CN110224912A - 一种机车多网络组态通信***及方法 - Google Patents

一种机车多网络组态通信***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机车多网络组态通信***及方法，该***包括中央控制器、第一机车显示屏、第二机车显示屏、以太网交换机、柴油机通信网关、柴油机控制器和供电机组控制器，中央控制器通过RS485总线与第一机车显示屏连接，第一机车显示屏、以太网交换机和第二机车显示屏分别依次通过以太网连接，第二机车显示屏通过RS485总线与供电机组控制器连接；第一机车显示屏还通过RS485总线与柴油机通信网关连接，柴油机通信网关通过CAN总线与柴油机控制器连接。中央控制器内部集成有重联模块，本车的中央控制器通过RS485总线与他车的中央控制器进行双机重联。RS485总线上的中央控制器、第一机车显示屏和第二机车显示屏均采用Modbus‑RTU协议进行数据通信。本发明采用成熟的网络组态，通信稳定可靠，适用于高要求、低成本的调车机车。

Description

一种机车多网络组态通信***及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种机车多网络组态通信***及方法。
背景技术
早期调车机车网络通信***比较简单，控制单元主要是微机和显示屏，需要通信的节点数较少，微机和显示屏之间主要采用基于RS485的PPI通信方式，或者采用以PLC为主站的RS485 MODBUS通信方式，网络通信***设计简单，网络通信数据量较少。
随着用户需求的提高，调车机车上增加了与柴油发电机组(1MA)、柴油机控制单元控制单元(ECM)、网检车的通信需求，同时增加了两台机车之间重联、机车与网检车之间重联的通信。需要在各个机车之间互相传输和交互信息。调车机车的网络设计更加复杂，网络通信数据量大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种机车多网络组态通信***，包括中央控制器、第一机车显示屏、第二机车显示屏、以太网交换机、柴油机通信网关、柴油机控制器和供电机组控制器，所述中央控制器通过RS485总线与第一机车显示屏连接，所述第一机车显示屏、以太网交换机和第二机车显示屏分别依次通过以太网连接，所述第二机车显示屏通过RS485总线与供电机组控制器连接。所述第一机车显示屏还通过RS485总线与柴油机通信网关连接，所述柴油机通信网关通过CAN总线与柴油机控制器连接。
进一步的，所述中央控制器内部集成有重联模块，本车的中央控制器通过RS485总线与他车的中央控制器进行双机重联。
进一步的，所述RS485总线上的中央控制器、第一机车显示屏和第二机车显示屏均采用Modbus-RTU协议进行数据通信。
作为优选实施方式，所述第一机车显示屏设置为RS485 Modbus的主站，所述中央控制器设置为RS485 Modbus的第一从站，所述第二机车显示屏设置为RS485 Modbus的第二从站。
作为优选实施方式，网检车上设置有第三机车显示屏，所述第三机车显示屏通过以太网交换机与第一机车显示屏进行数据通信，并实时显示机车的所有信息。
此外，本发明还提出一种机车多网络组态通信方法，以RS485总线为主导网络，其次运用以太网以及CAN总线，其中RS485总线上的中央控制器、第一机车显示屏和第二机车显示屏均采用Modbus-RTU协议进行数据通信，具体如下：
所述中央控制器设置为RS485 Modbus的第一从站，在完成本车牵引控制的同时实现与他车的重联通信，一方面，与第一机车显示屏通信，将其传过来的柴油机原始数据进行计算，再将最终的数据传回给第一机车显示屏；另一方面，根据操纵台上的主机设定开关来判定主站和/或从站信号，当设定开关在本车位时，判定本车为主站机车，进行与他车中央控制器的重联，完成两车数据交互，实现双机重联。
所述第一机车显示屏设置为RS485 Modbus的主站，一方面，与中央控制器进行双向数据传输，负责接收和显示中央控制器得到的数字量信号、模拟量信号、开关量信号以及故障量信息，并对故障信息进行报警和记录；另一方面，还通过柴油机通信网关与柴油机通信，并在界面上显示柴油机信息，其中柴油机通信网关与柴油机通过CAN总线进行通信。
