专利名称：机车烟火报警控制器的制作方法
技术领域：
机车烟火报警控制器技术领域[0001]本实用新型涉及机车网络控制技术，尤其涉及一种机车烟火报警控制器。
背景技术：
[0002]世界工厂仪表协议(WorldFactory Instrumentation Protocol,简称 WorldFIP)，是符合EN50170标准的一种面向工业控制的现场总线，提供现场设备和控制器以及控制器之间的数字化连接。相对于其他的国际现场总线标准，WorldFIP在技术上的特点和优势如下=WorldFIP具有极强的抗干扰能力；能完全满足IEC关于电磁兼容性的EMC (Electromagnetic Compatibility)标准；支持电缆冗余,大部分协议固化在硬件上,稳定性强。生产者一消费者模式和总线仲裁器的调度方式，保证了在一条总线上传递大量信息时，不会干扰实时变量的通信。WorldFIP现场总线不论低速还是高速，只有一套通信协议， 所以不需要任何网桥或网关，低速与高速网络的衔接只用软件完成。[0003]铁路运输机车为保证运营安全，大都安装有烟火报警控制器，用于采集机车重要部件运行时的烟火报警信息。目前的机车烟火报警控制器采用RS485和CAN (Controller Area Network,控制器局域网)等通用网络总线,如果在使用WorldFIP网络的机车上使用目前的机车烟火报警控制器，必须使用网关进行数据转换。由于在WorldFIP网络传输烟火报警控制器 采集到的烟火报警信息时，需要有网关进行数据转换，烟火报警信息的传输速度会有所降低。实用新型内容[0004]本实用新型的目的在于提供一种机车烟火报警控制器，以便无需使用网关进行数据转换即可连接到机车的WorldFIP网络，确保传输速度不降低。[0005]本实用新型提供了一种机车烟火报警控制器，包括[0006]用于采集列车设备的烟火报警信息，并将采集到的所述烟火报警信息发送给主控芯片的烟火报警采集模块；[0007]用于对第一 WorldFIP协议控制器、WorldFIP专用总线收发器和所述烟火报警采集模块进行控制，并将所述烟火报警信息传输给所述第一 WorldFIP协议控制器的所述主控芯片；[0008]用于按照WorldFIP协议对所述主控芯片传输的所述烟火报警信息进行编码，并将编码后的烟火报警信息传输给所述WorldFIP专用总线收发器的所述第一 WorldFIP协议控制器；[0009]用于将所述第一 WorldFIP协议控制器传输的烟火报警信息发送到WorldFIP网络的所述WorldFIP专用总线收发器；[0010]其中，所述WorldFIP专用总线收发器与所述第一 WorldFIP协议控制器连接，所述第一 WorldFIP协议控制器与所述主控芯片连接，所述烟火报警采集模块与所述主控芯片连接。[0011]作为上述技术方案的优选，所述WorldFIP专用总线收发器包括[0012]用于将所述第一 WorldFIP协议控制器发送的所述烟火报警信息进行信号放大的第一驱动芯片；[0013]用于将所述第一驱动芯片进行信号放大的所述烟火报警信息从数字信号转换成曼彻斯特信号的第一 FIP总线收发器；[0014]用于将所述第一 FIP总线收发器传输的曼彻斯特信号进行高频隔离变压处理后传输到WorldFIP网络的第一 FIP隔离变压器；[0015]其中，所述第一驱动芯片与所述第一 FIP总线收发器连接，所述第一 FIP总线收发器与所述第一 FIP隔离变压器连接。[0016]作为上述技术方案的优选，所述WorldFIP专用总线收发器还包括[0017]用于将从所述WorldFIP网络接收到的曼彻斯特信号进行磁隔离后传输到第二 FIP总线收发器的第二 FIP隔离变压器；[0018]用于将所述第二 FIP隔离变压器传输的曼彻斯特信号转换成数字信号后，发送到第二驱动芯片的所述第二 FIP总线收发器；[0019]用于将所述第二 FIP总线收发器发送的数字信号进行信号放大后，发送给所述第二 WorldFIP协议控制器的所述第二驱动芯片；[0020]所述机车烟火报警控制器还包括[0021]用于根据WorldFIP协议对所述第二驱动芯片发送的数字信号进行解码，并将解码后的数字信号传输给所述主控芯片的所述第二 WorldFIP协议控制器；[0022]其中，所述第二驱动芯片与所述第二 FIP总线收发器连接，所述第二 FIP总线收发器与所述第二 FIP隔离变压器连接，所述第二 WorldFIP协议控制器还与所述主控芯片连接。