HXD1C型电力机车网络控制系统

主要内容一、机车网络控制系统概述二、机车网络控制系统基础知识三、网络控制系统的构成、部件特点四、网络系统控制功能五、网络维护工具一、机车网络控制系统概述7200kW货运电力机车车载网络控制系统采用符合IEC61375标准，DTECS网络控制平台为基础的微机网络控制系统。MVB用于各个电子控制系统的数据交换，WTB用于重联牵引时主控机车与从控机车之间的数据交换。完成机车信息管理、功能控制、故障诊断、信息显示和事件记录等主要功能。返回二、机车网络控制系统基础知识专为铁路机车(车辆)内设备互联而开发的高可靠和强实时的现场总线，其具有如下特点：1）数据传输波特率为1.5Mbps,信号采用双向L型差分曼彻斯特编码；2）采用8位的循环冗余校验（CRC）方式；3）物理层支持三种传输介质（双绞线、同轴电缆、光纤），传输通道可配置为冗余或非冗余方式，并支持冗余通道自动切换；1、车辆总线MVB4）通过设置总线重复器，网络拓扑可为总线型、星型或混合型，每个总线段内互联的设备最多可达32个；5）数据链路层支持三种基本的数据传输模式：过程数据、消息数据、监督数据。1、车辆总线MVB二、机车网络控制系统基础知识二、机车网络控制系统基础知识XD11(9芯布孔)X4:A1X4:A2X4:A4X4:A5X4:A6X4:A7124567A_PA_NB_PB_NA_GNDB_GND2、MVB插头接线图二、机车网络控制系统基础知识绞线式列车总线WTB是专为铁路机车车辆重联而开发的高可靠和实时的现场总线，它特别适合用于需要动态编组的开式列车（也同样适合于固定编组的闭式列车），其具有如下七个特点：3、列车总线WTB1）传输波特率为1Mbps,信号采用双向L型差分曼彻斯特编码，数据帧格式为HDLC；2）采用16位的循环冗余校验（CRC）方式；3）物理层采用变压器耦合的双绞屏蔽线，传输通道可配置为冗余或非冗余方式，不需中继器传输距离可达860米（22节车辆或32个节点）；3、列车总线WTB二、机车网络控制系统基础知识二、机车网络控制系统基础知识4）当采用冗余设计时，如果正在工作的一组列车总线出现问题时，网关能自动控制切换到另一组工作；5）网络拓扑为简单的总线型结构，方便车辆间布线；6）具有列车初运行功能，支持列车的动态编组；7）数据链路层支持两种基本的数据传输模式：过程数据、消息数据；3、列车总线WTB二、机车网络控制系统基础知识简称英文全称中文全称AXMAnalogInput/OutputModule模拟量输入输出模块CCUCentralControlUnit中央控制单元DTECSDistributedTrainElectronicControlSystem分布式列车电子控制系统DIMDigitalInputModule数字量输入模块DXMDigitalInput/OutputModule数字量输入输出模块BCUBrakeControlUnit制动控制单元ERMEventRecordModule事件记录模块IDUIntelligentDisplayUnit智能显示单元MVBMultifunctionVehicleBus多功能车辆总线ACUAuxiliaryConverterUnit辅助变流器TCUTractionControlUnit传动控制单元VCMVehicleControlModule车辆控制模块4、名词解释三、网络控制系统构成、部件特点网络控制系统采用列车级和车辆级控制，列车控制级采用绞线式列车总线WTB，车辆控制级采用多功能车辆总线MVB。网络控制系统采用分布采集及执行，中央集中控制与管理的模式。由WTB/MVB网关模块GWM、车辆控制模块VCM、事件记录模块ERM、数字量输入输出模块DXM、数字量输入模块DIM、模拟量输入输出模块AXM和智能显示装置IDU等组成，通过MVB与传动控制单元TCU、辅助变流器控制单元ACU、制动控制单元BCU等进行通信。