【正文】 (已成為以太網(wǎng)之上傳輸層和網(wǎng)絡層“事實 上的”標準 )。而對較高層次如會話層、表示層、應用層等沒有作技術(shù)規(guī)定。目前商用計算機設備之間是通過 FTP(文件傳送協(xié)議 )、 Tel(遠程登錄協(xié)議 )、 SMTP(簡單郵件傳送協(xié)議 )、 HTTP WWW 協(xié)議 )、SNMP(簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議 )等應用層協(xié)議進行信息透明訪問的，它們?nèi)缃裨诨ヂ?lián)網(wǎng)上發(fā)揮了非常重要的作用。但這些協(xié)議所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等特性不適合應用于工業(yè)過程控制領(lǐng)域現(xiàn)場設備之間的實時通信。 為滿足工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的應用要求，必須在 Ehere}TCP/IP 協(xié)議之上，建立完整的、有效的通信服務模型，制定有 效的實時通信服務機制，協(xié)調(diào)好工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)中實時和非實時信息的傳輸服務，形成為廣大工控生產(chǎn)商和用戶所接收的應用層、用戶層協(xié)議，進而形成開放的標準。為此，各現(xiàn)場總線組織紛紛將以太網(wǎng)引入其現(xiàn)場總線體系中的高速部分，利用以太網(wǎng)和 TCP/IP 技術(shù)，以及原有的低速現(xiàn)場總線應用層協(xié)議，從而構(gòu)成了所謂的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如 HSE, PROFI, Ehere/IP 等。 近年來，工業(yè)以太網(wǎng)的興起引起了自動控制領(lǐng)域的重視，同時許多人擔心工業(yè)以太網(wǎng)標準的不統(tǒng)一會影響其滲透到自動控制網(wǎng)絡的應用?，F(xiàn)場總線標準爭論了 10 年 ，工業(yè)以太網(wǎng)標準或許也會這樣。目前 IEC 61158 標準中有 8 種現(xiàn)場總線，這 8 種總線各有各的規(guī)范，互不兼容?，F(xiàn)場總線向工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展形成的 4類不同協(xié)議標準，分別是由主要的現(xiàn)場總線生產(chǎn)廠商和集團支持開發(fā)的，具體有以下內(nèi)容 : 1) FF 和 Wor1dFIP 向 Fieldbus HSE 發(fā)展 。 2) ControlNet 和 DeviceNet 向 EtherNet/IP 發(fā)展 。 3) Interbus 和 ModBus 向 IDA 發(fā)展 。 4) PROFIBUS 向 PROFINET 發(fā)展。 這 4 類工業(yè)以太網(wǎng)標準，都有其支持的廠商并且目前已有 相應的產(chǎn)品。一些國際組織也在積極推進以太網(wǎng)進人控制領(lǐng)域 。美國電子和電子工程師協(xié)會 (IEEE) 24 正在著手制定現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)通信的新標準，該標準將使網(wǎng)絡能看到“對象”，工業(yè)自動化開放網(wǎng)絡聯(lián)盟 (IAONA)最近與 DeviceNet 供應商協(xié)會 (ODVA)集團就共同推進 Ethere 和 TCP/IP 統(tǒng)一認識，努力建立了一個統(tǒng)一的工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境；現(xiàn)場總線基金會在推進高速以太網(wǎng) HSE 的技術(shù)規(guī)范和應用；工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會與美國的 ARC、 Advisory Group 等單位合作，正在進行工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。 