·[0023]作为上述技术方案的优选，所述WorldFIP专用总线收发器还包括冗余第一 FIP 隔离变压器和冗余第一 FIP总线收发器；所述第一驱动芯片还与所述冗余第一 FIP总线收发器连接，所述冗余第一 FIP总线收发器与所述冗余第一 FIP隔离变压器连接。[0024]作为上述技术方案的优选，所述WorldFIP专用总线收发器与所述第一 WorldFIP 协议控制器的信号收发引脚和控制引脚相连。[0025]作为上述技术方案的优选，所述第一 WorldFIP协议控制器通过地址总线、数据总线、读写控制线、片选信号以及选通信号与所述主控芯片相连。[0026]作为上述技术方案的优选，所述烟火报警采集模块通过通用输入输出接口与所述主控芯片相连。[0027]作为上述技术方案的优选，所述主控芯片通过P6 口和P7 口与所述第一 WorldFIP 协议控制器进行通信。[0028]作为上述技术方案的优选，所述机车烟火报警控制器还包括供电模块，所述供电模块分别与所述烟火报警采集模块、主控芯片、第一 WorldFIP协议控制器及WorldFIP专用总线收发器连接。[0029]本实用新型提供的机车烟火报警控制器，机车烟火报警控制器通过内置的第一 WorldFIP协议控制器将采集到的烟火报警信息按照WorldFIP协议进行编码，并通过内置的WorldFIP专用总线收发器将编码后的烟火报警信息传输到WorldFIP网络，因此，不需要经过网关设备对采集到的烟火报警信息进行协议转换后传输到WorldFIP网络，提高了传输速度。
[0030]图1为本实用新型提供的机车烟火报警控制器实施例一的结构示意图；[0031]图2为本实用新型提供的机车烟火报警控制器实施例二的结构示意图；[0032]图3为本实用新型提供的机车烟火报警控制器实施例三的结构示意图。
具体实施方式
[0033]实施例一[0034]图1为本实用新型提供的机车烟火报警控制器实施例一的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的机车烟火报警控制器包括主控芯片11、第一WorldFIP协议控制器12、 WorldFIP 专用总线收发器13和烟火报警采集模块15。本实施例提供的机车烟火报警控制器可包括一个或多个烟火报警采集模块15，烟火报警采集模块15可以是烟火报警传感器。 烟火报警采集模块15与主控芯片11连接。[0035]本实施例提供的机车烟火报警控制器在现有机车烟火报警控制器的基础上增加了第一 WorldFIP协议控制器12和WorldFIP专用总线收发器13。其中，第一 WorldFIP协议控制器12和WorldFIP专用总线收发器13与现有机车烟火报警控制器的内部模块之间的连接关系如下=WorldFIP专用总线收发器13与第一 WorldFIP协议控制器12连接，第一 WorldFIP协议控制器12与主控芯片11连接。[0036]具体地，WorldFIP专用总线收发器13通过WorldFIP专用总线收发器上的内侧接口与第一 WorldFIP协议控制器12的信号收发引脚和控制引脚相连。第一 WorldFIP协议控制器12通过地址总线A0-A8和数据总线D0-D8与主控芯片11相连，并通过读写控制线 (RD/WR)、片选信号(CS)线、选通信号(ALE)线与主控芯片11相连。烟火报警采集模块15 通过通用输入输出(General Purpose Input Output,简称GPI0)接口与主控芯片11相连。 如果主控芯片是型号为C8051RM0的单片机，主控芯片通过主控芯片上的P6 口和P7 口与第一 WorldFIP协议控制器12进行通信。[0037]上述各模块的功能如下[0038]烟火报警采集模块15用于采集列车设备的烟火报警信息，并将采集到的烟火报警信息发送给主控芯片11。[0039]主控芯片11用于对第一 WorldFIP协议控制器12、WorldFIP专用总线收发器13 和烟火报警采集模块15进行控制。主控芯片11还用于将烟火报警采集模块15发送的烟火报警信息发送给第一 WorldFIP协议控制器。主控芯片是机车烟火报警控制器的核心部分，完成了机车烟火报警控制器的功能控制。[0040]第一 WorldFIP协议控制器12用于按照WorldFIP协议对主控芯片传输的烟火报警信息进行编码，并将编码后的烟火报警信息传输给WorldFIP专用总线收发器。