专利名称：一种机车中间电气控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的逻辑控制单元。
背景技术：
目前，内燃机使用的逻辑控制单元采用的是触头联锁控制方式，即通过控制中间继电器和时间继电器来实现控制信号等命令的传输，且各种元器件之间通过电缆线实现连接。如果某一路有控制信号，则对应线路上的电缆通电，在电的带动下，各种元器件依次接通，实现信号等信息的传输。在这种传统的控制方式下，接线非常的复杂，同时，信号的传输取决于触点的良好工作，而内燃机主要用于非干线线路上，运行环境比较恶劣，振动大，采用机械触头联锁方式的线路，元器件出现故障的几率较大，可靠性较差；由于采用继电器联锁，控制电路接线非常复杂，而且故障不易查找，维修不方便；同时，复杂的机车逻辑电路也给修改控制逻辑、增设安全保护装置带来诸多不便。加之，现有继电器的联锁关系复杂，在逻辑电路中串接的任意一个触头误动作将直接影响机车的操纵、运行，且机车的电气控制部分出了任何问题，必须要熟练技术人员照图查找，仔细分析才能排除故障，无法实现机车的故障诊断、分析和预警。发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种采用计算机控制的自动化机车中间电气控制器来替代旧式触头联锁电气控制部分。
本发明解决上述技术问题采用以下技术方案:一种机车中间电气控制器，包括机壳和安装在该机壳内的电路背板，所述背板上插接有一个CPU卡和至少一个I/O卡,每一所述I/o卡包括输入模块、输出模块、次CPU和第一数据传输模块；所述CPU卡包括主CPU和至少一个第二数据传输模块；外界命令通过所述输入模块传递至次CPU，次CPU将传入的信号依次通过第一数据传输模块、背板、第二数据传输模块后传递至所述主CPU，主CPU将传入的数据处理后依次通过所述第二数据传输模块、背板、第一数据传输模块向次CPU发送指令，次CPU根据该指令通过所述输出模块控制机车的执行单元。
进一步地，所述CPU卡还包括一备用主CPU，该备用主CPU与所述第二数据传输模块连接。
进一步地，所述CPU卡还包括一存储模块，该存储模块存储所述主CPU或备用主CPU处理后的信息。
进一步地，所述输入模块包括变频降压电路和光电隔离电路，所述外界命令依次经所述变频降压电路、光电隔离电路处理后通过接口电路输入所述次CPU。
进一步地，所述第一数据传输模块采用485芯片或CAN总线，所述次CPU由接口电路通过该485芯片或CAN总线与所述背板通讯。
进一步地，所述第二数据传输模块采用485芯片、232芯片或CAN总线，所述背板通过该485芯片、232芯片或CAN总线经接口电路与所述主CPU或备用主CPU通讯。
进一步地，所述输出模块包括变频升压电路，所述次CPU根据指令通过该变频升压电路控制机车的执行单元。
本发明与现有技术相比具有如下优点:本发明机车中间气电控制器通过编程的程序控制方式实现不同逻辑的控制，提高机车中间电气控制单元的灵活性和通用性，在信息传输速度以及稳定性上都明显高于传统的触头联锁控制方式，大大提高了机车的稳定性；由于本发明采用高集成度的电路板和外设机壳取代现有的电缆线连接方式，减少外部连线，简化了电路，元器件出现故障的几率小，机壳起到安全保护作用，提高电路的可靠性；同时，可在电路设计中增加故障自我诊断以及增加与机车间通信模块，能初步的实现机车中间电气控制器的故障诊断、分析和预警。
图1是本发明的系统框图； 图2是本发明的结构示意图； 图3是本发明一种优选方式的CAN总线电路图； 图4是本发明次CPU的电路图； 图5是本发明主CPU的电路图； 图6是本发明存储模块的电路图； 图7是本发明一种优选方式的接口电路图； 图8是本发明的232芯片或485芯片电路图。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明: 如图1至图8，本发明的电控制器包括机壳I和安装在该机壳内的电路背板2，所述背板上插接有一个CPU卡3和至少一个I/O卡4，I/O卡的数量根据外界命令的多少合理设置，一个I/o卡可接受多个外界命令的输入；每一所述I/O卡4包括输入模块41、输出模块42、次CPU43和第一数据传输模块44 ;所述CPU卡3包括主CPU31和至少一个第二数据传输模块32，一个I/O卡对应一个第二数据传输模块。在本发明中，所述输入模块41包括变频降压电路411和光电隔离电路412，所述第一数据传输模块44采用485芯片或CAN总线两种，其中一种工作，另一种备用；所述第二数据传输模块32采用485芯片、232芯片或CAN总线三种，其中一种工作，另两种备用；所述输出模块42包括变频升压电路421。在实施过程中，变频降压电路将输入的外界命令高压电信号降压变频，再通过光电隔离电路将电信号先转化为光信号，然后将低压信号通过接口电路输入所述次CPU，次CPU将信号进行简单运算后由接口电路通过485芯片传输给背板，当485芯片损坏或不能正常工作时，信号会通过CAN总线传输给背板。