【正文】 鐘處理與速度處理，不千予控制T若機車處于遙控狀態(tài)，系統(tǒng)將先對報警系統(tǒng)進行清0 〃后，再判別指令內(nèi)容，并依據(jù)指令內(nèi)容進行控車與顯示后返回。對于定速控制，則將給定速度值置 入速度寄存比較器，再進行機車控制。對于調(diào)速環(huán)節(jié)，圖9所示 為加速差值法；圖10所示為P I D控制法。 36 ：車載LCD顯示器，主機，零層箱，車載感應器, 車載天線，制動機，車速傳感器：B. 各個部分設備的所應具備的功能：舉綠LCPf示器：智能化并自帶漢字庫，內(nèi)置編程接口和驅(qū) 動,采用RS232接口，與主機通訊；?55 r：工作溫度、亮度可調(diào)、采用12V供電（由主機供電)，功耗 應盡量小，自身不發(fā)熱；遙控啟動按鈕（自復式）集成到顯 示器箱上，并留出單獨的接口（3線，航空插頭)： 車載通信、測試、控制的核心：_倩方頭：4個RS232串口完成：“顯示控制39。 “電臺通信”，“應答器的接口”，“主 機狀態(tài)/參數(shù)的接口”； 1個485或CAN完成與列控系統(tǒng)的接 口； 5路脈沖記數(shù)（光電隔離、前項調(diào)理電路）完成“車速”和“柴油機轉(zhuǎn)速”的測量；24路[需要進一步商定] 開入(光電隔離)完成“遙控開始按鈕（1路)”，“制動機狀 態(tài)(4路“機車換向手柄(4路）”，“速控手柄（5路)”： 24路[需要進一步商定]開出（光電隔離，動態(tài))， 37 第五章系統(tǒng)架構(gòu) 第一節(jié) 車載部分最初車載設備構(gòu)架圖考慮到系統(tǒng)架構(gòu)的合理性，原圖進行如下的修改：主機為 車載通信、測試、控制的核心，主機開出的信號隔離、驅(qū)動，開入的隔離是由零層箱來實現(xiàn)的。由零層箱內(nèi)部繼電器電路的聯(lián)鎖 關(guān)系來控制速控手柄，換向手柄及制動機。主機與零層箱之間形 成閉環(huán)，互通信息。顯示器顯示的內(nèi)容包括有地面送出的控制命 令內(nèi)容，機車是否使用遙控及在遙控工作狀態(tài)下的機車工作有關(guān) 顯示。在系統(tǒng)工作不正常時，它還具有音響報警及燈光報警，提 醒司機釆取應急措施。最初車載設 40 圖10 PID速度處理模塊流程圖對于加速差值法，機車對速度采樣后，計算速度差與加速 度并根據(jù)速度差與加速度的關(guān)系決定機車控制方式。當給定速度大于機車速度時，若加速度大于某一定值C,則 機車為保位操作，當加速度小于等于C時機車為升位操作。當給定速度小于機車速度且加速度小于定值C時機車做保 位操作，當加速度大于或等于C時，機車降位運行：當給定速度 等于機車速度時加速度大于0作降位運行，加速度小于0作升位 運行，加速度等于Q位作保位運行。對于機車的兩種調(diào)速方式，就其直觀性而言，加速度差值法 較好，但就其調(diào)速精度與先進性而言P I D法較好，但由于P I D方式公式不易推出，且忽略因素不同對控制將產(chǎn)生不同影響， 所以還需進一步探討。在推峰機車遙控系統(tǒng)中應用微機，還屬于初始階段，對于在該系統(tǒng)中應用控制理論以實現(xiàn)最優(yōu)控制的研究還有待于深入，本文只作了一些膚淺的論述。完成“系統(tǒng)電源總控 1路 ”，“遙控開始按鈕162。