搜索
GMC-96钢轨打磨车1第一章计算机控制系统•GMC-96钢轨打磨列车的作业采用了JUPITER2000计算机控制系统，动力车采用的是MVB网络控制系统，两系统相对独立。作业车JUPITER2000计算机控制系统控制的是打磨作业，动力车MVB网络控制系统控制整车的高、低速走行。2第一节JUPITER2000控制系统简介•打磨车JUPITER控制系统，主要由分布式输入/输出器件组成。主要包括：工业计算机(JAM)、J42电路板、数字量输入模块、数字量输出模块和模拟量输入模块及各种控制对象。如图1-1图1-1控制系统示意图3一.JUPITER控制系统组成图1-2作业车网络结构示意图如图1-2所示意，1、2、4、5车为作业车，其中1、5车完全相同，2、4车完全相同。作业车采用的是Jupiter计算机控制系统。1、5车JUPITER系统由2个主机、2个J42电路板和25个输入输出模块组成；2、4车JUPITER系统由1个主机、1个J42电路板和24个输入输出模块组成。各车计算机主机又通过安装在各车上的交换机将整列车的JUPITER系统组成局域网，实现整车信息互通。各个I/O模块之间遵循CAN通讯协议，J42电路板主要用于以太网通讯和CAN通讯之间的转换功能。41.主机(JAM)图1-3主机和J42电路板通的工业计算机，里面安装程序，对整个系统进行管理和控制。2.J42电路板(1)J1:连接24V电源(2)J2:输出给主机的24V电源(3)M23:网络中第一个模块的接口（CAN02模块）。(4)TS1:连接主机(JAM1)的串口(5)LED1:如果保险丝断开（断路），该LED会亮红灯，重新更换保险后，LED灯熄灭，常态灯处于熄灭状态。(6)LED2:总线通信错误时LED灯会亮红灯。当总线通信发出警报时，会闪烁红灯。(7)LED3:当主机和J42模块间发生通信协议错误时LED3和LED4会顺次闪烁黄灯。遇到通信硬件问题时，LED3会亮黄灯，该LED的常态是关闭.图1-4J42电路板5(8)LED4:在主机处于空闲状态（不发送也不接收数据时），LED灯会慢闪绿灯。在主机处于正常工作模式时（发送也不接收数据时），LED灯会快速闪动。J42电路板提供主机和网络的物理连接，以及为主机提供工作电源，该模块的主要功能包括：（1）主机工作电源在J42电路板上，减少了主机内部的发热量可以有效避免主机因电源过热导致死机情况的发生。（2）网络电缆的4和8针为24伏电源（连接到第一电源分配模块），该电源的连接通过J42电路板。（3）J42电路板提供主机到第一个模块（CAN02）的网络连接，该连接通过接线端子连接。使用标准的电缆和接头，解决了在工厂和维护过程中连错线的问题，并且保证了所有网络连接的正确终结。（4）网络起始端的终结电阻也位于J42电路板上（5）J42电路板上的一个125赫兹的振荡器在网络电缆中激发“菊花链”信号，该信号使第一个模块在网络中建立它的地址，在J42电路板前，到2号模块的“菊花链”连线会接地。如果没有J42电路板，可能会出现一些有问题的组件导致网络中的其他模块建立与第一个模块相同的地址，根据J42电路板的配置，“菊花链”机制就是在模块之间的输出、输入和连接必须完全使每个模块建立自己在网络中的地址，通过J42电路板，网络地址会更安全，网络诊断也更全面。63.数字量输入模块图1-5数字量输入模块（1）CAN1in:总线输入端口（2）CAN1out:总线输出端口（3）CAN2:单独网络链接端口（4）RS232:串口（5）外接电源端口（6）C1-C8状态指示灯（7）模块状态指示灯74.数字量输出模块图1-6数字量输出模块（1）CAN1in:总线输入端口（2）CAN1out:总线输出端口（3）CAN2:单独网络链接端口（4）RS232:串口（5）外接电源端口（6）C1-C8状态指示灯（7）模块状态指示灯85.