主控芯片传输的烟火报警信息经第一 WorldFIP协议控制器12按照WorldFIP协议编码后成为 WorldFIP数据，可直接在WorldFIP总线上传输。第一 WorldFIP协议控制器按功能可分为 控制部分、双口存储器、用户接口、PIA、PIB 口和订户号输入口、UART接口和介质冗余管理部分。内置的通信协议与WorldFIP标准兼容，可提供周期性缓冲传输和数据链路层报文服务，也支持应用层更新和提示机制。另外还能支持和管理介质冗余。[0041]WorldFIP专用总线收发器13用于将WorldFIP协议控制器12传输的烟火报警信息发送到WorldFIP网络。[0042]本实用新型提供的机车烟火报警控制器向WorldFIP网络传输烟火报警信息时上述各模块的协作过程如下烟火报警采集模块15采集列车设备的烟火报警信息，并将采集到的烟火报警信息发送给主控芯片11。主控芯片11将一个或多个烟火报警采集模块15采集到的烟火报警信息发送给第一 WorldFIP协议控制器12。第一 WorldFIP协议控制器12按照WorldFIP协议对主控芯片传输的烟火报警信息进行编码，并将编码后的烟火报警信息传输给第一 WorldFIP专用总线收发器13。WorldFIP专用总线收发器13将第一 WorldFIP 协议控制器12传输的烟火报警信息发送到WorldFIP网络。[0043]本实用新型提供的机车烟火报警控制器，通过内置的第一 WorldFIP协议控制器将采集到的烟火报警信息按照WorldFIP协议进行编码，并通过内置的WorldFIP专用总线收发器将编码后的烟火报警信息传输到WorldFIP网络，因此，不需要经过网关设备对采集到的烟火报警信息进行协议转换后传输到WorldFIP网络，提高了传输速度。[0044]实施例二[0045]图2为本实用新型提供的机车烟火报警控制器实施例二的结构示意图。如图2所示，WorldFIP专用总线收发器13包括第一 FIP隔离变压器131、第一 FIP总线收发器132 和第一驱动芯片133。其中，第一驱动芯片133与第一 FIP总线收发器132连接，第一 FIP 总线收发器132与第一 FIP隔离变压器131连接。第一驱动芯片133具有三态输出。[0046]第一 FIP隔离变压器131、第一 FIP总线收发器132和第一驱动芯片133的功能如下第一驱动芯片133用于将第一 WorldFIP协议控制器12发送的烟火报警信息进行信号放大后传输到第一 FIP总线收发器132。第一 FIP总线收发器132用于将第一驱动芯片发送的烟火报警信息从数字信号转换成曼彻斯特信号。第一 FIP隔离变压器131用于将第一 FIP总线收发器传输的烟火报警信息进行高频隔离变压处理后传输到WorldFIP网络。 第一 FIP隔离变压器131的隔离电压可达到3000Vrms，EMC满足IEC61000-4标准。[0048]主控芯片11向WorldFIP网络发送信息时以上各模块的协作过程如下第一驱动芯片133将第一 WorldFIP协议控制器12发送的烟火报警信息进行信号放大。第一 FIP总线收发器132将第一驱动芯片发送的烟火报警信息从数字信号转换成曼彻斯特信号。第一 FIP隔离变压器131将第一 FIP总线收发器传输的烟火报警信息进行高频隔离变压处理后传输到WorldFIP网络。[0049]另外，如图2所示，本实施例提供的机车烟火报警控制器还包括供电模块14。供电模块14与主控芯片11、第一 WorldFIP协议控制器12、WorldFIP专用总线收发器13和烟火报警采集模块15连接，供电关系参见图2中的虚线所示。具体地，供电模块14将+5V电压送到WorldFIP专用总线收发器13的电源引脚，将+3. 3V电压送入主控芯片11和WorldFIP 专用总线收发器13的电源引脚，供电模块14的参考地输出GND则与板内所有GND信号相连，与正电压构成回路。供电模块包括几种等级的电源芯片及保护电路，负责整个机车烟火报警控制器的供电。产生的电压等级包括隔离的+5V电压、+3. 3V电压和+2. 5V电压。[0050]实施例三[0051]图3为本实用新型提供的机车烟火报警控制器实施例三的结构示意图。为了使本实施例提供的机车烟火报警控制器还具有从WorldFIP网络接收信息的功能，如图3所示， 机车烟火报警控制器还包括第二 WorldFIP协议控制器16。