專利名稱：列車試風(fēng)試驗的多微機測控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢驗列車制動系統(tǒng)性能的列車試風(fēng)試驗裝置中的測控系統(tǒng)，它是實現(xiàn)試風(fēng)試驗完全自動化和保證測量控制精度的關(guān)鍵部分。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的列車試風(fēng)試驗裝置中的測控系統(tǒng)主要由微機控制系統(tǒng)和無線遙控系統(tǒng)組成。微機控制系統(tǒng)由試驗中心的計算機插上各種接口板卡構(gòu)成，該系統(tǒng)通過壓力傳感器檢測給風(fēng)風(fēng)管路的風(fēng)壓，并通過控制步進(jìn)電機帶動齒輪來控制回轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)風(fēng)壓。無線遙控系統(tǒng)由對講機、車載電臺和語音卡構(gòu)成?，F(xiàn)場操作人員按規(guī)定的編碼操作對講機，通過車載電臺給微機系統(tǒng)發(fā)送試驗命令和試驗狀況。該系統(tǒng)一定程度地提高了自動化程度及勞動效率，但仍存在如下主要問題采用各種接口板卡方式可靠性不夠高；采用無線遙控方式，一方面其傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量不高，另一方面操作人員容易誤操作，影響系統(tǒng)可靠性，且自動化程度不夠高；僅通過測量的給風(fēng)管路風(fēng)壓進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，難以保證整個列車制動管的風(fēng)壓到達(dá)規(guī)定值；另外采用上述的風(fēng)壓調(diào)節(jié)方式成本較高等。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的列車試風(fēng)試驗其測控系統(tǒng)測量控制精度、可靠性、自動化程度不夠高，以及成本較高等不足，本實用新型提供一種多微機測控系統(tǒng)。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是由工控機(計算機)系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)和控制器局域網(wǎng)(CAN)構(gòu)成一個多微機系統(tǒng)。以工控機為管理機，通過RS-232串行口與可編程控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過CAN接口卡與控制器局域網(wǎng)上的CAN節(jié)點實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊。工控機系統(tǒng)主要完成試驗設(shè)置、發(fā)出試驗命令、接收試驗數(shù)據(jù)、報表顯示和打印、顯示系統(tǒng)運行狀況和語音報告等功能。具有高可靠性的可編程控制系統(tǒng)對試驗過程進(jìn)行控制，由它控制電磁閥進(jìn)行試驗風(fēng)壓的調(diào)節(jié)，并通過壓力傳感器對風(fēng)管路的風(fēng)壓進(jìn)行測量?？刂破骶钟蚓W(wǎng)是一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本低的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，數(shù)據(jù)傳輸距離可達(dá)10km，其傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)(CAN總線)可采用低成本的雙絞線，CAN總線上可以掛接多個CAN節(jié)點，且各個CAN節(jié)點的接入或拆除不影響其它節(jié)點的工作。本實用新型的CAN節(jié)點設(shè)計為智能CAN節(jié)點，主要由帶CAN控制器和A/D轉(zhuǎn)換器的單片機構(gòu)成，完成遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)測量，即通過壓力傳感器測量列車尾部制動管的風(fēng)壓，并通過CAN總線接收工控機的試驗命令、試驗確認(rèn)命令和試驗狀態(tài)，發(fā)送試驗命令、試驗確認(rèn)命令和試驗數(shù)據(jù)。本實用新型應(yīng)能同時控制多組列車的試風(fēng)試驗，使系統(tǒng)實現(xiàn)成本低，控制器局域網(wǎng)很好地適應(yīng)該要求，它可根據(jù)試驗列車組數(shù)在總線上掛接相應(yīng)數(shù)目的CAN節(jié)點，實現(xiàn)低成本的多點遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)測量。為了能夠隨時地、可靠地掛接CAN節(jié)點，本實用新型將智能CAN節(jié)點制作成便攜式裝置。