三、网络控制系统构成、部件特点4、拓扑图MIO/CCU在机械间低压柜的布局MIOMIO在机械间低压柜的布局（左）MIOCCU在机械间低压柜的布局（右）CCUCIO在司机室右侧司机台下方低压柜的布局（从上到下依次为DIM、DXM和AXM模块）两端司机室地址不一样VCMERM模块内部结构由于采用模块化设计，使得系统的构成十分灵活，但减少了系统布线距离，而且容易扩展。图中缩写的的含义：中央控制单元CCU（VCM×2、GWM×1、ERM×1）司机室输入输出单元CIO（DXM×1、DIM×1、AXM×1）机械间输入输出单元MIO（DXM×6、DIM×1）每节机车装有1个WTB/MVB网关模块GWM，位于机械间内，WTB/MVB网关模块GWM通过多功能车辆总线MVB（ESD+）与车辆控制模块VCM通信。3、网关模块GWMWTB/MVB网关模块GWM是TCMS实现机车重联运行的核心模块，具备如下功能：1）列车级过程控制：执行诸如牵引/制动控制等一系列与机车重联运行有关的控制功能；2）列车总线管理：具有绞线式列车总线WTB的管理能力3）列车级数据通信：与TCMS系统的车辆控制模块VCM进行与机车重联运行有关的数据交换。GWM/ERM/VCM主要接口每节机车装有2个车辆控制模块VCM，位于机械间内，车辆控制模块VCM通过多功能车辆总线MVB（ESD+）与其他设备通信。4、车辆控制模块VCM车辆控制模块VCM是TCMS的核心模块，具备如下功能：1）车辆级过程控制：执行诸如牵引/制动控制、空电联合控制、超速保护和空调顺序启动等一系列控制功能；2）车辆总线管理：具有多功能车辆总线MVB的管理能力，并且能够进行主权转移；3）数据通信：与TCMS系统的其他设备及非TCMS的智能设备的数据交换。CPU板功能框图调试接口在面板上为X9，为RS-232通信标准，可以直接与计算机的串口进行通信。注意VCM模块的串口采用的是RJ-45型连接器，而非标准的DB9连接器。USB接口在面板上为X8，提供USB1.1标准的主机接口，外面可以接U盘等存储设备，完成程序的转储。调试接口USB接口以太网接口：以太网接口在面板上为X10，提供10/100M自适应的以太网通信。可以用来下载程序和固件。采用的工业以太网专用的M12连接器，可以进行网络数据传输。MVBInterface通信接口：MVB接口在面板上为X4，X5，采用国际标准的车辆总线标准。事件记录模块ERM每节机车装有1个事件记录模块ERM，位于机械间内，事件记录模块ERM通过多功能车辆总线MVB（ESD+）获取完整其功能的所有数据。事件记录模块ERM是TCMS完成故障诊断、数据记录与转储的核心模块，具备如下功能：1）故障诊断：完成车载的故障诊断功能，并通过IDU报告给司机；2）数据记录：司机操作数据、故障数据、事件数据的记录，将车辆控制模块VCM的故障数据具体化；3）数据转储：通过车载信息网（工业以太网网）将记录的数据下载，供便携式维护工具分析。数字量输入输出模块DXM每节机车装有8个数字量输入输出模块DXM，分别安装于司机室和机械间中，数字量输入输出模块DXM通过多功能车辆总线MVB（ESD+）与车辆控制模块VCM交换数据。X2X1X1：MVB1(9-PinSUB-MIN-DConnectormale)X2：MVB2(9-PinSUB-MIN-DConnectorfemale)X3：DigitalIn/Out(9-PinSUB-MIN-DConnectormale)X4：Power(25W3SUB-MIN-DConnectormale)L3L4X4L1L2X3DI0-DI3DI4-DI7DI8-DIBDIC-DIF数字量输入通道数：16逻辑“0”电压范围：0-49VDC逻辑“1”电压范围：58-110VDC数字量输出通道数：8通道类型：MOSFET*6+RELAY*2额定负载：1A/110VD（MOSFET）0.5A/110VDC（RELAY）短路保护：3A数字量输入通道数：16逻辑“0”电压范围：0-49VDC逻辑“1”电压范围：58-110VDC数字量输出通道数：8通道类型：MOSFET*6+RELAY*2额定负载：1A/110VD（MOSFET）0.5A/110VDC（RELAY）短路保护：3A模拟量输入输出模块AXM每节机车装有2个模拟量输入输出模块AXM，分别安装于司机室中，数字量输入输出模块DXM通过多功能车辆总线MVB（ESD+）与车辆控制模块VCM交换数据。