亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        簡統(tǒng)化微機(jī)柜設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

        2022-03-24 02:34:46戴仁德劉曉柔
        長沙大學(xué)學(xué)報 2022年2期
        關(guān)鍵詞:微機(jī)功能模塊插件

        戴仁德,劉曉柔

        (1.湖南中大設(shè)計(jì)院有限公司,湖南 長沙 410018;2.長沙學(xué)院審計(jì)處,湖南 長沙 410022)

        隨著各個時期電子元器件的發(fā)展,以及新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn),韶山系列交直傳動電力機(jī)車控制技術(shù)經(jīng)歷了純模擬電路控制、數(shù)模電路混合控制、引進(jìn)微機(jī)系統(tǒng)控制,以及后來的電子元器件表貼新工藝改進(jìn)四個階段[1]。我國交直傳動電力機(jī)車控制領(lǐng)域存在多種模式的控制裝置,這給產(chǎn)品的生產(chǎn)及運(yùn)用維護(hù)帶來了諸多不便。而在鐵路跨越式發(fā)展新思路下,鐵道裝備技術(shù)面臨“四化”(即“標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、信息化”)的新要求,將交直傳動電力機(jī)車控制裝置簡統(tǒng)化為一種通用產(chǎn)品已成為必然趨勢。

        TPY 型簡統(tǒng)化微機(jī)柜是研究人員對幾代交直機(jī)車控制系統(tǒng)(包括引進(jìn)的控制系統(tǒng))進(jìn)行歸納總結(jié)并取長補(bǔ)短后,采用當(dāng)前高性能器件、新的控制技術(shù)自主研發(fā)的交直機(jī)車控制裝置,完全滿足當(dāng)前對鐵道裝備技術(shù)提出的“四化”要求,也能滿足用戶多樣化需求。

        1 簡統(tǒng)化微機(jī)柜設(shè)計(jì)思路

        TPY 簡統(tǒng)化微機(jī)控制柜作為原電子柜與微機(jī)柜的技術(shù)升級產(chǎn)品,其安裝尺寸和原控制柜保持一致,對外接口兼容,保證了整柜的互換性。插件箱模塊做到硬件通用,并采用A、B 兩組完全相同的模塊進(jìn)行冷備份,其配置的資源可以滿足所有交直型電力機(jī)車控制的需要。

        TPY 系列簡統(tǒng)化微機(jī)控制柜由機(jī)車控制板、數(shù)字IO 板、脈沖分配板、轉(zhuǎn)換控制板、記錄診斷板、背板等部分組成。其中機(jī)車控制板為核心控制模塊,采用了DSP+ARM 雙CPU 架構(gòu),由DSP 管理系統(tǒng)總線及機(jī)車控制功能,ARM 處理器管理機(jī)車狀態(tài)信息的記錄、診斷、數(shù)據(jù)通信與轉(zhuǎn)儲等,板內(nèi)邏輯及外圍信號的采集與預(yù)處理由FPGA 控制管理并行完成。而將相對較獨(dú)立且僅為部分交直傳動電力機(jī)車所選用的功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)歸為可選功能模塊。

        TPY 簡統(tǒng)化微機(jī)控制系統(tǒng)如圖1 所示,其系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)采用分層與模塊化的設(shè)計(jì)理念,由平臺的底層軟件完成信號的采集與預(yù)處理、系統(tǒng)總線與時序管理等,在此基礎(chǔ)上按具體車型的控制需求開發(fā)相應(yīng)的控制功能模塊,最終構(gòu)成應(yīng)用軟件系統(tǒng)。

        圖1 簡統(tǒng)化微機(jī)控制系統(tǒng)

        1.1 機(jī)車控制板

        機(jī)車控制板選用通用型6U 標(biāo)準(zhǔn)插件,通過AMS 總線與系統(tǒng)連接,是TES06 微機(jī)控制系統(tǒng)平臺的基本硬件之一。機(jī)車控制插件作為一個交直機(jī)車控制系統(tǒng)的核心功能模塊,基于基本的軟硬件平臺,通過訪問本板及系統(tǒng)中外圍資源,可方便實(shí)現(xiàn)交直機(jī)車控制系統(tǒng)、LCU 控制系統(tǒng)以及與外部系統(tǒng)通信等功能,主要包括以下部分:

        (1)44 路模擬量輸入:其中有1 路用于AD 芯片自檢,1 路用來配合DA 芯片的自檢,輸入幅值為-10~+10V,采用200μs 的采樣周期,即對應(yīng)工頻信號每個周期100 個采樣點(diǎn)。