模拟量输入模块图1-7模拟量输入模块（1）CAN1in:总线输入端口（2）CAN1out:总线输出端口（3）CAN2:单独网络链接端口（4）RS232:串口（5）外接电源端口（6）C1-C8端口（7）模块状态指示灯96.电源模块（中继）图1-9网络终结器（1）CANin:总线电缆输入（2）CANout:总线电缆输出（3）外接电源端口图1-8电源模块（中继）7.网络终结器（终端电阻）网络终结器（1）必须安装在网络中最后一个模块的CAN1out接口上，该终结器在启动的过程中告诉主机计算机该模块为最后一个模块，模块地址不延续。其实网络终结器简单理解就是一个电阻，以实现CAN网络回路。如果没有网络终结器，整个CAN网络都不会建立。结构如图1-9所示：1011主要包括电源线、网络信号线、作用元器件连接线和设备连接器（交叉分配器、通过分配器）、系统断开盒等。如图1-10所示：8.连接元件图1-10连接线及拆装专用工具1-黑色或黄色–输入/输出电缆；2-紫色–Jupiter系统中CAN网络电缆；3-灰色–模块电源电缆；4-专用的网络和电源电缆拆装扳手用手拧紧电缆或者使用专用扳手（4），防止损坏电缆接头和模块接头，不要随意使用其他工具，安装电缆的时候，将电缆的针脚对准模块接头的接口推进，用手旋转电缆接头拧紧直到用手拧不动为止，然后轻轻晃动电缆接头，推进重新拧紧，直到用手或专用扳手拧不动为止。重复以上步骤，直到电缆接头和模块紧密结合。设备连接器分为通过分配器图1-11和交叉分配器图1-12所示：12图1-11通过分配器外形及原理图图1-12交叉分配器外形及原理图通过分配器和交叉分配器都只是用在数字输入模块上，从模块上C1-C8任意接口出来的电缆都连结到(A).从两个分开的设备过来的电缆例如接近开关、压力开关等，都连结到(1、2)，只是内部连接通道不同，实现的功能也不同。通过分配器电缆(A)中的两个输入通道#2、#4到分开的电缆(1&2)的连接方式如下：（1）电缆(A)中输入通道#2都连接到电缆（1）和电缆（2）的输入通道#2。（2）电缆(A)中输入通道#4都连接到电缆（1）和电缆（2）的输入通道#4。.（3）电缆（A）连接到数字输入模块上的C1-C8任意接口。（4）#1号电缆连接到一号输入设备（5）#2号电缆连接到二号输入设备13交叉分配器电缆(A)中的两个输入通道#2、#4到分开的电缆(1&2)的连接方式如下：（1）电缆(A)中输入通道#4只是连接到电缆（1）的输入通道#4。（2）电缆(A)中输入通道#2只是连接到电缆（2）的输入通道#4。（3）电缆（A）连接到数字输入模块上的C1-C8任意接口。（4）电缆（A）状态有指示灯显示。（5）#1号电缆连接到一号输入设备（6）#2号电缆连接到二号输入设备图1-13系统断开盒系统断开盒如图1-13所示，（1）是用来对网络模块，连接模块和设备的电缆和设备之间的输入输出进行诊断的工具。断开盒具有公母两个5芯连接头。在断开盒的左侧有5个万用表用的插口，每个插口1到5都可以用来检查其所代表的模块、电缆或设备上特定编号的针/线上的电压或电流信号。9.显示器：显示器是操作人员的控制界面，以提供操作、控制、检测等界面，是JUPITER控制系统人机交换的主要工具。显示器一般都采用触摸屏，以方便操作人员操作。14二.JUPITER计算机控制系统特点1.界面布置合理、美观，操作方便、直观，参数显示准确。2.以不同颜色的图形，分区显示，显示方式灵活，生动，直观。3.系统具有良好的维护性，当有关参数发生变化时，可人工修正误差。4.系统具有一定的容错能力，防止误操作导致线路破坏。5.系统开机瞬间，控制对象不能出现误动。6.控制系统的响应时间快。7.逻辑控制关系完备、动作正确。8.网络通讯安全、可靠。9.系统具有强的抗干扰能力和保护能力。15三．JUPITER系统中I/O模块故障诊断功能所有I/O模块面板上都具有3个状态指示灯模块状态指示灯说明错误—红色运行—绿色下载—橙色状态描述关关关模块无链接关关开BIOS引导软件关关闪烁软件下载关开关软件初始化关闪烁关正常工作关闪烁闪烁数据收集和整理系统错误闪烁闪烁关总线错误开闪烁关总线报警闪烁关闪烁数据收集和整理系统故障开关关总线断开16四．