专利名称：列车试风试验的多微机测控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检验列车制动系统性能的列车试风试验装置中的测控系统，它是实现试风试验完全自动化和保证测量控制精度的关键部分。
背景技术：
目前，现有的列车试风试验装置中的测控系统主要由微机控制系统和无线遥控系统组成。微机控制系统由试验中心的计算机插上各种接口板卡构成，该系统通过压力传感器检测给风风管路的风压，并通过控制步进电机带动齿轮来控制回转阀调节风压。无线遥控系统由对讲机、车载电台和语音卡构成。现场操作人员按规定的编码操作对讲机，通过车载电台给微机系统发送试验命令和试验状况。该系统一定程度地提高了自动化程度及劳动效率，但仍存在如下主要问题采用各种接口板卡方式可靠性不够高；采用无线遥控方式，一方面其传输的信号质量不高，另一方面操作人员容易误操作，影响系统可靠性，且自动化程度不够高；仅通过测量的给风管路风压进行反馈调节，难以保证整个列车制动管的风压到达规定值；另外采用上述的风压调节方式成本较高等。
发明内容
为了克服现有的列车试风试验其测控系统测量控制精度、可靠性、自动化程度不够高，以及成本较高等不足，本实用新型提供一种多微机测控系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是由工控机(计算机)系统、可编程控制系统和控制器局域网(CAN)构成一个多微机系统。以工控机为管理机，通过RS-232串行口与可编程控制系统进行数据通讯，通过CAN接口卡与控制器局域网上的CAN节点实现远程数据通讯。工控机系统主要完成试验设置、发出试验命令、接收试验数据、报表显示和打印、显示系统运行状况和语音报告等功能。具有高可靠性的可编程控制系统对试验过程进行控制，由它控制电磁阀进行试验风压的调节，并通过压力传感器对风管路的风压进行测量。控制器局域网是一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本低的远程网络通讯控制方式，数据传输距离可达10km，其传输的物理介质(CAN总线)可采用低成本的双绞线，CAN总线上可以挂接多个CAN节点，且各个CAN节点的接入或拆除不影响其它节点的工作。本实用新型的CAN节点设计为智能CAN节点，主要由带CAN控制器和A/D转换器的单片机构成，完成远程的数据测量，即通过压力传感器测量列车尾部制动管的风压，并通过CAN总线接收工控机的试验命令、试验确认命令和试验状态，发送试验命令、试验确认命令和试验数据。本实用新型应能同时控制多组列车的试风试验，使系统实现成本低，控制器局域网很好地适应该要求，它可根据试验列车组数在总线上挂接相应数目的CAN节点，实现低成本的多点远程数据测量。为了能够随时地、可靠地挂接CAN节点，本实用新型将智能CAN节点制作成便携式装置。
本实用新型的有益效果是(1)系统由三个微机系统构成，相互协同完成各自任务，又互相通讯，自动化程度、可靠性和测量控制精度高，操作简单，试验真实可信；(2)系统实现了硬件的模块化，除智能CAN节点需要定制外，其他模块均可从市场购置成熟的产品，因而其整体结构简单，实施容易；(3)采用低成本的控制器局域网实现远程数据测量和传输，可靠性高，成本低；(4)可同时控制多组列车进行试验。
图1为本实用新型的结构原理框图。
图2为智能CAN节点的电路原理图。
图3为工控机程序流程图。
图4为智能CAN节点程序流程图。
图5为可编程控制系统程序流程图。
图1中，1.工控机，2.串口连接线，3.RS-232通信板，4.可编程控制器，5.模拟量输入模块，6.CAN接口卡，7.双绞线，8.智能CAN节点，9.声卡，10.音箱，11.打印机，12.先导电磁阀，13.储风缸，14.压力表，15.充风电磁阀，16.慢排风电磁阀，17.快排风电磁阀，18.风管路，19.压力传感器，20.列车制动管，21.风源。
图2中，22.带CAN控制器和A/D转换器的单片机，23.电流环接收器芯片，24.模拟低通滤波器，25.发光二极管组，26.光电隔离器芯片，27.CAN收发器芯片，28.CAN总线接头，29.按钮，30.拨位开关组，31.数码显示器，32.按钮。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1中，工控机系统由工控机(1)、声卡(9)、音箱(10)和打印机(11)构成，其中的音响系统用于语音报告试验状态；可编程控制系统由可编程控制器(4)、RS-232通信板(3)、串口连接线(2)、模拟量输入模块(5)、先导电磁阀(12)、充风电磁阀(15)、慢排风电磁阀(16)、快排风电磁阀(17)和装设在列车制动管前端的压力传感器(19)构成；控制器局域网由CAN接口卡(6)、双绞线(7)、一个或多个智能CAN节点(8)和装设在列车制动管尾部的压力传感器(19)构成，CAN接口卡(6)插在工控机(1)的插槽中。三类微机系统数据通讯的实现方式为工控机(1)通过串口连接线(2)、RS-232通信板(3)与可编程控制器(4)实现数据交换，通过CAN接口卡(6)、双绞线(7)与智能CAN节点(8)实现远程数据交换。系统的测控原理是试验前，可编程控制器(4)控制先导电磁阀(12)打开、充风电磁阀(15)关闭，给储风缸(13)充风，压力表(14)指示其压力；进行试验时，由模拟量输入模块(5)通过压力传感器(19)测量列车制动管前端的风压，由智能CAN节点(8)通过压力传感器(19)测量列车制动管尾部的风压，将它们反馈到可编程控制器(4)，根据给定的控制算法和试验要求控制充风电磁阀(15)、慢排风电磁阀(16)、快排风电磁阀(17)来调节风压。