485芯片或CAN总线对信号起翻译编码加密并使其可传输的作用。随后，背板通过另外的485芯片经接口电路将数据传输给所述主CPU，当485芯片损坏或不能正常工作时，信号会通过232芯片或CAN总线传输给主CPU。485芯片、CAN总线和232芯片对信号起翻译编码作用。接着，主CPU对数据进行运算并作出指令，同时将结果存在存储模块33的存储芯片里，当主CUP损坏或不能正常工作时，备用主CPU34可完成主CPU的工作。主CPU或备用主CPU发出的指令原路返回至次CPU，指令经CPU简单的处理后，通过接口电路传输到变频升压电路，该电路对指令信号进行变频升压，最后将高压信号指令传输到具体执行单元，如油泵的开启，调节节气门，启动电机的开启，蓄电池的开启等等一系列启动操作后，机车开始启动行走。
本发明还可用于例如故障的自我诊断。如在CPU卡和I/O卡上设故障指示灯，若是某张卡上CPU出问题不能正常工作时，对应的那个灯就不亮，若正常则会亮；还可进一步区分CPU出现的问题，某一个问题使指示灯显示不同的闪烁，这可根据自定义来决定不同的闪烁对应组成单元不同的问题；还可通过指示灯区别CPU卡和I/O卡的电压，如不同的指示灯分别对应于CPU卡的3.3V电压和I/O卡的24V、5V和3.3V电压，若相应的电压值没有达到时则显示红灯，达到时则显示绿灯。这样通过各卡指示灯不同的显示情况，就可以很快判断出哪里出问题了，哪里是正常的，就不用很盲目的全面的进行查找，不仅节约了时间，而且也提高了效率，极大的为维修人员的维修提供了便利，能初步的实现机车中间电气控制器的故障诊断、分析和预警，并通过显示灯显示指导人员完成故障的排查，实现在线排查故障，克服了现有技术必须要熟练技术人员照图查找，仔细分析才能排除故障的缺点，使得维修更加方便，提高了工作效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种机车中间电气控制器，包括机壳和安装在该机壳内的电路背板，其特征在于:所述背板上插接有一个CPU卡和至少一个I/O卡,每一所述I/O卡包括输入模块、输出模块、次CPU和第一数据传输模块；所述CPU卡包括主CPU和至少一个第二数据传输模块；夕卜界命令通过所述输入模块传递至次CPU，次CPU将传入的信号依次通过第一数据传输模块、背板、第二数据传输模块后传递至所述主CPU，主CPU将传入的数据处理后依次通过所述第二数据传输模块、背板、第一数据传输模块向次CPU发送指令，次CPU根据该指令通过所述输出模块控制机车的执行单元。
2.根据权利要求1所述的一种机车中间电气控制器，其特征在于:所述CPU卡还包括一备用主CPU，该备用主CPU与所述第二数据传输模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种机车中间气电控制器，其特征在于:所述CPU卡还包括一存储模块，该存储模块存储所述主CPU或备用主CPU处理后的信息。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种机车中间电气控制器，其特征在于:所述输入模块包括变频降压电路和光电隔离电路，所述外界命令依次经所述变频降压电路、光电隔离电路处理后通过接口电路输入所述次CPU。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种机车中间电气控制器，其特征在于:所述第一数据传输模块采用485芯片或CAN总线，所述次CPU由接口电路通过该485芯片或CAN总线与所述背板通讯。
6.根据权利要求2或3所述的一种机车中间电气控制器，其特征在于:所述第二数据传输模块采用485芯片、232芯片或CAN总线，所述背板通过该485芯片、232芯片或CAN总线经接口电路与所述主CPU或备用主CPU通讯。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种机车中间电气控制器，其特征在于:所述输出模块包括变频升压电路，所 述次CPU根据指令通过该变频升压电路控制机车的执行单元。
全文摘要
本发明涉及内燃机的逻辑控制单元，具体说是一种机车中间电气控制器，其包括机壳和安装在该机壳内的电路背板，所述背板上插接有一个CPU卡和至少一个I/O卡。外界命令通过所述输入模块传递至次CPU，次CPU将传入的信号依次通过第一数据传输模块、背板、第二数据传输模块后传递至所述主CPU,主CPU将传入的数据处理后向次CPU发送指令，次CPU根据该指令通过所述输出模块控制机车的执行单元。本发明机车中间电气控制器通过编程的程序控制方式实现不同逻辑的控制，提高机车中间电气控制单元的灵活性和通用性，在信息传输速度以及稳定性上都明显高于传统的触头联锁控制方式，大大提高了机车的稳定性。
文档编号B61C17/12GK103213588SQ20131011094
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者凌志旺, 陈特放, 成庶, 甘豪丹 申请人:长沙铁山轨道交通科技有限公司