CN114397805B - 一种二取二安全采集输入信号的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二取二安全采集输入信号的方法及***,所述方法为逻辑单元一和逻辑单元二采集信号前自检,然后逻辑单元一和逻辑单元二根据自检结果判断采集电路一和采集电路二的硬件是否故障,若故障,则导向安全报告错误,若无故障,则输出单元输出输入信号,保护电路一和保护电路二分别接收输入信号,然后采集电路一从保护电路一中采集输入信号,采集电路二从保护电路二中采集输入信号。本发明使用自检功能可以检测输入硬件电路故障;使用二取二安全输入***,提高安全输入电路***的安全性;使用多频率脉冲激励动态采集可以提高抗干扰能力;使用可编码的脉冲激励可以实时检测硬件电路故障,保障时效性,又提高了可读性。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通工业控制技术领域,特别涉及一种二取二安全采集输入信号的方法及***。
背景技术
在轨道交通工业控制领域的安全输入***,一般采用固定电平输入采集或者采用1010的固定频率单动态脉冲序列采集的方法,但是这两种采集方式都存在着缺陷,其中固定电平输入采集的缺陷在于:1)当有外部环境产生电磁干扰引入时,会使得固定电平信号产生波动,造成输入***采集到错误的电平信号;2)当采集硬件电路发生故障时,例如信号线路短路或者断路,***无法及时检测到故障和排除故障。采用1010的固定单动态脉冲序列采集的缺陷在于1)所有采集通道采用同一频率的脉冲激励序列,容易受到相邻采集通道的干扰;2)当相邻的采集硬件电路发生黏连、短路、信号耦合串线时,因为采用相同频率的脉冲激励,导致输入通道的信号混乱。在轨道交通列车运行过程中,安全输入***主要用于采集列车客门开关信息、列车停靠位置信息、列车道岔信息、信号灯信息等等,根据这些信息,司机(列控中心)控制启停列车、开关车门、列车运行速度、列车调度等等,如果出现采集信号错误和采集信号混乱的情况时会造成列车控制的错误操作,从而可能会导致列车追尾等重大交通事故的发生,严重威胁着人民生命财产安全。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种二取二安全采集输入信号的方法及***。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种二取二安全采集输入信号的方法,包括以下步骤:
逻辑单元一和逻辑单元二采集信号前自检;
逻辑单元一和逻辑单元二根据自检结果判断采集电路一和采集电路二的硬件是否故障;
若故障,则导向安全报告错误;
若无故障,则输出单元输出输入信号,保护电路一和保护电路二分别接收输入信号,然后采集电路一从保护电路一中采集输入信号,采集电路二从保护电路二中采集输入信号;
逻辑单元一设置采集频率一,然后接收采集电路一采集的输入信号,同时,逻辑单元二设置采集频率二,然后接收采集电路二采集的输入信号;
然后逻辑单元一判断采集频率一是否正确,若错误,则采集电路一的硬件故障;
若正确,则逻辑单元二判断采集频率二是否正确,若错误,则采集电路二的硬件故障;
若正确,则对比逻辑单元一和逻辑单元二接收的输入信号,判断二者是否一致,若一致则输入信号有效,若不一致,则导向安全报告错误。
优选的,所述方法还包括上电前的自检步骤:
逻辑单元一LCU1和逻辑单元LCU2控制自检信号频率ft;
然后逻辑单元一LCU1和逻辑单元LCU2采集自检信号;
判断采集的自检信号是否与自检信号频率ft一致,若一致,则采集电路一和采集电路二的硬件正常;反之,则采集电路一和采集电路二的硬件故障,然后导向安全报告错误。
优选的,所述输入信号为高电平信号。
优选的,判断采集频率一是否正确,包括以下步骤:
逻辑单元一判断采集频率一采集的输入信号是否为对应采集频率一的高电平信号;
若是,则采集频率一正确;
反之,则采集频率一错误。
优选的,判断采集频率二是否正确,包括以下步骤:
逻辑单元二判断采集频率二采集的输入信号是否为对应采集频率二的高电平信号;
若是,则采集频率二正确;
反之,则采集频率二错误。
优选的,所述采集频率一采集后的输入信号和采集频率二采集后的输入信号若均为高电平信号,则采集后的输入信号有效。
优选的,所述逻辑单元一和逻辑单元二用于信号校检判断和信号有效判断。
优选的,所述采集信号前自检,包括以下步骤:
逻辑单元一输出编码激励信息至激励电路一,逻辑单元二输出编码激励信息至激励电路二;
激励电路一将编码激励信息输送至保护电路一,然后被采集电路一采集再输送至逻辑单元一,同时,激励电路二将编码激励信息输送至保护电路二,然后被采集电路二采集再输送至逻辑单元二;
逻辑单元一和逻辑单元二分别对接收的编码激励信息进行解码,若编码激励信息前后不一致,则采集电路一和采集电路二的硬件故障;
若编码激励信息前后一致,则输出单元输出输入信号。
优选的,所述初始编码激励信息包括日期和流水号。
一种二取二安全采集输入信号的***,包括输入单元、逻辑单元一和逻辑单元二;
所述输入单元连接有保护电路一和保护电路二;
所述保护电路一连接有激励电路一和采集电路一;
所述激励电路一和采集电路一均与逻辑单元一连接;
所述保护电路二连接有激励电路二和采集电路二;
所述激励电路二和采集电路二均与逻辑单元二连接;
所述逻辑单元一与逻辑单元二连接。
本发明的有益效果:
1、本发明针对硬件电路发生短路或断路硬件问题,提出一种输入硬件电路自检方法,逻辑单元可控制输出频率为1KHz(不限于1KHz)的24V驱动信号到输入采集端,逻辑单元通过分析采集到1KHz(不限于1KHz)的输入波形的频率和占空比特性一致,可确定输入硬件电路功能正常;
2、本发明针对电磁环境干扰和相邻输入电路的串扰问题,提出一种多频率动态脉冲激励的二取二采集方法,采用2个独立的硬件电路来采集同一个输入信号,逻辑控制单元控制输出不同频率动态脉冲序列采集输入信号,同时保证与相邻的另一输入信号的动态脉冲采集频率不同。
3、本发明针对硬件电路故障、电磁环境干扰和相邻输入电路的串扰问题,提出一种软件编码校验方法,在动态采集脉冲发出之前,由逻辑单元控制输出一段可编码的激励信号,此编码包含时间和流水信息,逻辑单元通过对发送与接收数据对比,既能实时检查硬件故障,保障采集信号的时效性,又可以将编码信息与采集信息组合保存转发,利于查看记录和排查问题。
综上所述,使用自检功能可以检测输入硬件电路故障;使用二取二安全输入***,提高安全输入电路***的安全性;使用多频率脉冲激励动态采集可以提高抗干扰能力;使用可编码的脉冲激励可以实时检测硬件电路故障,保障时效性,又提高了可读性。通过以上方法提高了安全输入***的安全性、可靠性,可用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了基于可编码的多频率动态控制的二取二型安全输入电路***结构图;
图2示出了二取二安全采集输入信号的方法的流程图;
图3示出了安全输入电路***自检流程图;
图4示出了安全输入电路***采集流程图;
图5示出了采集多输入信号结构图;
图6示出了安全输入电路***多频率动态采集时序图;
图7示出了安全输入电路***可编码动态采集时序图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种二取二安全采集输入信号的***,如图1所示,包括输入单元、逻辑单元一和逻辑单元二;
输入单元连接有保护电路一和保护电路二;
保护电路一连接有激励电路一和采集电路一;
激励电路一和采集电路一均与逻辑单元一连接;
保护电路二连接有激励电路二和采集电路二;
激励电路二和采集电路二均与逻辑单元二连接;
逻辑单元一与逻辑单元二连接。
需要说明的是,逻辑单元一与逻辑单元二的结构相同,同理激励电路一与激励电路二、保护电路一与保护电路二以及采集电路一与采集电路二均是相同的。
一种二取二安全采集输入信号的方法,如图2所示,包括以下步骤:
逻辑单元一和逻辑单元二采集信号前自检;
逻辑单元一和逻辑单元二根据自检结果判断采集电路一和采集电路二的硬件是否故障;
若故障,则导向安全报告错误;
若无故障,则输出单元输出输入信号,保护电路一和保护电路二分别接收输入信号,然后采集电路一从保护电路一中采集输入信号,采集电路二从保护电路二中采集输入信号;
逻辑单元一设置采集频率一,然后接收采集电路一采集的输入信号,同时,逻辑单元二设置采集频率二,然后接收采集电路二采集的输入信号;
然后逻辑单元一判断采集频率一是否正确,若错误,则采集电路一的硬件故障;
若正确,则逻辑单元二判断采集频率二是否正确,若错误,则采集电路二的硬件故障;
若正确,则对比逻辑单元一和逻辑单元二接收的输入信号,判断二者是否一致,若一致则输入信号有效,若不一致,则导向安全报告错误。
需要说明的是,上述过程为二取二安全采集输入信号的过程,逻辑单元一和逻辑单元二对各项数据进行二取二对比。