WorldFIP专用总线收发器13 还包括第二 FIP隔离变压器134、第二 FIP总线收发器135和第二驱动芯片136。其中，第二驱动芯片分别与第二 FIP总线收发器和第二 WorldFIP协议控制器连接，第二 FIP总线收发器与第二 FIP隔离变压器连接，第二 WorldFIP协议控制器还与主控芯片连接。[0052]第二 FIP隔离变压器134和第一 FIP隔离变压器131在物理上可以通过一个FIP 隔离变压器实现，第二 FIP总线收发器135和第一 FIP总线收发器132在物理上可以通过一个FIP总线收发器实现，第二驱动芯片136和第一驱动芯片133在物理上可以通过一个驱动芯片实现。同样，第二 WorldFIP协议控制器16和第一 WorldFIP协议控制器12，在物理上可以通过一个WorldFIP协议控制器实现。[0053]上述各模块的功能如下[0054]第二 FIP隔离变压器134用于将从WorldFIP网络接收到的曼彻斯特信号进行磁隔离后传输到第二 FIP总线收发器135。第二 FIP隔离变压器134可以防止外部信号对机车烟火报警控制器的干扰。第二 FIP总线收发器135用于将FIP隔离变压器传输的曼彻斯特信号转换成数字信号后发送到第二驱动芯片136。第二驱动芯片136用于将第二 FIP总线收发器发送的数字信号进行信号放大后发送给第二 WorldFIP协议控制器16。第二 WorldFIP 协议控制器16用于根据WorldFIP协议对第二驱动芯片发送的数字信号进行解码，并将解码后的数字信号传输给主控芯片11。[0055]在主控芯片接收WorldFIP网络发送的信息时，以上各模块的协作过程如下第二 FIP隔离变压器将从WorldFIP网络接收到的曼彻斯特信号进行磁隔离后传输到第二 FIP总线收发器。第二 FIP总线收发器将第二 FIP隔离变压器传输的曼彻斯特信号转换成数字信号后，发送到 第二驱动芯片。第二驱动芯片将第二 FIP总线收发器发送的数字信号进行信号放大后，发送给第二 WorldFIP协议控制器。第二 WorldFIP协议控制器根据WorldFIP协议对第二驱动芯片发送的数字信号进行解码，并将解码后的数字信号传输给主控芯片。[0056]本实施例中第二 FIP隔离变压器可将WorldFIP网络的外电路信号经过磁隔离后送入第二 FIP总线收发器，或第一 FIP隔离变压器可将第一 FIP总线收发器发送的信号经高频隔离变压后送至WorldFIP网络。[0057]进一步，WorldFIP专用总线收发器可包括两个第一 FIP隔离变压器和两个第一 FIP总线收发器。一个第一 FIP隔离变压器和一个第一 FIP总线收发器处于工作状态，另外一个第一 FIP隔离变压器和另外一个第一 FIP总线收发器为冗余设计。在一个第一 FIP隔离变压器出现故障时，另外一个第一 FIP隔离变压器接替出现故障的FIP隔离变压器开始工作，一个第一 FIP总线收发器出现故障时，另外一个第一 FIP总线收发器接替出现故障的 FIP总线收发器开始工作。[0058]同理，WorldFIP专用总线收发器可包括两个第二 FIP隔离变压器和两个第二 FIP 总线收发器。其中，一个第二 FIP隔离变压器和一个第二 FIP总线收发器处于工作状态，另外一个第二 FIP隔离变压器和另外一个第二 FIP总线收发器为冗余设计。[0059]本实施例通过冗余的FIP隔离变压器和冗余的FIP总线收发器，提高了 WorldFIP专用总线收发器的可靠性。最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种机车烟火报警控制器，其特征在于，包括用于采集列车设备的烟火报警信息，并将采集到的所述烟火报警信息发送给主控芯片的烟火报警采集模块；用于对第一 WorldFIP协议控制器、WorldFIP专用总线收发器和所述烟火报警采集模块进行控制，并将所述烟火报警信息传输给所述第一 WorldFIP协议控制器的所述主控芯片;用于按照WorldFIP协议对所述主控芯片传输的所述烟火报警信息进行编码，并将编码后的烟火报警信息传输给所述WorldFIP专用总线收发器的所述第一 WorldFIP协议控制器；用于将所述第一 WorldFIP协议控制器传输的烟火报警信息发送到WorldFIP网络的所述WorldFIP专用总线收发器；其中，所述WorldFIP专用总线收发器与所述第一 WorldFIP协议控制器连接,所述第一 WorldFIP协议控制器与所述主控芯片连接，所述烟火报警采集模块与所述主控芯片连接。