菊花链机制简介为了理解各种模块在整个系统中的角色，首先需要理解菊花链在网络中为每个模块分配地址的机制。每个模块上，“CAN1in”和“CAN1out”接口上都有九个针来连接紫色的电缆，每个模块上的输入接口的每个针都对应于输出接口相同编号的针，只有第9针是个例外，第9针是“菊花链”信号。在“CAN1in”（一号模块输入）接口上的第9针是到内部处理器的输入，在“CAN1out”（一号模块输出）接口上的第9针是由内部处理器输出的信号。这就让每个模块的内部处理器可以向网络中的下一个模块（较高地址）发送数据。系统启动的时候，每个模块都会从前一个模块收到它的网络地址，该地址会在模块内部存储，然后在这个地址上加1发送到下一个模块，以此类推。对于网络中的第一个模块（2号模块）在它前面没有模块为他分配地址，J42电路板会为2号模块提供网络地址，同时为整个网络的起始端提供合适的终止。如果在启动的时候，某一个模块没有成功地建立起自己的网络地址，它会采取存储在模块内部存储器内的地址（“菊花链”成功的前一时刻）“菊花链”的失效不是很紧急，如果需要的话，打磨车可以安全运行很多天。当然，还是要优先处理模块的故障。17当某一个模块在启动的时候没有成功的从”菊花链”输入针上获得它的地址时，它会中止向下一个模块发送地址，下面是一些“菊花链”的重要特性（菊花链机制的特性可以通过模块的状态显示反应出来）：（1）如果只是绿色的“运行”状态指示灯在闪烁，那么说明该模块在启动时，已经成功的从“菊花链”的输入针接收到它的网络地址。（2）如果模块没有成功的接收到地址，绿灯和黄色的（Download下载）灯都会闪烁。①如果在传输地址的时候，“菊花链”输入针保持在高（断路）状态，绿色的运行灯和黄色的下载灯会一起闪烁（会显示警告“Daisy-Chainfailure-highinput“菊花链”失效-高输入）②如果在传输地址的时候，“菊花链”输入针保持在低（短路）状态，绿色的运行灯和黄色的下载灯会交替闪烁（会显示警告“Daisy-Chainfailure-lowinput“菊花链”失效-低输入）③如果在接受地址的时候“菊花链”输入针发生通讯错误，绿色的运行灯会保持开启，黄色的下载灯会闪烁（会显示警告“Daisy-Chaincommunicationfailure”“菊花链”通讯错误）（3）当第一个模块指示“菊花链”错误，每一个有更高地址的模块也将指示“Daisy-Chainfailure-highinput“菊花链”失效-高输入。18（4）如果具有最高网络地址的网络末端的模块成功的从“菊花链”输入针得到网络地址，那么其他的模块也会得到正确的地址。（5）如果某一个模块在启动的时候成功的从“菊花链”输入针得到地址，而得到的地址与内部存储的地址不匹配，会显示警告“地址改变（新模块或模块移动）”因为新的地址会替换原来的地址，下一次启动的时候不会显示这样的警告。当网络中的模块互换或/和更换新模块的时候会出现该警告。该警告不代表错误，除非没有模块互换或增加。（6）当模块建立其地址之后，将会检验模块的类型是否和车辆匹配（输入/输出/模拟）。如果模块类型错误，会显示“模块类型不正确”的警告。19五.系统控制原理JAM控制主机通过其它的Jupiter输入/输出模块与各种传感器、开关和阀门进行通信。每个模块负责发送信号至模块附近的各个元器件以及接收来自模块附近的各个元器件的信号。每个模块都有编号，实现不同元器件的不同控制和监测。1.菊花链机制的建立。当开启系统后，J42首先开始工作，为主机提供工作电源，主机开始运转，同时J42开始建立菊花链机制，为每个分控模块建立整个网络中的网络地址。各个分控模块在系统启动时，通过供电电源供电，开始工作，首先2号CAN接收J42所建立的网络地址，同时将网络地址加1后传输到3号CAN模块，3号