需要进一步说明的是,导向安全指判断输入信号无效为“0”,报告错误指向上位机报错。
进一步地,如图3所示,方法还包括上电前的自检步骤:
逻辑单元一LCU1和逻辑单元LCU2控制自检信号频率ft;
然后逻辑单元一LCU1和逻辑单元LCU2采集自检信号;
判断采集的自检信号是否满足自检信号频率ft,若一致,则采集电路一和采集电路二的硬件正常;反之,则采集电路一和采集电路二的硬件故障,然后导向安全报告错误。
需要说明的是,上述自检过程是在上电时的自检工作,此时需要输出一个自检频率。本安全输入***上电时,逻辑单元输出固定激励脉冲,如1KHZ,通过采集此脉冲,对比输出和采集的信号频率特性的差异以判断硬件电路故障。
需要进一步说明的是,逻辑单元一和二实现控制输出自检脉冲,多频动态激励脉冲、采集编码序列,采集自检信号、输入信号,解码日期流水信息,LCU1与LCU2可实现取二对比通信。
进一步地,输入信号为高电平信号。
进一步地,判断采集频率一是否正确,包括以下步骤:
逻辑单元一判断采集频率一对应的输入信号是否为高电平信号;
若是,则采集频率一正确;
若不是,则采集频率一错误。
需要说明的是,通过采集频率一可以获得其对应的脉冲图。
进一步地,判断采集频率二是否正确,包括以下步骤:
逻辑单元二判断采集频率二采集的输入信号是否为高电平信号;
若是,则采集频率二正确;
若不是,则采集频率二错误。
需要说明的是,通过采集频率二可以获得对应的脉冲图。
进一步地,采集频率一采集后的输入信号和采集频率二采集后的输入信号若均为高电平信号,则采集后的输入信号有效。
进一步地,逻辑单元一和逻辑单元二用于信号校检判断和信号有效判断。
进一步地,采集信号前自检,包括以下步骤:
逻辑单元一输出编码激励信息至激励电路一,逻辑单元二输出编码激励信息至激励电路二;
激励电路一将编码激励信息输送至保护电路一,然后被采集电路一采集再输送至逻辑单元一,同时,激励电路二将编码激励信息输送至保护电路二,然后被采集电路二采集再输送至逻辑单元二;
逻辑单元一和逻辑单元二分别对接收的编码激励信息进行解码,若编码激励信息前后不一致,则采集电路一和采集电路二的硬件故障;
若编码激励信息前后一致,则输出单元输出输入信号。
进一步地,编码激励信息包括日期和流水号。
需要说明的是,采集后的编码激励信息解码后,通过对比初始的编码激励信息和解码后的日期和流水号可以判断采集电路一和采集电路二的硬件是否有故障,若二者一致则说明采集电路一和采集电路二的硬件无故障。
需要说明的是,如图4所示,逻辑单元一和逻辑单元二控制编码信号,然后采集编码信号并进行解码,通过对比信息不一致可以判断硬件电路故障,如果电路没有故障则开始进行外部输入信号采集,具体过程如下:
首先输入单元会输入第一个输入信号,然后逻辑单元一和逻辑单元二分别使用PWM1(1KHz)动态采集频率一和PWM2(2KHz)动态采集频率二采集第一个输入信号,然后判断二者采集后的输入信号是否有效,如果有效就将两个采集后的输入信号是否为高电平,如果是则说明结果有效,采集电路一和采集电路二都是无故障的。
随后逻辑单元一和逻辑单元二分别使用1.2KHz动态激励脉冲和2.2KHz动态激励脉冲采集第一个输入信号,通过取二对比一致判断采集结果有效,其中,若取二对比不一致,则需要导向安全报告错误,依此类推。
需要进一步说明的是,逻辑单元一和逻辑单元使用不同的动态激励脉冲采集输入信号后还需要判断使用的动态激励脉冲是否正确,若正确,则说明采集的输入信号有效,反之,则说明采集电路一或采集电路二有硬件故障。
采集多输入信号结构如图5所示,例如,对于第一次输入信号,第一次两路动态采集频率为1KHz(不限于1KHz)和2KHz(不限于2KHz),第二次两路动态采集频率为1.2KHz(不限于1.2KHz)和2.2KHz(不限于2.2KHz);当逻辑单元采集的2路信号取二对比一致时,输入结果有效,不一致时,输入导向安全侧为“0”。对于第二次输入信号,第一次两路采集频率分别为1.4KHz和 2.4KHz,第二次两路采集频率分别为1.6KHz和2.6KHz,保证相邻的采集通道的动态脉冲采集频率不同,避免发生信号黏连发生。
需要说明的是,多频率动态脉冲采集时序图如图6所示,如果采集结果取二一致,将日期流水编码信息与采集信息组合保存转发,图中,从上至下的脉冲图形依次为输入信号、采集频率一、有效信号一、采集频率二和有效信号二,其中,有效信号一指通过采集频率一采集的输入信号,有效信号二指通过采集频率二采集的输入信号,通过观察有效信号一和有效信号二,可以发现都是具有固定脉冲周期的高电平信号,这种情况就说明两路信号的采集结果一致,采集电路一和采集电路二的硬件无故障。