1路 ”，“制 動機控制 4 路”，“機車換向手柄 4路”，“速控手柄 5路零層箱：主機開出的信號隔離、驅(qū)動，開入的隔離，基本上 由繼電器構(gòu)成；根據(jù)應用的要求，設計內(nèi)部聯(lián)鎖電路，主要: 前進、后退聯(lián)鎖；制動與速控的聯(lián)鎖：車載感應器：安裝在機車底部，與車載主機用電纜連接，發(fā) 出能量來觸發(fā)點式應答器，接收點式應答器發(fā)送的位置信息, 采用現(xiàn)機車信號所用產(chǎn)品；車載天線：安裝在機車頂部，用于發(fā)射，接收無線電信號， 采用現(xiàn)機車信號所用產(chǎn)品；制動機：東風一7型內(nèi)燃機車是氣動制動，如要對其進行控制 需另加一控制模塊，按比例采集出氣動信號，通過電磁轉(zhuǎn)換 裝置使之轉(zhuǎn)換為電磁信號，再送入控制主機中進行制動控制, 采用鐵科機輛所產(chǎn)品JZ7。車速感應器：:在機車車輪的輪軸上安裝~光柵圓盤，盤內(nèi)有 柵孔，光柵的一面有發(fā)光光源，光柵的另一面裝有接收裝置。 當光柵圓盤隨機車輪軸轉(zhuǎn)動時，從光接收裝置處接收到被光 柵所切的光脈沖，光脈沖經(jīng)光電轉(zhuǎn)換處理成電脈沖，隨車輪 轉(zhuǎn)速的不同，電脈沖的頻率也不同，通過計量脈沖的頻率， 也就知道了車速,采用上?；蛑曛薜墓鈻琶}沖測速產(chǎn)品 DF—8 ；第二節(jié)：地面部分計軸，列車通過 車速，判脫鉤最初地面設備構(gòu)架圖（雙機熱備)機車 機車對框圖進行如下的改動，首先為了設備的安全性加入防雷模塊地面設備的大部分信息來源于駝峰自動化，因此地面主機需設有與駝 峰自動化的接另外添加智能采集模塊，采集駝峰自動化所無法提 供的必要信息?；陔p機熱備的地面主機，由于采用軟件實現(xiàn)自動切 換主機存在著安全隱患，如若軟件故障則無法實現(xiàn)自動切換主機的功 能，此時雙機熱備則失去其意義，基于此，設備中設有由硬件電路搭 建成的佳y機模塊，能有效避免此類事故的發(fā)生。 41 A. 設備構(gòu)成：基于雙機切換的地面系統(tǒng)由地面主機，地面 智能采集模塊，倒機模塊，防雷模塊，電臺，地面天線，電源構(gòu)成：B. 各個部分設備的應具備的功能要求：地面主機（上位機)：釆用標準的工業(yè)計算機，加裝標準以太網(wǎng)卡支持自動化的TCP/UDP接口，CAN卡支持與智能采集模塊的接口，本機的RS232與電臺和自動化接口；釆用對于控制程序，采用S/C兩級模式進行整個數(shù)據(jù)流的控制；對于診斷和查詢程序，采用S/B三級模式進行數(shù)據(jù)流控制： 42 智能采集模塊（下位機)：可采用車載智能模板，完成必要的 以開關(guān)量為主的地面信息實時采集，采用CAN與地面主機（上 位機）通信；倒機模塊：非智能模塊，可借助目前TWFTK中使用的成 熟設計；防雷模塊：電源部分應采用220V電源防雷器，可采用卡斯科 產(chǎn)品；通道防雷采用同軸避雷器，可用日本鉆石或鐵科的產(chǎn) 品；電臺：。電源：在線式UPS, 1KW容量，建議使用APC。第三節(jié)模擬電路鑒于車載主機由我公司自行研制開發(fā)，有很多硬件電路尚在 商定中，因此現(xiàn)階段無法對具體的車載主機進行仿真測試。為了 測試采集模塊中開入和開出的邏輯關(guān)系，掌握對鐵路運輸來說至 關(guān)重要的故障一安全的原則，我們用康拓公司研制的VME5000 系列模板搭建了一套簡易工控機系統(tǒng)，由VME總線搭建的嵌入 式系統(tǒng)由VME5086 V40 CPU板,VME53722 32路光耦輸入 板,VME5373 32路光耦輸出板及512KB帶后備電池半導體 盤VME5185構(gòu)成。其中VME5086 V40 CPU板采用16位的 VME局部總線和]6位的NECV40微處理器，內(nèi)嵌了 操作系統(tǒng)，可獨立運行編制好的控制程序特別是用C語言等高級 語言編制的程序。