所述第二机车显示屏设置为RS485 Modbus的第二从站，除了通过以太网采集和显示第一机车显示屏传过来数据之外，还与通过RS485总线与供电机组进行通信，采集供电机组的原始数据，并处理采集到的数据再显示最终的数据。
作为优选实施方式，所述中央控制器内部集成有重联模块，在此基础上，本车的中央控制器通过RS485总线与他车的中央控制器进行双机重联。
作为优选实施方式，网检车上设置有第三机车显示屏，所述第三机车显示屏通过以太网交换机与第一机车显示屏进行数据通信，并实时显示机车的所有信息。
本发明的有益效果在于：
(1)采用成熟的网络组态，通信稳定可靠；
(2)成本低，适用于高要求、低成本的调车机车；
(3)显示屏首次作为主站，分担了中央控制器的工作量，使中央控制器程序运行周期变短，通信速度提高，传输数据的准确性提高；
(4)实现了双机动态重联通信；
(5)充分运用网络的优点实现了多网络组态通信功能。
附图说明
图1是本发明的***网络拓扑图；
图2是本发明具体实施例1的***网络拓扑图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例1：
本实施例主要以RS485总线为主导网络，其次运用以太网(Ethernet)以及CAN总线。发挥不同网络的优点完成了微机控制器(以下简称ACC)、显示屏、网关、供电机组及柴油机之间的通信，通过操作位选择开关和本网络***来实现本车和他车的逻辑控制、柴油机控制和双机重联，以及多显示界面显示等功能，具体如下：
一、硬件组成
根据调车网络信号需求，结合安全性、可靠性和快捷性等其他因素，决定该网络***选用硬件见下表1。
表1
其中，ACC主要对采集到的各种数据进行逻辑参数运算，包括机车逻辑控制、柴油机启停控制、故障检测、诊断、保护以及相关数据记录、参数设置修改等，并可以采集频率量信号(机车速度和柴油机转速)、数字量信号、模拟量信号。重联模块作为一个扩展模块装在ACC中，主要将本车或者他车采集到的信息传送给对方，完成双机重联。柴油机通信网关主要是用来和柴油机进行CAN通信，采集柴油机信息，并通过RS485总线传送给ACC。机车显示屏(HMI)用来显示从ACC和柴油机传送过来的信息，并且将从供电机组采集到的信息进行宏处理并显示。本实施例的***网络拓扑图如图2所示。
二、网络分工
(1)RS485总线：所有RS485总线上的智能单元均采用Modbus-RTU协议进行数据通信。
ACC作为RS485 Modbus从站1，是整个机车的控制核心，在完成本车牵引控制等功能的同时实现重联通信功能。ACC一方面和HMI0通信，采集从HMI1和HMI0传过来的数据，并将HMI0传过来的柴油机原始数据进行计算，再将最终的数据传送给HIM0以及其他终端；同时，根据操纵台上的主机设定开关来判定主/从站信号，当设定开关在本车位时，ACC判定本车为主站机车，进行和他车ACC的重联，完成本车、他车数据交互，实现双机重联。
HMI0作为RS485 Modbus主站，与ACC进行双向数据传输，负责接收ACC采集到的数字量、开关量、模拟量以及故障量信息等，在界面上显示并对故障信息进行报警并记录；并且通过柴油机通信网关(GW7228)与柴油机通信，在界面上显示柴油机信息。
HMI1作为RS485 Modbus的从站2，除了采集和显示主站传过来数据之外，与供电机组进行通信，采集供电机组的原始数据，并运用宏代码来处理采集到的数据并显示最终数据。
(2)Ethernet网络：HMI之间采用快速的100Mbit/s的Ethernet，对各个HMI设置不同的IP来进行传输数据,3个HMI的IP设置分别为192.168.0.100、192.168.0.101、192.168.0.102。
HMI0在Ethernet网络中担任收发数据的功能，从ACC接收本车、他车以及HMI1的数据，然后通过Ethernet网络传输到各个显示屏。
HMI2在本***中采集HMI0的信息，用来在网检车上显示机车的所有信息，只作为显示，不参与控制。