可编码动态采集时序图如图7所示,左侧区域为编码区,中间区域为有效值区,右侧区域为安全侧区。其中,从上至下的脉冲图形依次为输入信号、采集频率、编码激励信息和有效信号,有效信号的左侧就是编码激励信息的自检结果,中间区域是外部输入信号被采集后的结果,右侧区域表示采集信号的动作结束。
需要说明的是,通过使用二取二电路结构增强了输入***安全性。使用多频率动态脉冲激励采集能有效屏蔽干扰,及时发现输入信号是否有串线问题,增强了输入***的可用性。控制输出及检验编码激励序列,可实现对输入电路的硬件实时检测、时间流水戳校验保证时效性以及增强采集结果的可读性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种二取二安全采集输入信号的方法,其特征在于,包括以下步骤:
逻辑单元一和逻辑单元二采集信号前自检;
逻辑单元一和逻辑单元二根据自检结果判断采集电路一和采集电路二的硬件是否故障;
若故障,则导向安全报告错误;
若无故障,则输出单元输出输入信号,保护电路一和保护电路二分别接收输入信号,然后采集电路一从保护电路一中采集输入信号,采集电路二从保护电路二中采集输入信号;
逻辑单元一设置采集频率一,然后接收采集电路一采集的输入信号,同时,逻辑单元二设置采集频率二,然后接收采集电路二采集的输入信号;
然后逻辑单元一判断采集频率一是否正确,若错误,则采集电路一的硬件故障;
若正确,则逻辑单元二判断采集频率二是否正确,若错误,则采集电路二的硬件故障;
若正确,则对比逻辑单元一和逻辑单元二接收的输入信号,判断二者是否一致,若一致则输入信号有效,若不一致,则导向安全报告错误;
其中,所述输入信号为高电平信号;
其中,判断所述采集频率一是否正确,包括以下步骤:
逻辑单元一判断采集频率一采集的输入信号是否为对应采集频率一的高电平信号;
若是,则采集频率一正确;
反之,则采集频率一错误;
其中,判断所述采集频率二是否正确,包括以下步骤:
逻辑单元二判断采集频率二采集的输入信号是否为对应采集频率二的高电平信号;
若是,则采集频率二正确;
反之,则采集频率二错误;
所述方法还包括上电前的自检步骤:
逻辑单元一和逻辑单元二控制自检信号频率ft;
然后逻辑单元一和逻辑单元二采集自检信号;
判断采集的自检信号是否与自检信号频率ft一致,若一致,则采集电路一和采集电路二的硬件正常;反之,则采集电路一和采集电路二的硬件故障,然后导向安全报告错误。
2.根据权利要求1所述的一种二取二安全采集输入信号的方法,其特征在于,所述采集频率一采集后的输入信号和采集频率二采集后的输入信号若均为高电平信号,则采集后的输入信号有效。
3.根据权利要求1所述的一种二取二安全采集输入信号的方法,其特征在于,所述逻辑单元一和逻辑单元二用于信号校检判断和信号有效判断。
4.根据权利要求1所述的一种二取二安全采集输入信号的方法,其特征在于,所述采集信号前自检,包括以下步骤:
逻辑单元一输出编码激励信息至激励电路一,逻辑单元二输出编码激励信息至激励电路二;
激励电路一将编码激励信息输送至保护电路一,然后被采集电路一采集再输送至逻辑单元一,同时,激励电路二将编码激励信息输送至保护电路二,然后被采集电路二采集再输送至逻辑单元二;
逻辑单元一和逻辑单元二分别对接收的编码激励信息进行解码,若编码激励信息前后不一致,则采集电路一和采集电路二的硬件故障;
若编码激励信息前后一致,则输出单元输出输入信号。
5.根据权利要求4所述的一种二取二安全采集输入信号的方法,其特征在于,所述编码激励信息包括日期和流水号。
6.一种实现如权利要求1-5任一所述的二取二安全采集输入信号的方法的***,其特征在于,包括输入单元、逻辑单元一和逻辑单元二;
所述输入单元连接有保护电路一和保护电路二;
所述保护电路一连接有激励电路一和采集电路一;
所述激励电路一和采集电路一均与逻辑单元一连接;
所述保护电路二连接有激励电路二和采集电路二;
所述激励电路二和采集电路二均与逻辑单元二连接;
所述逻辑单元一与逻辑单元二连接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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