一种基于双网冗余的机车智能控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双网冗余的机车智能控制装置，包括：电源板、CPU板、控制器背板、MVB板以及若干智能子板，所述电源板与所述控制器背板电连接，所述CPU板、MVB板以及智能子板分别与所述控制器背板通信连接；所述CPU板通过控制器背板的CAN总线与智能子板通信，并依次对所述智能子板发送配置指令，所述配置指令包括配置地址与编码地址，所述智能子板接收所述CPU板的指令，并反馈智能子板的输入/输出参数和板卡状态，并且根据控制器的用途不同，底层驱动不需要改变可以直接更换智能子板，只需要改变控制逻辑程序即可，大大缩短了控制器的软件开发周期，同时，采用所述MVB板实现双网冗余和备份CPU的作用，增强了控制装置的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双网冗余的机车智能控制装置


[0001]本专利技术涉及机车控制领域，尤其涉及一种基于双网冗余的机车智能控制装置。

技术介绍

[0002]智能控制器通过整车通信获取司机控制指令、机车速度，运行工况、设备工作状态、机车内外温度、压力等因素，然后进行逻辑运算后控制接触器的开关、模拟量的输出等，然后利用通信将目前工况及参数反馈给其他机车控制单元，实现对机车各部件的控制，是机车控制系统的大脑。现有机车控制器，是根据特定的用途设计的，比如微机控制器是控制整车逻辑，空调控制器是控制空调系统运行，后处理控制器是控制机车尾气等，现有的智能控制装置用途单一，且结构、尺寸以及系统等各不相同，而且不具备通用性，设计周期长，软件调试慢。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于双网冗余的机车智能控制装置，以克服现有的智能控制装置用途单一，且结构、尺寸以及系统均不相同，而且不具备通用性，设计周期长，软件调试慢的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]一种基于双网冗余的机车智能控制装置，包括：电源板、CPU板、控制器背板、MVB板以及若干智能子板，所述电源板与所述控制器背板电连接，所述CPU板、MVB板以及智能子板分别与所述控制器背板通信连接；
[0006]所述电源板用于将机车电源进行变换后为控制装置内的智能子板供电，且所述电源板设有防浪涌保护单元、输入过欠压保护单元、输入反向保护单元、输出过流保护单元以及输出短路保护单元；
[0007]所述控制器背板包括电源总线与CAN总线，且所述控制器背板配置有若干编码地址，所述智能子板与控制器背板通过连接器相连接，所述编码地址作为地址总线用于区分智能子板的槽位地址；
[0008]所述CPU板根据所述编码地址通过背板的CAN通信依次对所述智能子板发送配置指令，所述配置指令包括配置地址与编码地址，所述子板卡接收配置指令并反馈配置信息至所述CPU板，所述配置信息包括配置地址信息、编码地址信息以及板卡类型信息，所述CPU板根据所述配置信息获取子板卡的数据信息并传输至CPU板的全局变量数据存储单元，所述数据信息包括板卡数，板卡编码地址以及板卡类型；
[0009]所述MVB板与CPU板通信连接，用于执行控制器背板中CAN通信转MVB通信与备份CPU板的控制策略，所述控制策略为所述CPU板通过所述背板CAN通信对MVB板进行初始化配置，并将所述智能子板配置信息发送给MVB板，所述智能子板基于通信协议将数据信息通过背板CAN发送至MVB板，所述MVB板基于通信协议将所述数据信息以MVB通信的方式发送至机车MVB网络，同时所述CPU板发送查询指令至MVB板，所述MVB板接收机车MVB网络数据通过背
板CAN通信发送给CPU板，而实现控制装置与机车MVB网络通信，所述MVB板与CPU板的TRDP接口连接实现TRDP与MVB双网冗余。
[0010]进一步的，所述智能子板集成有处理器，并通过CAN总线与所述CPU板进行通信，所述智能子板包括压力波控制板卡、NTC输入板卡、数字量输入DI板卡、数字量输出DO板卡、AI板卡、模拟量输入板卡、AX板卡以及频率量输入FI板卡；
[0011]所述压力波控制板卡用于采集压力波风门的压力传感器的开关状态量信号，并由所述压力波板上的CPU控制器自行检测两路4
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20mA采集通道的输入值，通过控制继电器对风门进行控制；
[0012]所述NTC板卡具有8路NTC信号采集通道，能够实现8路信号同时采集温度，经过采样、滤波以及AD转换传输至所述NTC板卡上的处理器，并通过查表指令获得温度信号，基于所述CPU板的查询指令，将所述温度值反馈至所述CPU板；
[0013]所述数字量输入DI板具有16路110V数字输入采集通道，用于检测机车数字量信号；
[0014]所述AI板具有12路0
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5/10V、4
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20mA采集板的采集通道，采集除所述压力波风门的压力传感器以外的机车传感器输入值，所述传感器输入值经过滤波，AD转换，进入所述CPU板的处理器；
[0015]所述数字量输出DO板具有8路继电器输出通道，根据所述CPU板发来的输出指令，所述数字量输出DO板用于控制相应的继电器与机车接触器的开合，并且检测继电器的输出状态，反馈至所述CPU板；
[0016]所述AX板具有PT100输入、K型电偶输入以及4
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20mA输出功能，所述AX板具有12个通道，所述CPU板基于信号类型可配置通道数。
[0017]进一步的，所述CPU板搭载有存储模块，用于实时记录故障信息；所述CPU板首先对CAN通信进行初始化，然后读取控制器配置信息并存储，然后将所述配置信息发送给MVB板，所述CPU板设置有第一通信线程、第二通信线程、第三通信线程以及第四通信线程；所述第一通信线程用于所述智能子板的读写操作，所述第二通信线程用于与整车TRDP网络通信，所述第三通信线程用于与整车MVB网络通信，所述第四通信线程用于所述智能子板的控制逻辑和计算的输入。