本實用新型的有益效果是(1)系統(tǒng)由三個微機系統(tǒng)構(gòu)成，相互協(xié)同完成各自任務(wù)，又互相通訊，自動化程度、可靠性和測量控制精度高，操作簡單，試驗真實可信；(2)系統(tǒng)實現(xiàn)了硬件的模塊化，除智能CAN節(jié)點需要定制外，其他模塊均可從市場購置成熟的產(chǎn)品，因而其整體結(jié)構(gòu)簡單，實施容易；(3)采用低成本的控制器局域網(wǎng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)測量和傳輸，可靠性高，成本低；(4)可同時控制多組列車進(jìn)行試驗。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2為智能CAN節(jié)點的電路原理圖。
圖3為工控機程序流程圖。
圖4為智能CAN節(jié)點程序流程圖。
圖5為可編程控制系統(tǒng)程序流程圖。
圖1中，1.工控機，2.串口連接線，3.RS-232通信板，4.可編程控制器，5.模擬量輸入模塊，6.CAN接口卡，7.雙絞線，8.智能CAN節(jié)點，9.聲卡，10.音箱，11.打印機，12.先導(dǎo)電磁閥，13.儲風(fēng)缸，14.壓力表，15.充風(fēng)電磁閥，16.慢排風(fēng)電磁閥，17.快排風(fēng)電磁閥，18.風(fēng)管路，19.壓力傳感器，20.列車制動管，21.風(fēng)源。
圖2中，22.帶CAN控制器和A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，23.電流環(huán)接收器芯片，24.模擬低通濾波器，25.發(fā)光二極管組，26.光電隔離器芯片，27.CAN收發(fā)器芯片，28.CAN總線接頭，29.按鈕，30.撥位開關(guān)組，31.數(shù)碼顯示器，32.按鈕。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
圖1中，工控機系統(tǒng)由工控機(1)、聲卡(9)、音箱(10)和打印機(11)構(gòu)成，其中的音響系統(tǒng)用于語音報告試驗狀態(tài)；可編程控制系統(tǒng)由可編程控制器(4)、RS-232通信板(3)、串口連接線(2)、模擬量輸入模塊(5)、先導(dǎo)電磁閥(12)、充風(fēng)電磁閥(15)、慢排風(fēng)電磁閥(16)、快排風(fēng)電磁閥(17)和裝設(shè)在列車制動管前端的壓力傳感器(19)構(gòu)成；控制器局域網(wǎng)由CAN接口卡(6)、雙絞線(7)、一個或多個智能CAN節(jié)點(8)和裝設(shè)在列車制動管尾部的壓力傳感器(19)構(gòu)成，CAN接口卡(6)插在工控機(1)的插槽中。三類微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊的實現(xiàn)方式為工控機(1)通過串口連接線(2)、RS-232通信板(3)與可編程控制器(4)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，通過CAN接口卡(6)、雙絞線(7)與智能CAN節(jié)點(8)實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)的測控原理是試驗前，可編程控制器(4)控制先導(dǎo)電磁閥(12)打開、充風(fēng)電磁閥(15)關(guān)閉，給儲風(fēng)缸(13)充風(fēng)，壓力表(14)指示其壓力；進(jìn)行試驗時，由模擬量輸入模塊(5)通過壓力傳感器(19)測量列車制動管前端的風(fēng)壓，由智能CAN節(jié)點(8)通過壓力傳感器(19)測量列車制動管尾部的風(fēng)壓，將它們反饋到可編程控制器(4)，根據(jù)給定的控制算法和試驗要求控制充風(fēng)電磁閥(15)、慢排風(fēng)電磁閥(16)、快排風(fēng)電磁閥(17)來調(diào)節(jié)風(fēng)壓。
本實用新型的實施例可同時對四組列車試風(fēng)試驗進(jìn)行控制和測量，圖中，測控系統(tǒng)的主要部分只需要一套，但需要四組先導(dǎo)電磁閥(12)、充風(fēng)電磁閥(15)、慢排風(fēng)電磁閥(16)、快排風(fēng)電磁閥(17)和壓力傳感器(19)等執(zhí)行機構(gòu)和傳感器，需要四個智能CAN節(jié)點(8)。
圖2的實施例中，智能CAN節(jié)點(8)通過CAN總線接頭(28)與雙絞線(7)連接，壓力傳感器(19)的信號輸出端接到電流環(huán)接收器芯片(23)的信號輸入端。試驗前，需要通過撥位開關(guān)組(30)設(shè)置列車編組(1、2、…、16)，數(shù)碼顯示器(31)顯示其編組號。此處的設(shè)置用于多組列車同時進(jìn)行試驗時給其設(shè)置標(biāo)識碼，以區(qū)別傳送的數(shù)據(jù)。按鈕(32)用于選擇試驗項目(即試驗命令)，隨著該按鈕的按動，發(fā)光二極管組(25)其中一個點亮，指示選中哪個試驗項目。按鈕(29)用于手動確認(rèn)試驗命令。試驗時，數(shù)碼顯示器(31)顯示壓力傳感器(19)檢測的列車制動管尾部風(fēng)壓，發(fā)光二極管組(25)則指示試驗狀態(tài)。本實施例中，帶CAN控制器和A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(22)選用PIC18F448，CAN收發(fā)器芯片(27)選用TJA1040，電流環(huán)接收器芯片(23)選用RCV420。
下面結(jié)合圖1至圖5說明本實用新型的工作過程1、試驗前的準(zhǔn)備。根據(jù)同時進(jìn)行試驗的列車組數(shù)接入數(shù)目相同的智能CAN節(jié)點(8)，并設(shè)置列車編組號。