2.根据权利要求1所述的机车烟火报警控制器，其特征在于，所述WorldFIP专用总线收发器包括用于将所述第一 WorldFIP协议控制器发送的所述烟火报警信息进行信号放大的第一驱动芯片；用于将所述第一驱动芯片进行信号放大的所述烟火报警信息从数字信号转换成曼彻斯特信号的第一 FIP总线收发器；用于将所述第一 FIP总线收发器传输的曼彻斯特信号进行高频隔离变压处理后传输到WorldFIP网络的第一 FIP隔离变压器；其中，所述第一驱动芯片与所述第一 FIP总线收发器连接，所述第一 FIP总线收发器与所述第一 FIP隔离变压器连接。
3.根据权利要求2所述的机车烟火报警控制器，其特征在于，所述WorldFIP专用总线收发器还包括用于将从所述WorldFIP网络接收到的曼彻斯特信号进行磁隔离后传输到第二 FIP总线收发器的第二 FIP隔离变压器；用于将所述第二 FIP隔离变压器传输的曼彻斯特信号转换成数字信号后，发送到第二驱动芯片的所述第二 FIP总线收发器；用于将所述第二 FIP总线收发器发送的数字信号进行信号放大后，发送给所述第二 WorldFIP协议控制器的所述第二驱动芯片；所述机车烟火报警控制器还包括用于根据WorldFIP协议对所述第二驱动芯片发送的数字信号进行解码，并将解码后的数字信号传输给所述主控芯片的所述第二 WorldFIP协议控制器；其中，所述第二驱动芯片与所述第二 FIP总线收发器连接，所述第二 FIP总线收发器与所述第二 FIP隔离变压器连接，所述第二 WorldFIP协议控制器还与所述主控芯片连接。
4.根据权利要求3所述的机车烟火报警控制器，其特征在于，所述WorldFIP专用总线收发器还包括冗余第一 FIP隔离变压器和冗余第一 FIP总线收发器；所述第一驱动芯片还与所述冗余第一 FIP总线收发器连接，所述冗余第一 FIP总线收发器与所述冗余第一 FIP隔离变压器连接。
5.根据权利要求1所述的机车烟火报警控制器，其特征在于，所述WorldFIP专用总线收发器与所述第一 WorldFIP协议控制器的信号收发引脚和控制引脚相连。
6.根据权利要求1所述的机车烟火报警控制器，其特征在于，所述第一WorldFIP协议控制器通过地址总线、数据总线、读写控制线、片选信号以及选通信号与所述主控芯片相连。
7.根据权利要求1所述的机车烟火报警控制器，其特征在于，所述烟火报警采集模块通过通用输入输出接口与所述主控芯片相连。
8.根据权利要求1所述的机车烟火报警控制器，其特征在于，所述主控芯片通过P6口和P7 口与所述第一 WorldFIP协议控制器进行通信。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的机车烟火报警控制器，其特征在于，所述机车烟火报警控制器还包括供电模块，所述供电模块分别与所述烟火报警采集模块、主控芯片、第一 WorldFIP协议控制器及WorldFIP专用总线收发器连接。
专利摘要本实用新型提供一种机车烟火报警控制器，包括用于采集列车设备的烟火报警信息，并将采集到的烟火报警信息发送给主控芯片的烟火报警采集模块；用于对第一WorldFIP协议控制器、WorldFIP专用总线收发器和烟火报警采集模块进行控制，并将烟火报警信息发送给WorldFIP协议控制器的主控芯片；用于按照WorldFIP协议对主控芯片传输的烟火报警信息进行编码，并将编码后的烟火报警信息传输给WorldFIP专用总线收发器的第一WorldFIP协议控制器；用于将第一WorldFIP协议控制器传输的烟火报警信息发送到WorldFIP网络的WorldFIP专用总线收发器。本实用新型提供的机车烟火报警控制器提高了将烟火报警信息传输到WorldFIP网络时的传输速度。
文档编号G05B19/418GK202841177SQ20122046379
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者李时智, 李永强, 马吉祥, 张立斌, 赵国平 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心