        (2)12 路模擬量輸出:輸出幅值-10~+10V,周期為1ms。

        (3)4 路RS485 通信口:以FPGA 實(shí)現(xiàn)4 路RS485 串行接口。

        (4)1 路CAN 口:ARM 本身提供CAN 總線接口,通過光電隔離后送CAN 接口芯片。

        (5)1 路以太網(wǎng)口:符合IEEE802.3/802.U-100Base-Tx/10Base-T 規(guī)范,可作為外部網(wǎng)絡(luò)接口或用于調(diào)試、故障數(shù)據(jù)下載等。

        (6)1 路USB 高速從口:符合USB2.0 規(guī)格,并支持USB OTG(On-The-Go)外設(shè)功能,具有OTG 外設(shè)的對話請求協(xié)議(Session Request Protocol,SRP)功能,還可以直接連接到OTG雙重角色設(shè)備上,這種高速的USB 接口可實(shí)現(xiàn)與PC 連接,具備高達(dá)480Mbit/s 的傳輸速率,使在線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)波形監(jiān)測。

        (7)1 路USB 全速OTG 口:OTG 控制器完全兼容USB2.0 及OTG Supplement 1.0 協(xié)議,主機(jī)和設(shè)備控制器兼容USB2.0 協(xié)議,并支持12Mbit/s 的全速傳輸和1.5Mbit/s 的低速傳輸,通過U 盤可以從ARM 控制器轉(zhuǎn)儲重要的運(yùn)行數(shù)據(jù),同時也可以從U 盤讀取數(shù)據(jù)修改系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)或加載DSP 的運(yùn)行程序。

        (8)6 路速度信號輸入:峰值為0~10V 的方波,頻率范圍為0~4.244kHz,即0~300km/h,輸出值單位為0.01km/h。(9)IEEE796 多總線接口(電氣)以及較全面的信號指示功能。

        1.2 數(shù)字IO 板

        數(shù)字IO 插件通過多總線與機(jī)車控制插件交換信息,多總線接口即用于完成這一功能。該部分功能邏輯由可編程邏輯器件CPLD 完成。主要實(shí)現(xiàn)功能如下:

        (1)機(jī)車控制插件通過總線發(fā)送對應(yīng)地址信號,讀取數(shù)字IO 插件的接口狀態(tài)信號,數(shù)字IO 插件接口邏輯器件CPLD 完成地址譯碼,選中該插件及對應(yīng)通道組合,在讀取等控制信號的配合下取得外部數(shù)字量信號。

        (2)機(jī)車控制插件通過總線發(fā)送對應(yīng)地址信號,將數(shù)字信號寫入到數(shù)字IO 插件的外部輸出通道,數(shù)字IO 插件接口邏輯器件CPLD 完成地址譯碼,選中對應(yīng)輸出通道組合,完成寫入及信號調(diào)制等功能。

        1.3 轉(zhuǎn)換控制板

        轉(zhuǎn)換控制插件是通用型6U 標(biāo)準(zhǔn)插件,主要實(shí)現(xiàn)功能如下:

        (1)提供14 路信號的轉(zhuǎn)換功能。

        (2)具備10 路反饋信號的采樣功能,提供給控制系統(tǒng)調(diào)整及A/D 變換后進(jìn)行控制運(yùn)算。

        (3)具有9 路反饋采樣信號的調(diào)整與取最值功能。

        (4)具有電源信號的轉(zhuǎn)換與分配、短路智能保護(hù)等功能。

        1.4 脈沖分配板

        脈沖分配插件主要包括AD 采樣電路、脈沖驅(qū)動轉(zhuǎn)換電路、與AMS 總線的接口電路、電源子系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)電路。

        脈沖分配插件是通用型6U 標(biāo)準(zhǔn)插件,主要是作為AMS 總線與系統(tǒng)的接口。主要實(shí)現(xiàn)功能包括:2 路50Hz、8V 峰值的正弦波網(wǎng)壓;AMS-Bus 中的總線讀、總線寫、多路地址選擇、總線復(fù)位、12 位雙向數(shù)據(jù)總線;10 路并列獨(dú)立脈沖輸出;1 路解調(diào)輸入、1 路調(diào)制輸出。

        2 簡統(tǒng)化微機(jī)柜設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

        簡統(tǒng)化微機(jī)柜在提高系統(tǒng)的可靠性方面進(jìn)行了一些改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