[0018]进一步的，所述MVB板卡包括FPGA芯片和与该FPGA芯片配合的MVB运行电路和CAN/RS485运行电路，所述FPGA芯片与所述的MVB运行电路和CAN/RS485运行电路共同实现MVB/CAN协议的转换，所述MVB运行电路包括MVB总线接口，与连接该MVB总线接口和所述FPGA芯片的MVB接收电路以及连接该MVB总线接口和所述FPGA芯片的MVB驱动电路，由外界输入的MVB协议信号依次经过MVB总线接口和MVB接收电路送入所述的FPGA芯片，由FPGA芯片完成MVB协议信号到CAN协议信号的转换，得到相应的CAN总线信号，所述的CAN/RS485运行电路包括ARM转换芯片、连接该ARM转换芯片与所述FPGA芯片的专用总线、连接ARM转换芯片和CAN总线接口的CAN驱动电路和连接ARM转换芯片和CAN总线接口的RS485驱动电路，由FPGA芯片输出的CAN总线信号经过所述专用总线进入ARM转换芯片，经过ARM转换芯片转换，CAN总线信号进入所述CAN驱动电路和/或RS485驱动电路，继而由CAN总线接口与外部设备交流数据，完成MVB协议信号与CAN协议信号的转换；由所述CAN总线接口接收的CAN协议信号或RS485协议信号，通过所述的CAN驱动电路或RS485驱动电路，进入ARM转换芯片，转换成同一
形式的信号，经过所述专用总线进入FPGA芯片转换成MVB协议信号，由所述MVB运行电路输出，完成CAN/RS485协议信号与MVB信号的转换。
[0019]进一步的，所述AX板还设有若干独立的采集板，用于将模拟量信号转换成数字量信号，所述采集板包括PT100采集板、K型热电偶采集板以及4
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20mA模拟量信号采集板，所述采集板内部集成有采集芯片与采样电路，通过所述采集芯片的采样电路获得采样值，将所述采样值经后端排针的SPI总线传给智能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双网冗余的机车智能控制装置，其特征在于，包括：电源板、CPU板、控制器背板、MVB板以及若干智能子板，所述电源板与所述控制器背板电连接，所述CPU板、MVB板以及智能子板分别与所述控制器背板通信连接；所述电源板用于将机车电源进行变换后为控制装置内的智能子板供电，且所述电源板设有防浪涌保护单元、输入过欠压保护单元、输入反向保护单元、输出过流保护单元以及输出短路保护单元；所述控制器背板包括电源总线与CAN总线，且所述控制器背板配置有若干编码地址，所述智能子板与控制器背板通过连接器相连接，所述编码地址作为地址总线用于区分智能子板的槽位地址；所述CPU板根据所述编码地址通过背板的CAN通信依次对所述智能子板发送配置指令，所述配置指令包括配置地址与编码地址，所述子板卡接收配置指令并反馈配置信息至所述CPU板，所述配置信息包括配置地址信息、编码地址信息以及板卡类型信息，所述CPU板根据所述配置信息获取子板卡的数据信息并传输至CPU板的全局变量数据存储单元，所述数据信息包括板卡数，板卡编码地址以及板卡类型；所述MVB板与CPU板通信连接，用于执行控制器背板中CAN通信转MVB通信与备份CPU板的控制策略，所述控制策略为所述CPU板通过所述背板CAN通信对MVB板进行初始化配置，并将所述智能子板配置信息发送给MVB板，所述智能子板基于通信协议将数据信息通过背板CAN发送至MVB板，所述MVB板基于通信协议将所述数据信息以MVB通信的方式发送至机车MVB网络，同时所述CPU板发送查询指令至MVB板，所述MVB板接收机车MVB网络数据通过背板CAN通信发送给CPU板，而实现控制装置与机车MVB网络通信，所述MVB板与CPU板的TRDP接口连接实现TRDP与MVB双网冗余。2.根据权利要求1所述的一种基于双网冗余的机车智能控制装置，其特征在于，所述智能子板集成有处理器，并通过CAN总线与所述CPU板进行通信，所述智能子板包括压力波控制板卡、NTC输入板卡、数字量输入DI板卡、数字量输出DO板卡、AI板卡、模拟量输入板卡、AX板卡以及频率量输入FI板卡；所述压力波控制板卡用于采集压力波风门的压力传感器的开关状态量信号，并由所述压力波板上的CPU控制器自行检测两路4
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20mA采集通道的输入值，通过控制继电器对风门进行控制；所述NTC板卡具有8路NTC信号采集通道，能够实现8路信号同时采集温度，经过采样、滤波以及AD转换传输至所述NTC板卡上的处理器，并通过查表指令获得温度信号，基于所述CPU板的查询指令，将所述温度值反馈至所述CPU板；所述数字量输入DI板具有16路110V数字输入采集通道，用于检测机车数字量信号；所述AI板具有12路0
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5/10V、4
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20mA采集板的采集通道，采集除所述压力波风门的压力传感器以外的机车传感器输入值，所述传感器输入值经过滤波，AD转换，进入所述CPU板的处理器；所述数字量输出DO板具有8路继电器输出通道，根据所述CPU板发来的输出指令，所述数字量输出DO板用于控制相应的继电器与机车接触器的开合，并且检测继电器的输出状态，反馈至所述CPU板；所述AX板具有PT100输入、K型电偶输入以及4
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20mA输出功能，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张姣姣，刘盛强，朱琳，陈广泰，段同磊，韩见民，夏梦迎，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：