25 第 3 章 常見列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng) 系統(tǒng) SIBAS 系統(tǒng)是德國 Siemens 公司提供的列車控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)列車牽引系統(tǒng)控制、信息傳輸、運行監(jiān)控和診斷等全部控制任務。 SIBAS 系統(tǒng)目前有 SIBAS16和 SIBAS32 兩個系列，主要運用到我國早期的西門子進口城市軌道交通地鐵車輛中，如上海地鐵 2 號線車輛使用的 SIBAS16 控制系統(tǒng)；廣州地鐵 1號線車輛使用的 SIBAS32 控制系統(tǒng)。 圖 3— 1 列車總線 SIBAS16 是典型的第一代微機控制系統(tǒng)，核心部件有 16 位的 8086 型未 處理器構(gòu)成的中央計算機、存儲器組件以及一個或多個控制機（ 8088， 80C188）組成。該系統(tǒng)采用集中式機箱和插件式機械結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)由中央控制器集中管理，采用分層結(jié)構(gòu)，即列車控制層。機車控制層和傳動層。采用多個串行總線系統(tǒng)，在傳輸速度和運行記錄方面能滿足列車控制的影響要求。 SIBAS16 本質(zhì)上還不能算是一個分布式的列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。 SIBAS16 的編程工具為 SIBASL0G，系統(tǒng)提供大量的標準的程序模塊，為控制軟件的編程提供了有利的條件。 20 世紀 90 年代， Siemens 公司在 SIBAS16的基礎(chǔ)上進 一步采用 32位芯片（ Intel486）的 SIBAS32系統(tǒng)，并保持與 SIBAS16 系統(tǒng)的接口兼容。為了減少傳統(tǒng)機車車輛布線， SIBAS32 系統(tǒng)設有智能外圍設備連接終端，即 SIBAS KLIP站。采用 SIBAS KLIP 可以迅速綜合信息和控制指令，并且通過一根串行總線傳輸給中央控制裝置。 KLIP 站可以很自由地分布在各類車輛上。 . MITRAC 系統(tǒng)是 Bombardier(龐巴迪 )公司的系列產(chǎn)品，包括 MITRAC TC(牽引 列車總線 列 車 總線 車輛 總線 節(jié)點 終端 26 逆變器 ) 、 MITRAC CC（列車控制系統(tǒng)）、 MITRAC AU（輔助逆變器） MITRAC DR（牽引驅(qū)動器）。公司為了適應不同用戶，推出了 MITRAC500 系、 1000 系、 3000系。 500 主要用于城際有軌列車， 1000 系主要用于高速及地鐵列車， 3000 系主要用于大功率機車。在廣州地鐵 2號線、深圳地鐵 1號線一期龐巴迪地鐵車輛中就使用了該系統(tǒng)。 MITRAC CC 主要特點： 1）符合各國際標準（ EN50155 車輛上的電子設備標準； ENV5012132：鐵路應用電磁兼容性的標準； ENV50204：數(shù)字無線電話電磁場輻射標準；IEC613751：列車通信網(wǎng)絡 標準 。IEEE1473:1999 中關(guān)于列車通信協(xié)議標準；UIC556/557 列車中信息傳輸?shù)脑\斷標準），具有開放接口。 2）該系統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)緊湊，電源直接由列車蓄電池供電，可以實現(xiàn)分布式安裝且不需要額外的加熱或制冷，器件配線最少，質(zhì)量顯著降低。 3）用線少，通過余增強系統(tǒng)的可用性，傳感器的短距離連接和 I/O 設備接口減少了沖突?？蓽y性和模塊化使系統(tǒng)配置離火，并可兼容和連接以前不同的列車控制系統(tǒng)。 4）該系統(tǒng)具有自診斷功能。診斷功能組合在監(jiān)控系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)克視化的遠程交付式診斷、車輛跟蹤詳細目錄、 GPS系統(tǒng)、 貨物跟蹤、旅客載量數(shù)據(jù)等方式，進行實時監(jiān)控和故障診斷，提高了應用的可靠性。 5）支持遠程無線數(shù)據(jù)恢復系統(tǒng)。系統(tǒng)可以支持軌旁無線系統(tǒng)通信，如 GSM/R和無線局域網(wǎng)。因特網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為客戶端調(diào)的訪問介質(zhì)，通過 MVB或者其他的通訊方式連接車輛通訊系統(tǒng)。