        2.1 系統(tǒng)采用完全相同的A、B 兩組進(jìn)行冷備份冗余,提高可靠性

        在設(shè)計(jì)規(guī)劃時,文章將一些可選功能模塊或擴(kuò)展功能模塊與主傳動系統(tǒng)的控制模塊分開,使A、B兩組控制模塊完全集成在一個插件箱中,系統(tǒng)布置更加緊湊、合理,柜體布線及插件箱布線相比原控制柜減少許多,可靠性提高。

        2.2 插件箱布線的工藝改進(jìn)

        插件箱插件間連線采用PCB 母板,取消原繞接布線,解決由于機(jī)車提速震動加劇和布線密度增加造成的繞接線破損以及散熱不良導(dǎo)致的故障問題[2],同時改人工繞接布線提升了機(jī)器的生產(chǎn)效率和減少了出錯率。

        2.3 機(jī)車控制核心模塊優(yōu)化設(shè)計(jì)提高可靠性

        機(jī)車控制插件采用ARM、DSP、FPGA 等最先進(jìn)技術(shù)組成取代原80186 微機(jī)構(gòu)成的MICAS 系統(tǒng),解決系統(tǒng)陳舊和系統(tǒng)死機(jī)問題,提高可靠性。此外采用FPGA 專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集,ARM 處理器負(fù)責(zé)處理記錄、診斷、通信與轉(zhuǎn)儲等工作,使系統(tǒng)真正具備實(shí)現(xiàn)信息化的數(shù)字基礎(chǔ)。

        2.4 脈沖形成與分配模塊的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

        (1)優(yōu)化程序設(shè)計(jì)。完善了上層通信部分程序;修改了同步信號正負(fù)半波檢測程序,加入了濾波環(huán)節(jié);脈沖輸出加入了濾波環(huán)節(jié);加入了網(wǎng)壓過零保護(hù)區(qū)域與同步信號正負(fù)半波不同步的區(qū)域保護(hù)。

        (2)優(yōu)化了硬件設(shè)計(jì)。24V 輸入點(diǎn)加入濾波電容,加強(qiáng)脈沖放大部分抗干擾能力,避免升降弓對脈沖放大部分的影響;修改脈沖放大的部分弱電壓信號走線,并加強(qiáng)了該部分信號的驅(qū)動;修改了脈沖分配部分網(wǎng)壓信號濾波部分電容器件的參數(shù),減少濾波參數(shù)的分散性。

        這樣的設(shè)計(jì)簡化了電路,提高了抗干擾性,解決原有系統(tǒng)可能存在的由于誤脈沖輸出導(dǎo)致的機(jī)車竄車等故障[3]。

        2.5 對調(diào)制解調(diào)功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)

        研究用硬件編程的方式實(shí)現(xiàn)對調(diào)制解調(diào)功能模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì),簡化了電路,并保證了功放管開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)的功放管同時導(dǎo)通,造成的110V 電源的短路故障。

        2.6 防空轉(zhuǎn)、防滑控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        由于主控系統(tǒng)采用了DSP、FPGA 等高性能的核心處理器和可編程邏輯器件,替代原80186微機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)[4],提高了數(shù)據(jù)處理速度,保證了防空轉(zhuǎn)、防滑控制系統(tǒng)的實(shí)時性。結(jié)合原有防空轉(zhuǎn)、防滑控制系統(tǒng)在運(yùn)用中出現(xiàn)的一些問題,文章從軟件上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),更好地發(fā)揮防空轉(zhuǎn)、防滑控制系統(tǒng)的作用,提升了機(jī)車在復(fù)雜線路條件下的黏著利用。

        2.7 新型功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        新型功率因數(shù)補(bǔ)償控制插件選用了高性能的ARM 微控制器作為核心處理器,對機(jī)車原邊電壓、電流進(jìn)行采樣,通過專用電能計(jì)量芯片實(shí)現(xiàn)無功含量計(jì)算,實(shí)現(xiàn)對機(jī)車無功補(bǔ)償?shù)母咚賹?shí)時、可靠安全控制,并從軟件上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),解決原有的一些問題,同時實(shí)現(xiàn)功補(bǔ)裝置的信息化。此外,脈沖放大電路借用了主傳動控制系統(tǒng)的脈沖放大創(chuàng)新電路,可靠性及抗干擾性提高。

        2.8 新增或完善的部分功能

        研究對系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行了新增或完善,具體如下:

        (1)完善自檢及部分故障診斷、故障導(dǎo)向等功能,更具有實(shí)用性。

        (2)從根本上解決現(xiàn)有機(jī)車電子柜/微機(jī)柜運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問題,如竄車、微機(jī)柜電流不平衡、一些故障信號誤顯示、調(diào)制解調(diào)限流電阻易燒損等[5]。

        (3)采用完全相同的A、B 兩組冷備份冗余方式進(jìn)行冗余,交叉重聯(lián)問題能得到徹底解決。

        (4)增加蓄電池電壓的饋電檢測功能,并在顯示屏進(jìn)行提示。

        (5)對原采用模擬型電子柜的機(jī)車,增加司機(jī)室顯示屏,實(shí)現(xiàn)對輪徑設(shè)置、信號顯示等功能。

        (6)在增加外部信號的情況下,預(yù)留了防逆電、輪沿噴油、蓄電池電壓過壓檢測等功能。

        (7)預(yù)留了網(wǎng)絡(luò)車所需要的MVB 模塊接口。

        3 簡統(tǒng)化微機(jī)柜特點(diǎn)

        3.1 簡統(tǒng)化、模塊化、系列化特點(diǎn)

        在簡統(tǒng)化微機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)中,為貫徹好簡統(tǒng)化、模塊化、系列化的設(shè)計(jì)思想,文章在設(shè)計(jì)中充分總結(jié)了原電子柜/微機(jī)柜的設(shè)計(jì)長處,在功能模塊進(jìn)一步合并簡化與通用的基礎(chǔ)上進(jìn)行了規(guī)劃。

        控制裝置仍采用柜體結(jié)構(gòu)形式,包含兩個標(biāo)準(zhǔn)的84R 插件箱。在簡統(tǒng)化微機(jī)控制柜設(shè)計(jì)開發(fā)之前,所有模式的控制柜均沒有將主傳動系統(tǒng)的控制模塊與其他可選或擴(kuò)展功能模塊(如功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)、供電控制模塊等)嚴(yán)格分開[6]。在設(shè)計(jì)簡統(tǒng)化微機(jī)控制柜時,對其功能模塊進(jìn)行了重新整合,將兩組主傳動系統(tǒng)控制模塊集成在一個插件箱中,而功能相對獨(dú)立的其他可選或擴(kuò)展功能模塊則集成在另一個插件箱中,這樣插件箱模塊做到了硬件完全通用。插件布局如圖2 所示。

        圖2 簡統(tǒng)化微機(jī)控制插件布局

        在插件模塊方面,除通用的開關(guān)電源模塊以外,數(shù)?;旌峡刂菩偷碾娮庸窆舶?0 多種插件模塊,微機(jī)柜包括14 種模塊[7],SMT 電子柜包括16 種模塊。而簡統(tǒng)化微機(jī)控制則僅設(shè)計(jì)了機(jī)車控制、數(shù)字入出、脈沖分配、轉(zhuǎn)換控制4 個主要模塊,以及功補(bǔ)控制、記錄診斷2 個可選模塊。

        在設(shè)計(jì)完成各模塊的基礎(chǔ)上,依據(jù)各車型對控制的具體要求,文章開發(fā)了相應(yīng)車型的應(yīng)用軟件,形成了系列通用微機(jī)控制柜(見表1)。

        表1 簡統(tǒng)化微機(jī)控制柜系列

        續(xù)表

        3.2 信息化特點(diǎn)

        電力機(jī)車的運(yùn)行條件惡劣,用戶需要在機(jī)車運(yùn)行的不同工作狀態(tài)下進(jìn)行參數(shù)配置(包括調(diào)節(jié)機(jī)車的PI 參數(shù)),相當(dāng)不方便。而以往調(diào)節(jié)PI 參數(shù)都是根據(jù)示波器觀察調(diào)節(jié)效果,以此來修改機(jī)車控制程序中PI 參數(shù)值,這意味著每次改動都需要修改控制程序,大大降低了機(jī)車控制裝置的可靠性,參數(shù)調(diào)節(jié)周期較長[8]。

        機(jī)車在線運(yùn)行時,攜帶多臺示波器或者采用數(shù)據(jù)采集觀察監(jiān)測機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)信號的方法基本不可行,雖然司機(jī)室的顯示屏上能夠看到一些利用通信傳輸上來的機(jī)車的狀態(tài)信號和故障條目,但是這些信息只能每隔64ms 傳輸一次,因此數(shù)據(jù)信息的實(shí)時性較差,不能準(zhǔn)確反應(yīng)和捕捉機(jī)車的瞬態(tài)隱性故障。