(3)CAN总线：
此***中，由于HMI0无法与柴油机直接通信，因此选取网关GW7228和柴油机进行CAN J1939通信，采集柴油机信息，并通过RS485传送给机车微机。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
具体实施例2：
本实施例在实施例1的基础上：
本实施例中的微机控制器(ACC)采用西门子可编程控制器，其具体型号为6ES7288-1ST60-0AA0，重联模块采用西门子通信模块，其具体型号为6ES7 288-7DP01-0AA0(PROFIBUS-DP)，机车显示屏采用步科显示器，其具体型号为MT4523TE。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (6)

1.一种机车多网络组态通信***，其特征在于，包括中央控制器、第一机车显示屏、第二机车显示屏、以太网交换机、柴油机通信网关、柴油机控制器和供电机组控制器，所述中央控制器通过RS485总线与第一机车显示屏连接，所述第一机车显示屏、以太网交换机和第二机车显示屏分别依次通过以太网连接，所述第二机车显示屏通过RS485总线与供电机组控制器连接；所述第一机车显示屏还通过RS485总线与柴油机通信网关连接，所述柴油机通信网关通过CAN总线与柴油机控制器连接；
所述中央控制器内部集成有重联模块，本车的中央控制器通过RS485总线与他车的中央控制器进行双机重联；
所述RS485总线上的中央控制器、第一机车显示屏和第二机车显示屏均采用Modbus-RTU协议进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的一种机车多网络组态通信***，其特征在于，所述第一机车显示屏设置为RS485 Modbus的主站，所述中央控制器设置为RS485 Modbus的第一从站，所述第二机车显示屏设置为RS485 Modbus的第二从站。
3.根据权利要求1所述的一种机车多网络组态通信***，其特征在于，网检车上设置有第三机车显示屏，所述第三机车显示屏通过以太网交换机与第一机车显示屏进行数据通信，并实时显示机车的所有信息。
4.一种机车多网络组态通信方法，其特征在于，以RS485总线为主导网络，其次运用以太网以及CAN总线，其中RS485总线上的中央控制器、第一机车显示屏和第二机车显示屏均采用Modbus-RTU协议进行数据通信，具体如下：
所述中央控制器设置为RS485 Modbus的第一从站，在完成本车牵引控制的同时实现与他车的重联通信，一方面，与第一机车显示屏通信，将其传过来的柴油机原始数据进行计算，再将最终的数据传回给第一机车显示屏；另一方面，根据操纵台上的主机设定开关来判定主站和/或从站信号，当设定开关在本车位时，判定本车为主站机车，进行与他车中央控制器的重联，完成两车数据交互，实现双机重联；
所述第一机车显示屏设置为RS485 Modbus的主站，一方面，与中央控制器进行双向数据传输，负责接收和显示中央控制器得到的数字量信号、模拟量信号、开关量信号以及故障量信息，并对故障信息进行报警和记录；另一方面，还通过柴油机通信网关与柴油机通信，并在界面上显示柴油机信息，其中柴油机通信网关与柴油机通过CAN总线进行通信；
所述第二机车显示屏设置为RS485 Modbus的第二从站，除了通过以太网采集和显示第一机车显示屏传过来数据之外，还与通过RS485总线与供电机组进行通信，采集供电机组的原始数据，并处理采集到的数据再显示最终的数据。
5.根据权利要求4所述的一种机车多网络组态通信方法，其特征在于，所述中央控制器内部集成有重联模块，在此基础上，本车的中央控制器通过RS485总线与他车的中央控制器进行双机重联。
6.根据权利要求4所述的一种机车多网络组态通信方法，其特征在于，网检车上设置有第三机车显示屏，所述第三机车显示屏通过以太网交换机与第一机车显示屏进行数据通信，并实时显示机车的所有信息。
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