國外先進的 MITRAC CC 系統(tǒng)可通過提供連接到運行車輛上的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)遠程維護，增強維護服務質(zhì)量；并允許診斷和操作數(shù)據(jù)直接通過因特網(wǎng)傳遞給列車系統(tǒng)的操作者。系統(tǒng)使用開放得標準，例如移動電話、無線局域網(wǎng)以及因特網(wǎng)相關(guān)的通信協(xié)議。 6）提供 MITRAC CC 遠程控制 平臺。 MITRAC CC 遠程平臺使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信，結(jié)合龐巴迪公司的鐵路專用技術(shù)，開發(fā)出心技術(shù)以降低維護成本，推進整個系統(tǒng)的可可靠信。 MITRAC CC 遠程平臺提供多種服務，通過標準接口訪問車輛。由于服務本身來源不同的廠商，該遠程平臺不接受未經(jīng)授權(quán)調(diào)的廠商的訪問，同時保證在線的控制通信系統(tǒng)不沖突。 MITRAC 列車控制通信系統(tǒng)的核心是 TCN（列車通信網(wǎng)絡）標準，允許不同用戶之間的相互操作。交換信息使用的額傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線或者光纖，列車上所有 MITRAC CC 器件都連在一個網(wǎng)絡上，從而可以交換程序 和診斷數(shù)據(jù)，很容易 27 增加新的設備。在 MITRAC 中沒有控制柜和機箱，而是各個控制單元或 I/O 單元均自成一體封裝在一個具有較好的電池兼容性能得機殼中。每個刻體軍友自己的電源和車輛總線接口。 列車微機控制系統(tǒng)由列車總線和多功能車輛總線兩部分組成，它們在關(guān)鍵區(qū)域提供冗余，即 WTB 或 MVB 中的單點故障不會導致列車運行停止。列車控制分為列車控制級、車輛控制級以及子系統(tǒng)控制級三級（包括牽引控制、氣制動控制、輔助電源控制、門控制、空調(diào)控制、乘客信息控制等。）列車控制級上的 WTB 通過安裝在每個單元的 VTCU 中的大功率網(wǎng)關(guān)與 MVB 相連，進行數(shù)據(jù)交換。列車控制級和車輛控制級與每個 3 節(jié)車單元的 VTCU 構(gòu)成一個整體，執(zhí)行如下的主要功能：通過 WTB 進行列車控制；總線管理和過程數(shù)據(jù)的通信；監(jiān)督和診斷；通過MVB 在各個子系統(tǒng)之間進行通信；提供與外部 PC 機之間的服務端口等。各部分功能如下： （ 1）列車總線（ WTB）與多功能車輛總線 列車總線 (硬線連接總線 WTB)連接著兩個 3單元的 VTCU，兩個 VTCU 之間通過 WTB 進行通信。多功能車輛總線 MVB 與車輛及列車控制單元 VTCU 直接連接 .VTCU 包括多功能車輛總線控制器，大容量的事件記錄器等， 可以對車輛總線通信進行管理。 VTCU 通過 MVB 與車輛所有子控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)列車控制和車輛控制，車輛控制級，子系統(tǒng)控制級，以及本車于同一單元的其他車之間通過本地車輛總線進行通信和數(shù)據(jù)傳輸。 （ 2）車輛及列車控制單元 VTCU 車輛及列車控單元 VTCU 為帶集成診斷功能和控制功能的車輛與列車控制裝置，每三節(jié)車單元擁有一個 VTCU，作為總線管理主機，他是一個帶有 32 位數(shù)字處理器， 8MB 閃爍內(nèi)存的微機控制單元，還包含靜態(tài)電池緩沖 RAM，串行接口，獨立電源。 （ 3）列車管理系統(tǒng)（ TMS） 它是以 VTCU 為核 心的一個列車控制系統(tǒng)，是列車微機控制和網(wǎng)絡系統(tǒng)的重要組成部分。他由列車控制級的多臺計算機系統(tǒng)和一些專門開發(fā)的高處理速度的微機組成。 TMS 負責列車的控制，監(jiān)控和診斷，該系統(tǒng)可以為列車子系統(tǒng)控制和模塊提供各種實時控制信號。 （ 4）列車故障診斷（ VTCU） 通過列車微機控制和網(wǎng)絡系統(tǒng)接受從各個子控制系統(tǒng)或 IO 控制單元傳來的故障報告，并附帶所選者的環(huán)境數(shù)據(jù)和相應的時間參數(shù)。所有列車運行所需的關(guān)鍵的診斷信息則是通過安裝在駕駛室駕駛臺上的 TFT 液晶彩色觸摸式顯示起 28 來顯示。