        為適應(yīng)鐵路裝備信息化的需求,文章在TPY系列簡統(tǒng)化微機(jī)控制裝置的開發(fā)中,結(jié)合車載信息處理系統(tǒng)的特點(diǎn),在機(jī)車控制模塊與記錄診斷模塊上,對數(shù)據(jù)通信接口進(jìn)行了豐富。新系統(tǒng)同時具備RS485、USB 主從、MVB、工業(yè)以太網(wǎng)等多種通信接口,拓展信息化的各種功能。

        機(jī)車控制插件具備實(shí)時狀態(tài)監(jiān)視與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),不論是機(jī)車的出廠調(diào)試,還是在線運(yùn)行[9],都可以方便地通過此系統(tǒng)全面、長時間地監(jiān)測及記錄機(jī)車運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息(包括機(jī)車運(yùn)行的一些關(guān)鍵中間變量),并利用其存儲的豐富數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)回放方式仔細(xì)分析機(jī)車的瞬態(tài)隱性故障,提升調(diào)試及監(jiān)測水平,提高工作效率。機(jī)車控制插件通過共用數(shù)據(jù)采集模塊,而將控制功能模塊與數(shù)據(jù)傳輸功能模塊分離,能提高機(jī)車運(yùn)行的安全性、可靠性;并具有在線參數(shù)調(diào)節(jié)功能,能在惡劣的運(yùn)行環(huán)境下實(shí)現(xiàn)在線參數(shù)調(diào)試、監(jiān)視,大大縮短調(diào)試周期,減小工作量。

        4 結(jié)語

        設(shè)計(jì)TPY 新型簡統(tǒng)化微機(jī)控制柜是低成本快速響應(yīng)市場要求的一項(xiàng)有效舉措,這必將減少電力機(jī)車控制裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)的周期和備件的數(shù)量,提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,并且方便現(xiàn)場管理、節(jié)約維修成本。在批量推廣后,其必將給生產(chǎn)、檢修和運(yùn)行管理帶來如備件種類數(shù)量減少、機(jī)車檢修與運(yùn)行履歷信息管理自動化等諸多便利,因此具有良好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。

        猜你喜歡
        微機(jī)功能模塊插件
        自編插件完善App Inventor與樂高機(jī)器人通信
        電子制作(2019年22期)2020-01-14 03:16:34
        Fuzzy Search for Multiple Chinese Keywords in Cloud Environment
        基于ASP.NET標(biāo)準(zhǔn)的采購管理系統(tǒng)研究
        電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的抗干擾措施
        輸電線路附著物測算系統(tǒng)測算功能模塊的研究
        M市石油裝備公服平臺網(wǎng)站主要功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        石油知識(2016年2期)2016-02-28 16:20:16
        MapWindowGIS插件機(jī)制及應(yīng)用
        功能模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究
        基于Revit MEP的插件制作探討
        新型微機(jī)可控頂控制系統(tǒng)原理及現(xiàn)狀
        国产成人美涵人妖视频在线观看 | 亚洲精品98中文字幕| 亚洲熟妇无码久久精品| 麻麻张开腿让我爽了一夜| 国产无线乱码一区二三区| 国产三级视频一区二区| 男女主共患难日久生情的古言| 女的扒开尿口让男人桶30分钟| 精品久久无码中文字幕| 亚洲高清一区二区三区在线观看| 成人大片免费在线观看视频| 特黄大片又粗又大又暴| 日韩一欧美内射在线观看| 中文字幕日本熟妇少妇| 中美日韩在线一区黄色大片| 人妻 日韩 欧美 综合 制服| 精品人妻少妇一区二区不卡| 蜜桃av噜噜一区二区三区香| 中文字幕一区在线直播| 天天做天天爱天天综合网2021| 欧美日韩精品乱国产| 中文字幕视频二区三区| 欧美又大粗又爽又黄大片视频| 亚洲av国产精品色午夜洪2 | 好爽要高潮了在线观看| 免费一区二区高清不卡av| 色 综合 欧美 亚洲 国产| 国产爆乳无码一区二区在线| 亚洲av日韩av天堂久久不卡| 精品无码久久久久久久久| 精品国产乱码久久久软件下载| 国产三级视频在线观看视主播| 国产三级精品av在线| 亚洲精品国产美女久久久| 欧美午夜精品久久久久久浪潮| 国产色婷亚洲99精品av网站| 国产精品视频永久免费播放| 日本午夜免费福利视频| 尤物蜜芽福利国产污在线观看| 亚洲免费女女在线视频网站| 高清不卡一区二区三区|