本实用新型的实施例可同时对四组列车试风试验进行控制和测量，图中，测控系统的主要部分只需要一套，但需要四组先导电磁阀(12)、充风电磁阀(15)、慢排风电磁阀(16)、快排风电磁阀(17)和压力传感器(19)等执行机构和传感器，需要四个智能CAN节点(8)。
图2的实施例中，智能CAN节点(8)通过CAN总线接头(28)与双绞线(7)连接，压力传感器(19)的信号输出端接到电流环接收器芯片(23)的信号输入端。试验前，需要通过拨位开关组(30)设置列车编组(1、2、…、16)，数码显示器(31)显示其编组号。此处的设置用于多组列车同时进行试验时给其设置标识码，以区别传送的数据。按钮(32)用于选择试验项目(即试验命令)，随着该按钮的按动，发光二极管组(25)其中一个点亮，指示选中哪个试验项目。按钮(29)用于手动确认试验命令。试验时，数码显示器(31)显示压力传感器(19)检测的列车制动管尾部风压，发光二极管组(25)则指示试验状态。本实施例中，带CAN控制器和A/D转换器的单片机(22)选用PIC18F448，CAN收发器芯片(27)选用TJA1040，电流环接收器芯片(23)选用RCV420。
下面结合图1至图5说明本实用新型的工作过程1、试验前的准备。根据同时进行试验的列车组数接入数目相同的智能CAN节点(8)，并设置列车编组号。
2、初始化工作。启动工控机(1)，运行本实用新型的应用软件，首先输入用户名及密码；之后进入初始化界面，完成作业组号、试验列车编号、充风定压量、最大减压量、感度减压量等的输入；完成初始化后，进入运行界面。
3、试验命令发出和确认。试验命令可以由工控机(1)或智能CAN节点(8)发出。用工控机运行界面中的菜单或命令按钮可击活试验项目选择界面，选择试验项目并确认后完成试验命令发送；智能CAN节点(8)的试验命令发送如上所述。试验命令的接收首先在工控机(1)或智能CAN节点(8)一方中接收。当接收方接到命令后，可人工确认或延时一段时间后自动发回确认命令，之后工控机(1)才向可编程控制系统发送试验命令，试验正式开始。
4、试验过程。可编程控制系统按不同的试验项目要求自动进行测量和控制。在这过程中，智能CAN节点(8)不断地向工控机(1)发送列车制动管尾部的风压，工控机(1)将此数据发送给可编程控制器(4)，该控制器依据此数据及其测量的风管路风压，按给定的控制算法对电磁阀进行控制，对风压进行调节。可编程控制系统同时也将其测量的数据以及试验状态标志发送给工控机(1)，根据该标志工控机(1)的运行界面中跳出相关的状态界面，显示运行状态和数据，音响系统也进行相应的报告；工控机(1)也将其接收到的试验状态标志发送给智能CAN节点(8)。
5、试验结束。若工控机(1)从可编程控制器(4)接收到试验状态标志为试验结束标志，表明该试验完成，可打印试验报表。
以上过程除试验前的准备工作需要人参与外，其它过程都是自动完成，且操作简单。
权利要求1.一种列车试风试验的多微机测控系统，其特征在于由工控机(计算机)系统、可编程控制系统和控制器局域网(CAN)组成，工控机系统通过串行口与可编程控制系统连接和通讯，通过CAN接口卡与控制器局域网连接和通讯，包括工控机(1)、串口连接线(2)，RS-232通信板(3)，可编程控制器(4)，模拟量输入模块(5)，CAN接口卡(6)，双绞线(7)，智能CAN节点(8)，声卡(9)，音箱(10)，打印机(11)，先导电磁阀(12)，压力表(14)，充风电磁阀(15)，慢排风电磁阀(16)，快排风电磁阀(17)，压力传感器(19)。
2.根据权利要求1所述的多微机测控系统，其特征在于可编程控制系统由可编程控制器(4)、RS-232通信板(3)、串口连接线(2)、模拟量输入模块(5)、先导电磁阀(12)、充风电磁阀(15)、慢排风电磁阀(16)、快排风电磁阀(17)和装设在列车制动管前端的压力传感器(19)构成。
3.根据权利要求1所述的多微机测控系统，其特征在于控制器局域网由CAN接口卡(6)、双绞线(7)、一个或多个智能CAN节点(8)和装设在列车制动管尾部的压力传感器(19)构成，CAN接口卡(6)插在工控机(1)的插槽中。
4.根据权利要求1所述的多微机测控系统，其特征在于在列车制动管的前端和尾部各装设了一个压力传感器(19)。
专利摘要一种列车试风试验的多微机测控系统，由工控机(计算机)系统、可编程控制系统和控制器局域网(CAN)组成，工控机系统通过串行口与可编程控制系统连接和通讯，通过CAN接口卡与控制器局域网连接和通讯，包括工控机(1)、串口连接线(2)，RS－232通信板(3)，可编程控制器(4)，模拟量输入模块(5)，CAN接口卡(6)，双绞线(7)，智能CAN节点(8)，声卡(9)，音箱(10)，打印机(11)，先导电磁阀(12)，压力表(14)，充风电磁阀(15)，慢排风电磁阀(16)，快排风电磁阀(17)，压力传感器(19)。本实用新型自动化程度和可靠性高，操作简单，成本较低，可同时控制多组列车进行试验。
文档编号B61H11/06GK2683479SQ20042003509
公开日2005年3月9日 申请日期2004年2月11日 优先权日2004年2月11日
发明者罗文广, 蓝红莉 申请人:广西工学院