（其源程序見附錄）我們先使由VME總線搭建的系統(tǒng)運行在（I)模式，即通過 RS232串行口將VME系統(tǒng)與工控PC機相連進行數(shù)據(jù)通信，用 PC機的鍵盤和顯示器作為VME系統(tǒng)的輸入輸出設備。具體操作 是在PC機平臺上編制好程序,可通過串行線下傳到VME系統(tǒng)自 帶的存儲器板上，在VME系統(tǒng)上執(zhí)行程序后，其顯示結(jié)果在PC 機顯示器上輸出。我們在VME5373輸出板和VME53722輸入板之間搭建了 43 VCC +5v一個測試仿真電路，如圖1所示:圖⑴其中K0為VME5373輸出板的輸出引腳；KI為VME53722輸入板的輸入引腳由于篇幅的限制，圖（1)只畫出了一路輸出與輸入，我們通 過程序使VME5373板循環(huán)輸出八路信號，并把輸出信號回送到 VME53722輸入板，輸出結(jié)果由八個LED發(fā)光二極管循環(huán)顯 示，輸入情況則由PC機顯示器顯示。該程序的流程圖如圖（2)所示：VME5373輸出板的端口154H, VME53722輸入板的端 口為150H。向154H端口發(fā)送一個字節(jié)的字符就可以控制八位端 口各自輸出的狀態(tài)，即低電平“0”和高電平“1”，在測試電路上 就分別表現(xiàn)為LED燈滅和燈亮。同理，當八位電平信息輸入到端口 150H時，系統(tǒng)就會把這八位端口的狀態(tài)信息以一個字符的形勢傳回CPU,這樣就完成了模擬信號的輸出與回采。然后對輸出的字符與從輸入端回釆的字符進行比較，若兩者相同則進行下一 步循環(huán)，否則就中斷程序，返回操作系統(tǒng)。圖2在圖1所示的電路中，我們釆用的是用兩個非門74HC04 并聯(lián)，使KI點的輸出分別接測試輸出的LED燈與輸入端，使得 輸出顯示和信息回釆互不干擾。因為在VME53722輸入板中釆 用的是TPL5214晶體管光電耦合器，輸入端直接連發(fā)光二極管。 所以利用非門完成電平轉(zhuǎn)換，不會出現(xiàn)因兩個二極管并聯(lián)所產(chǎn)生 的一個二極管導通之后，另一個二極管電平被鉗制的現(xiàn)象。低是從系統(tǒng)的故障安全性考慮，當LED燈和電阻R2損壞之 后，雖然LED燈無法正常顯示，但此時的輸出字符仍等于輸入字 符，程序不會中斷報蝥。所以我們對圖（1)的電路進行了一些修 改，使輸出測試與輸入回采用一條支路串聯(lián)，如圖（3)所示：電路經(jīng)過修改之后,如果一旦KI與K0端之間的部分電路出 45 現(xiàn)故障，總會導致運行的過程中的輸出字符不等于輸入字符，使程序中斷報警，提高了系統(tǒng)的安全性。VCC +5v⑴0表⑴我們對電路中各點的電壓和電流進行了測試，具體數(shù)值如表 (1)所示：t/j為高電平h為低電平單位uKOVUaVUsVU LEDVJ1 LED0mA從表（1)中可以看出當《7,為低電平時，Ua為V ,驅(qū)動電流為mA,這部分驅(qū)動電流全部由六路反向器74HC04承擔，如果六路全部用上驅(qū)動電流就應為這樣電路運行的時間較 長時，會使74HC04芯片發(fā)熱較大，很容易燒毀。為了降低芯片 的發(fā)熱，提高74HC04芯片帶負載的能力，在能完成系統(tǒng)的正常 功能的前提下，我們又對電路進行了如圖（4)的修改：VCC +5v圖⑷我們在電路中加入了二極管D2和電阻R3,這樣由非門只提供電 位，而LED的驅(qū)動電流由電源VCC和電阻R3提供。