2、初始化工作。啟動工控機(1)，運行本實用新型的應(yīng)用軟件，首先輸入用戶名及密碼；之后進(jìn)入初始化界面，完成作業(yè)組號、試驗列車編號、充風(fēng)定壓量、最大減壓量、感度減壓量等的輸入；完成初始化后，進(jìn)入運行界面。
3、試驗命令發(fā)出和確認(rèn)。試驗命令可以由工控機(1)或智能CAN節(jié)點(8)發(fā)出。用工控機運行界面中的菜單或命令按鈕可擊活試驗項目選擇界面，選擇試驗項目并確認(rèn)后完成試驗命令發(fā)送；智能CAN節(jié)點(8)的試驗命令發(fā)送如上所述。試驗命令的接收首先在工控機(1)或智能CAN節(jié)點(8)一方中接收。當(dāng)接收方接到命令后，可人工確認(rèn)或延時一段時間后自動發(fā)回確認(rèn)命令，之后工控機(1)才向可編程控制系統(tǒng)發(fā)送試驗命令，試驗正式開始。
4、試驗過程?？删幊炭刂葡到y(tǒng)按不同的試驗項目要求自動進(jìn)行測量和控制。在這過程中，智能CAN節(jié)點(8)不斷地向工控機(1)發(fā)送列車制動管尾部的風(fēng)壓，工控機(1)將此數(shù)據(jù)發(fā)送給可編程控制器(4)，該控制器依據(jù)此數(shù)據(jù)及其測量的風(fēng)管路風(fēng)壓，按給定的控制算法對電磁閥進(jìn)行控制，對風(fēng)壓進(jìn)行調(diào)節(jié)?？删幊炭刂葡到y(tǒng)同時也將其測量的數(shù)據(jù)以及試驗狀態(tài)標(biāo)志發(fā)送給工控機(1)，根據(jù)該標(biāo)志工控機(1)的運行界面中跳出相關(guān)的狀態(tài)界面，顯示運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，音響系統(tǒng)也進(jìn)行相應(yīng)的報告；工控機(1)也將其接收到的試驗狀態(tài)標(biāo)志發(fā)送給智能CAN節(jié)點(8)。
5、試驗結(jié)束。若工控機(1)從可編程控制器(4)接收到試驗狀態(tài)標(biāo)志為試驗結(jié)束標(biāo)志，表明該試驗完成，可打印試驗報表。
以上過程除試驗前的準(zhǔn)備工作需要人參與外，其它過程都是自動完成，且操作簡單。
權(quán)利要求1.一種列車試風(fēng)試驗的多微機測控系統(tǒng)，其特征在于由工控機(計算機)系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)和控制器局域網(wǎng)(CAN)組成，工控機系統(tǒng)通過串行口與可編程控制系統(tǒng)連接和通訊，通過CAN接口卡與控制器局域網(wǎng)連接和通訊，包括工控機(1)、串口連接線(2)，RS-232通信板(3)，可編程控制器(4)，模擬量輸入模塊(5)，CAN接口卡(6)，雙絞線(7)，智能CAN節(jié)點(8)，聲卡(9)，音箱(10)，打印機(11)，先導(dǎo)電磁閥(12)，壓力表(14)，充風(fēng)電磁閥(15)，慢排風(fēng)電磁閥(16)，快排風(fēng)電磁閥(17)，壓力傳感器(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多微機測控系統(tǒng)，其特征在于可編程控制系統(tǒng)由可編程控制器(4)、RS-232通信板(3)、串口連接線(2)、模擬量輸入模塊(5)、先導(dǎo)電磁閥(12)、充風(fēng)電磁閥(15)、慢排風(fēng)電磁閥(16)、快排風(fēng)電磁閥(17)和裝設(shè)在列車制動管前端的壓力傳感器(19)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多微機測控系統(tǒng)，其特征在于控制器局域網(wǎng)由CAN接口卡(6)、雙絞線(7)、一個或多個智能CAN節(jié)點(8)和裝設(shè)在列車制動管尾部的壓力傳感器(19)構(gòu)成，CAN接口卡(6)插在工控機(1)的插槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多微機測控系統(tǒng)，其特征在于在列車制動管的前端和尾部各裝設(shè)了一個壓力傳感器(19)。
專利摘要一種列車試風(fēng)試驗的多微機測控系統(tǒng)，由工控機(計算機)系統(tǒng)、可編程控制系統(tǒng)和控制器局域網(wǎng)(CAN)組成，工控機系統(tǒng)通過串行口與可編程控制系統(tǒng)連接和通訊，通過CAN接口卡與控制器局域網(wǎng)連接和通訊，包括工控機(1)、串口連接線(2)，RS－232通信板(3)，可編程控制器(4)，模擬量輸入模塊(5)，CAN接口卡(6)，雙絞線(7)，智能CAN節(jié)點(8)，聲卡(9)，音箱(10)，打印機(11)，先導(dǎo)電磁閥(12)，壓力表(14)，充風(fēng)電磁閥(15)，慢排風(fēng)電磁閥(16)，快排風(fēng)電磁閥(17)，壓力傳感器(19)。本實用新型自動化程度和可靠性高，操作簡單，成本較低，可同時控制多組列車進(jìn)行試驗。
文檔編號B61H11/06GK2683479SQ20042003509
公開日2005年3月9日 申請日期2004年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月11日
發(fā)明者羅文廣, 藍(lán)紅莉 申請人:廣西工學(xué)院