轨道作业车用微机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于轨道作业车的微机控制系统。
【背景技术】
[0002]轨道作业车是铁路设备维修、大修、基建等施工部门执行任务的主要运输工具，应用广泛。传统的轨道作业车控制系统通过采集油门手柄开度信号，将其转换处理，送给发动机电子控制单元，实现油门转速控制、采用电磁阀控制变速箱的换档及换向、采用转速传感器加机械式指针仪表的方案来实时显示车辆运行速度。现有技术开发的控制系统与变速箱和发动机三者之间未能很好的融合，整体采用开环设计，缺少闭环反馈量，这对于轨道车辆的应用环境来说，安全性设计是远远不够的，其次就是智能化程度不高。因此，有必要设计一种轨道作业车微机控制系统，安全高效地与发动机、变速箱实施通讯并可靠地控制行车过程。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种用于轨道作业车的微机控制系统，实现轨道车的行车控制及安全保护。
[0004]本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为:轨道作业车用微机控制系统包括主控板和人机界面，主控板包括控制器、电源电路、模数转换器、数模转换器、输入输出模块、RS485隔离收发模块、CAN隔离收发模块；电源电路为微机控制系统供电，电源电路前端加入电磁兼容性电路；模数转换器将连续的模拟电压信号转换成离散的数字量；数模转换器将控制器输出的数字信号转换为模拟信号并送入发动机电子控制单元；RS485隔离收发模块通过光耦及RS485收发器实现控制器与人机界面双向通讯；CAN隔离收发模块采用光耦及CAN收发器，通过CAN总线实现控制器与发动机电子控制单元、变速箱控制单元的通讯；控制器对各模块输出的信号进行采集、运算及处理，通过CAN总线与发动机及变速箱通讯，控制发动机及变速箱的状态，同时获取来自发动机及变速箱的信息，通过RS485通讯在人机界面上显示。
[0005]优选的模数转换器包括模拟输入箝位保护电路、输入缓冲器、二阶抗混叠模拟滤波器。
[0006]改进的控制器与机车制动缸压力测试装置相连，控制器实时采样机车制动缸压力信号，控制器根据压力调整发动机的运行状态。
[0007]进一步改进的主控板还包括看门狗电路。
[0008]更进一步改进的微机控制系统还包括报警装置，控制器根据采样的信号控制报警
目.ο
[0009]改进的人机界面带有故障处理模块，故障处理模块接收控制器的信息，对信息数据分析处理。
[0010]进一步改进的人机界面内带有寄存器、USB接口。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:(1)采用CAN总线实现发动机及变速箱与微机控制系统的全双工通讯，控制器根据采集的信号控制发动机及变速箱的状态，并且同时获取发动机、变速箱及机车的其它运行参数，并通过人机界面显示，如遇故障或超速等情况通过报警装置提醒司机，集保护、测量、信号显示及车辆控制功能于一体，实现对轨道车辆的行车控制及关键行车参数的集中式统一管理，成功整合车身所有单元模块，有效预防轨道车在运行过程中存在和潜在的不安全因素。(2)增加的电磁兼容性电路、光耦等，提升整个硬件电路的抗干扰能力，加强了轨道车量控制地可靠性、安全性。(3)模数转换器采用箝位保护电路、输入缓冲器、二阶抗混叠模拟滤波器，增强的安全性和数据信息的精准度。(4)控制器与机车制动缸压力测试装置相连，根据制动缸压力信号调整发动机的运行状态，进一步保证了行车安全，排除制动系统的安全隐患。(5)人机界面内带有故障处理模块、寄存器、USB接口等，进一步扩展了功能，方便司机了解分析存储处理故障信息，还可以通过USB与其他设备相连。
【附图说明】
[0012]图1是微机控制系统整体结构框图。
[0013]图2是主控板的原理框图。
[0014]图3是模数转换器原理框图。
[0015]图4是自检过程流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图、实施例对本实用新型进一步说明。
[0017]如图1所示的轨道作业车控制系统，其中微机控制系统接收司机控制器以及其它功能模块的控制信号或指令，微机控制系统通过CAN总线采用SAE J1939协议实现发动机及变速箱的全双工通讯。
[0018]微机控制系统由主控板及人机界面两大部分组成，主控板负责对车载各功能模块输出的模拟量信号以及开关量信号进行采集、运算及处理，然后通过内部的RS485通讯在人机界面上显示。同时，主控板通过CAN总线SAE J1939协议实现与发动机及变速箱的全双工通讯，实时获取来自发动机及变速箱的各项关键行车参数及故障信息，如:柴油机转速、柴油机工作小时、冷却水温、机油压力、机油温度、变速箱油温、变速箱转速、变速箱方向等，最终通过RS485通讯，在人机界面上实时显示。
[0019]微机控制系统的结构如图2所示，主控板包括控制器、电源电路、模数转换器、数模转换器、看门狗电路、输入输出模块、RS485隔离收发模块、CAN隔离收发模块。
[0020]控制器芯片内集成了两个CAN控制器，位速率最高可达1Mbps，与数据发送和接收过滤有关的所有协议处理均由CAN控制器独立完成，不需控制器干预。控制器通过特殊功能控制器CAN控制器，读取接收的数据，写入要发送的数据。
[0021]电源电路为微机控制系统内各功能模块提供电源，电源电路前端加入电磁兼容性(EMC)电路，提升整个硬件电路的抗电磁干扰能力。
[0022]模数转换器用于将连续的模拟电压信号转换成离散的数字量，模数转换器选用14位转换精度，支持真双极性土 1V输入，8通道同步采样外置，模数转换器集成完整的数据采集解决方案:模拟输入箝位保护电路(CLAMP)，允许输入过压达到±16.5V ;具有1ΜΩ模拟输入阻抗的输入缓冲器，允许其与信号源或传感器直接相连；二阶抗混叠模拟滤波器。经过数字化转换处理后，再通过SPI总线与控制器通讯，其原理如图3所示。
[0023]数模转换器的主要作用是将从控制器输出的数字信号转换为匹配油门要求的模拟信号并送入发动机电子控制单元的电子油门口，从而实现发动机调速控制。数模转换器优先选用四通道、14位缓冲电压输出型。
[0024]看门狗电路保证控制器在工作中出现故障后能够及时复位，加强整个系统的可靠性。
[0025]输入输出模块通过光耦来实现电平的转换及信号的隔离，有效防止外界干扰的引入。
[0026]RS485隔离收发模块包括异步收发传输器、高速光耦、RS485收发器。控制器与人机界面的内部通讯采用RS485通讯方式，RS485隔离收发模块采用光耦隔离的方式实现双向通讯，有效防止外界干扰的引入。
[0027]CAN隔离