同樣，我們對該電路的電壓和電流進行了測量，結(jié)果如表（2)所示:C/j為高電平為低電平單位uKOVUaVUBVU挪V10mA0mAJr3mA表（2)這樣為，降低了流過非門的電流，符合非門7ffiC04芯片的 電氣要求（如附錄所示），提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第六章 應用前景該系統(tǒng)與地面設備及推峰進路具有聯(lián)鎖關(guān)系，保證推峰作業(yè) 的安全。系統(tǒng)可以獨立推廣應用，也可以與溜放速度控制及進路 控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工作，構(gòu)成駝峰自動化控制系統(tǒng)。此外，由于無線 遙控系統(tǒng)在控車精度,行車安全性等方面要遠遠的優(yōu)于人工控車, 而且有利于提高機車的工作效率，改善司機控制室的工作環(huán)境。 另外，本系統(tǒng)在信號防護、列車控制、重載運輸、城市輕軌和地 鐵運輸中廣泛的應用空間。 49 附錄VME總線開入開出程序清單匯編：DSEG SEGMENT KODB?COUNT EQUOFFFFH DSEG ENDSSSEG SEGMENT PARA STACK 39。STACK39。 DB 100 DUP(?)SSEGENBSCSEG SEGMENT 39。CODE39。ASSUME DS:DSEG,SS:SSEG,CS:CSEG DELAY:MOV BX,80 MOV KC),01H DELY: MOV CX,COUNT DELA: NOP NOPLOOPDELA MOV DX,154H MOVAL,KO OUT DX,AL MOV CXs0FFFH DELAltNOP NOPLOOP DELA1 MOV DX, 15 OH INAL’DX CMPALsKOJNZ STOP DECBX JNZDELY JMPSTOP設置循環(huán)共10次 設置每次移位的位數(shù) 延時設置輸出端口 移位操作從輸出端口輸出字符 延時。設置輸入端口 。從輸入端口輸入字符 。比較輸入字符是否等于 。輸出字符 ；不等于則跳出循環(huán)BX不為0則繼續(xù)循環(huán)， BX為0則結(jié)束程序北京交通大學畢業(yè)設計（論文）STOP. ；返回 DOSINT21HCSEG ENDSEND DELAYC語言：^include inchide dos,h include void mainQ 58 //設置輸出端口//設置輸入端a//一共循環(huán)三次//每次循環(huán)亮8個LED燈int port =0x154。 int portl = 0x150。 int ij5m。 int result。 forQ=0^3J++){int value 1。 for(i0。i8。i++)outportb(port3 value)。 //從端 口 154H 輸出值pmtf(Value %d sent to port number %d\nM, value, port)。//延時result = inportb(portl)。 //從端口 150H 輸入值 printf(“Byte read from port %d = %d\n, portl, result)。 if(value!result) exit(0)。 //比較判斷輸入值是否等于輸出值//不等則跳出循環(huán)value *=2。74HC04電氣要求Unit*VVti*c^S9 + 1291000soo400Absolute Maxlinuin Ratings 昨1171。1 暴2)II layteryconuct lh171。 tottamri S171。mtaiotM^2]lnr 6rt— tor Miis171。pp*rvend174。*(Vied 171。? f rovOC Voit