模拟量输入输出模块AXM实现模拟量信号的采集输入和控制输出，具备如下功能：1）输入信号采集：将车辆间电气信号转换成控制信号，经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；2）控制信号输出：将网络控制信号转换成电气信号，控制诸如仪表等设备。AXM硬件系统的结构主要包括：①CPU子系统；②MVB通信子系统；③A/D采集系统④D/A输出系统；⑤电源子系统；电源模块电源输入接口输入信号接口输入信号调理模块模数转换模块CPULPC2294FPGAXC3S400MVB总线物理层数模转换模块RS232串口电路六路输入信号对外供电四路输出信号MVB总线AXM模块主要接口及参数输入接口通道数：6电压型范围：0-10VDC电流型范围：0-20mA精度：1%。输出接口通道数：4电压型范围：0-10VDC电流型范围：0-20mA精度：1%数字量输入输出模块DIM每节机车装有3个数字量输入模块DIM，分别安装于司机室和机械间中，数字量输入模块DXM通过多功能车辆总线MVB（ESD+）与车辆控制模块VCM交换数据。X2X1X1：MVB1(9-PinSUB-MIN-DConnectormale)X2：MVB2(9-PinSUB-MIN-DConnectorfemale)X3：DigitalIn/Out(9-PinSUB-MIN-DConnectormale)X4：Power(25W3SUB-MIN-DConnectormale)L3L4X4L1L2X3DI0-DI3DI4-DI7DI8-DIBDIC-DIF数字量输入模块DIM功能：1）输入信号采集：将车辆间电气信号转换成控制信号，经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；2)设备地址输入：通过外部跳线配置设备地址，维护过程异常容易。数字量输入通道数：24逻辑“0”电压范围：0-49VDC逻辑“1”电压范围：58-110VDC智能显示装置IDU每节机车装有2个智能显示装置IDU，分别位于2个司机室内，智能显示装置IDU通过多功能车辆总线MVB（ESD+）与其他设备通信。智能显示装置IDU是列车控制和诊断系统TCMS的终端设备，是司机和维护人员操作机车的窗口，1）列车信息显示：向车辆驾驶人员和维护人员提供车辆综合信息，各设备的工作状态，故障信息的综合与处理等功能；2）参数设定：对轮径值、列车重量、站点、时间日期等参数进行更改与设定；IDU功能智能显示装置IDU结构1、机械尺寸315*250*81.12、重量4.5kg3、工作电源工作电压：DC77V～DC133.5V4、环境温度-25℃～+45℃5、冷却方式自然风冷6、通信接口MVB、CAN（监控预留）技术参数显示器各界面功能块分布图主界面牵引数据界面诊断界面轮缘润滑模式维护界面行车实时诊断界面故障履历查询界面主要数据界面密码确认界面模拟/测试界面轮径设置界面版本查询界面接口测试界面程序更新界面操作端设置牵引数据界面各设备温度界面网络拓扑界面辅助系统界面主界面返回牵引状态界面主断状态界面受电弓状态界面机车状态界面定速控制按键修改密码界面时间设置界面辅机测试界面库内动车界面公共显示界面基本信息显示区故障信息显示区按键提示区公共信息显示区时间显示区故障等级故障信息区信息提示区制动信息区(0,0)(2,3)(504,27)(505,3)1键盘区25670348946545085333(638,27)(303,5)W：92H：20网络拓扑界面主显示界面牵引数据界面辅助系统界面四、网络系统控制功能1、控制功能●牵引/制动特性控制牵