顯示器的內(nèi)容分別有中，英文顯示，對不同的使用者 設置了不同的權(quán)限，分為駕駛模式界面和檢修模式界面。 列車故障診斷系統(tǒng)對所有重要的故障信息的記錄均給出了跟蹤數(shù)據(jù)，并通過分析數(shù)據(jù)能顯示出連續(xù)的牽引、制動曲線圖形，對于每個直接連接到 MVB總線上的子控制單元，均要求診斷系統(tǒng)能診斷并顯示到最小可更換部件的故障。 . AGATE 系統(tǒng) AGATE 系統(tǒng)是 Alstom 公司開發(fā)的列車控制系統(tǒng)。 AGATE 系統(tǒng)主要由 AGATE link(列車監(jiān)控 )、 AGATE Aux（輔助控制）、 AGATE Traction（牽引控制）和AGATEeMedia（乘客信息系統(tǒng)） 4個部分組 成。 AGATE 牽引控制系統(tǒng)主要是實現(xiàn)實時的機車牽引控制和產(chǎn)生制動命令。其主要特點是模塊化設計實現(xiàn)安全快速的操作；主要功能的子裝配系統(tǒng)標準化；采用WorldFIP 總線網(wǎng)絡，實現(xiàn)和主要數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（ TCN、 CAN、 FIP、 LON）的通信網(wǎng)關(guān)；具有自測試功能；使用 EASYPLUG 技術(shù)；包含了最新技術(shù) FPGA 器件和 PCI總線接口。 AGATE 輔助控制系統(tǒng)主要是實現(xiàn)對列車上靜態(tài)逆變器和電池充電的控制，其主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、低成本、低噪聲和快速保護等。 AGATEeMedia 乘客信息系統(tǒng)主要是再列車運行中，提 供實時的多媒體信息和休閑娛樂，為乘客提供便利性和舒適性，同時還可以作為一種高效廣告媒體，能帶來新收益。 AGATEeMedia 主要功能有：系統(tǒng)用發(fā)音系統(tǒng)自動報站，并在屏幕上以有色信息顯示，具有動力學線路地圖，也可以顯示廣告和新聞。當系統(tǒng)突然中斷或者意外情況發(fā)生的時候，優(yōu)先直接向乘客廣播實時信息。 AGATE Link 是在線管理和監(jiān)視列車的電子模塊，是整列車輛維護的有效工具。通過監(jiān)視列車各子系統(tǒng)的運行狀況來提供迅速準確的列車故障診斷，從而減少了檢查時間和成本，縮短了停工維護時間。 AGATE Link 的突出特點 是改善了列車生命周期成本（ LCC）。 AGATE Link 可根據(jù)應用需要對基本部件進行組合，如遠程輸出模塊、司機控制臺、 GIS定位模塊、無線電數(shù)據(jù)傳輸模塊和在線通訊網(wǎng)絡，系統(tǒng)易于擴展。 AGATE 系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡 WorldFip 總線是從 Fip 總線發(fā)展而來的。 Fip總線是一種面向工業(yè)控制的通信網(wǎng)絡，其主要特點可歸納為實時性、同步性、可靠性。WorldFip 的設計思想是：按一定的時序，為每個信息生產(chǎn)者分配一個固定的時段，通過總線仲裁器逐個呼叫每個生產(chǎn)者，如果該生產(chǎn)者已經(jīng)上網(wǎng)，應在規(guī)定時間內(nèi)應答。生產(chǎn)者提供必要的信息 ，同時提供一個狀態(tài)字，說明這一信息是最新 29 生產(chǎn)的還是過去傳送過的舊信息。消費者接收到信息時，可根據(jù)狀態(tài)字判斷信息的價值。 AGATE 系統(tǒng)采用 WorldFip 總線完整地實現(xiàn)了列車控制的所有功能。 TIMS 管理系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu) TIMS 是基于 AGATE 系列，通過數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡連接的產(chǎn)品。 TIMS 收集來自與它連接的設備的故障信息，并且通過駕駛顯示單元提供信息給駕駛員和維護人員，它能記錄故障、綜合故障以及記錄設備狀態(tài)。 TIMS 具備操作幫助、維護幫助、事件記錄管理、旅客信息觸發(fā)（音頻和視頻）的功能。 FIP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡是 TIMS 的核心，他們