间信信息息传传输输的的通通路路。。通通信信总总线线一一般般分分为为并并行行通通信信总总线线和和串串行行通通信信总总线线。。①①、、并并行行通通信信总总线线在在通通信信传传送送中中，，每每次次同同时时传传送送一一个个数数据据字字节节（（11BByyttee，，88bbiitt))的的信信息息,,所所以以传传送送速速度度高高，，适适用用于于短短距距离离（（数数十十米米））的的快快速速传传输输。。IIEEEEEE448888总总线线就就是是并并行行通通信信总总线线。。②②、、串串行行通通信信总总线线在在通通信信传传送送中中，，每每次次传传送送一一个个比比特特（（11bbiitt))的的信信息息,,所所以以传传送送速速度度低低。。但但是是使使用用的的导导线线或或电电缆缆数数量量少少，，甚甚至至仅仅用用一一对对双双绞绞线线就就可可以以传传送送，，成成本本低低。。适适用用于于较较远远距距离离的的传传输输。。EEIIAA的的RRSS--223322CC标标准准等等就就是是串串行行通通信信总总线线标标准准。。⑶⑶现现场场总总线线（（局局部部网网络络））系系统统中中所所有有微微机机通通过过各各自自的的网网络络接接口口板板直直接接挂挂到到局局域域网网上上，，网网络络接接口口板板一一般般插插在在计计算算机机的的扩扩展展槽槽内内，，主主要要功功能能是是将将并并行行数数据据转转换换成成串串行行数数据据流流，，送送往往发发送送端端，，而而接接收收端端又又将将串串行行数数据据流流转转为为并并行行数数据据，，继继而而进进入入计计算算机机内内部部总总线线。。现现场场总总线线只只具具有有简简化化的的网网络络结结构构，，是是一一种种开开放放式式的的实实时时系系统统。。这这种种网网络络结结构构简简单单，，价价格格低低廉廉，，而而性性能能不不错错。。它它应应用用在在生生产产现现场场，，在在微微机机化化测测量量控控制制设设备备之之间间实实现现双双向向串串行行多多节节点点数数字字通通信信的的系系统统。。目目前前较较流流行行的的现现场场总总线线有有五五种种：：控控制制器器局局域域网网CCAANN（（CCoonnttrroolllleerrAArreeaaNNeettwwoorrkk））、、PPRROOFFIIBBUUSS、、LLoonnWWoorrkkss、、HHAARRTT、、FFFF。。CCAANN：：也也叫叫控控制制器器局局域域网网最最早早由由德德国国BBoosscchh公公司司推推出出，，是是用用于于汽汽车车内内部部测测量量与与执执行行部部件件之之间间的的数数据据通通信信协协议议。。其其总总线线规规范范已已被被IISSOO国国际际标标准准化化组组织织制制定定为为国国际际标标准准，，并并广广泛泛应应用用于于离离散散控控制制领领域域。。它它也也是是基基于于OOSSII模模型型，，但但进进行行了了优优化化，，采采用用了了OOSSII模模型型的的物物理理层层、、数数据据链链路路层层和和应应用用层层，，提提高高了了实实时时性性。。其其节节点点设设有有优优先先级级，，支支持持点点对对点点、、一一点点对对多多点点以以及及广广播播模模式式通通信信。。各各节节点点可可随随时时发发送送信信息息。。传传输输介介质质为为双双绞绞线线，，通通信信速速率率与与总总线线长长度度有有关关。。CCAANN总总线线采采用用短短消消息息报报文文，，每每一一幀幀有有效效字字节节数数为为88个个；；当当节节点点出出错错时时，，可可自自动动关关闭闭，，抗抗干干扰扰能能力力强强，，可可靠靠性性高高。。四四、、通通道道接接口口通通道道：：计计算算机机联联锁锁内内部部之之间间或或联联锁锁内内部部与与外外部部设设备备进进行行信信息息数数据据交交换换的的通通信信线线路路。。接接口口：：计计算算机机联联锁锁内内部部之之间间或或联联锁锁内内部部与与外外部部设设备备开开关关量量采采集集或或驱驱动动的的接接口口。。，，输输入入通通道道用用于于监监控控对对象象状状态态信信息息的的采采集集，，输输出出通通道道用用于于控控制制命命令令的的输输出出与与驱驱动动。。外外部部设设备备与与主主机机的的连连接接还还必必须须解解决决两两者者之之间间的的工工作作速速度度匹匹配配，，通通信信联联络络以以及及必必要要时时实实现现数数据据的的串串//并并或或并并//串串转转换换等等问问题题。。解解决决以以上上这这些些问问题题的的逻逻辑辑部部件件（（电电路路））简简称称为为接接口口。。11、、通通道道与与接接口口（（下下面面统统称称为为接接口口））的的分分类类::♣♣按按功功能能来来分分：：人人机机接接口口：：用用于于连连接接人人机机对对话话设设备备；；开开关关量量输输入入//输输出出接接口口：：用用于于连连接接监监控控对对象象；；串串行行通通信信接接口口：：用用于于主主机机与与其其它它系系统统或或多多机机系系统统间间通通信信。。♣♣按按所所传传输输的的信信息息是是否否涉涉及及行行车车安安全全来来分分::通通用用接接口口；；故故障障——安安全全接接口口。。人人机机接接口口由由于于所所传传送送的的操操作作信信息息和和表表示示信信息息均均是是非非安安全全性性的的，，。。串串行行通通信信接接口口不不论论是是传传输输安安全全数数据据还还是是传传输输非非安安全全性性数数据据，，由由于于可可用用编编码码中中的的差差错错控控制制技技术术发发现现数数据据是是否否因因故故障障而而发发生生错错误误，，从从而而可可用用检检错错的的方方法法使使系系统统的的输输出出不不会会产产出出危危险险侧侧信信息息。。因因此此，，也也可可用用通通用用的的标标准准串串行行接接口口电电路路。。对对于于传传输输状状态态信信息息和和控控制制命命令令这这类类安安全全数数据据的的过过程程输输入入//输输出出接接口口来来说说，，由由于于通通信信的的接接口口芯芯片片不不具具有有故故障障——安安全全性性能能，，，，就就不不能能简简单单的的采采用用通通用用接接口口电电路路，，而而需需要要在在通通用用接接口口的的基基础础上上附附加加安安全全电电路路和和检检测测电电路路，，以以保保证证当当前前用用接接口口发发生生故故障障时时，，传传输输的的信信息息必必然然导导向向安安全全侧侧。。22、、通通道道接接口口的的结结构构形形式式在在计计算算机机联联锁锁系系统统中中，，通通道道接接口口有有::串串行行接接口口方方式式并并行行接接口口方方式式串串行行接接口口方方式式中中，，串串行行通通道道经经常常使使用用串串行行通通道道接接口口。。两两个个设设备备的的串串行行连连接接是是通通过过各各种种标标准准的的通通信信接接口口实实现现的的。。如如：：在在TTYYJJLL--IIII系系统统中中，，监监控控机机与与数数字字化化仪仪及及联联锁锁机机之之间间采采用用两两个个RRSS--223322CC接接口口，，联联锁锁机机和和执执表表机机之之间间采采用用RRSS--448855接接口口，，联联锁锁机机主主机机和和备备机机之之间间采采用用RRSS--442222接接口口。。并并行行接接口口方方式式中中，，系系统统间间通通道道应应有有总总线线缓缓冲冲电电路路和和握握手手线线，，由由握握手手线线确确定定总总线线控控制制权权，，在在某某一一时时刻刻，，控控制制权权只只能能属属于于一一个个系系统统，，这这个个系系统统可可以以对对缓缓冲冲区区进进行行读读、、写写操操作作。。这这种种并并行行总总线线双双机机系系统统接接口口通通道道比比较较复复杂杂，，不不能能实实现现远远距距离离通通信信，，一一般般都都是是构构成成一一个个紧紧密密的的双双机机系系统统，，常常常常共共享享一一些些硬硬件件资资源源，，如如RRAAMM存存储储器器共共享享系系统统等等。。其其优优点点是是通通信信速速度度快快。。22、、串串行行通通信信接接口口⑴⑴、、RRSS--223322CC接接口口RRSS--223322CC接接口口是是美美国国电电子子工工业业