CN114063544A - 电气集成控制***及轨道交通车辆客室控制*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及电气集成控制***及轨道交通车辆客室控制***，电气集成控制***包括总控模组、IO接口电路、网络通信模组和工控显示屏。总控模组分别通信连接IO接口电路、网络通信模组和工控显示屏。IO接口电路用于接入外部反馈信号及输出内部控制信号。网络通信模组用于通信连接车辆控制模块，获取车辆控制模块的网络控制命令。总控模组用于根据外部反馈信号或网络控制命令，运行内部的并行控制逻辑后产生内部控制信号；内部控制信号用于控制空调机组、照明设备和火灾报警器中的至少两种设备的运行工况。工控显示屏用于显示总控模组的***控制状态，提供与总控模组的交互功能。实现了控制多样性，***可靠性高且外部接线少。

Description

电气集成控制***及轨道交通车辆客室控制***

技术领域

本申请涉及工业电气控制***技术领域，特别是涉及一种电气集成控制***及轨道交通车辆客室控制***。

背景技术

在工业环境中应用着各种类型的电气控制***，例如有的应用于空调控制，有的用于照明控制，有的用于消防控制等。电气控制***通常在其电路结构设计后，进行相应的程序设计即可满足对目标电气设备的各种功能的控制。在现有的各类电气控制***的设计中，可以通过从市面上采购所需的电路器件、通讯接口模块及所需的传感器等，即可根据对应用对象所需进行各种控制功能进行相应的***电路设计，然后对电路中各类型的可编程器件进行相应的编程开发已使其分别实现不同的逻辑分工，从而承担各自不同的工作职能，也即通过编程设计提供器件所需的软件支撑，最终整个电气控制***电路即成为具备相应控制功能的成品***。然而，在实现本发明过程中，发明人发现目前传统的电气控制***通常都是单一性的控制***，存在着***控制能力单一的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现控制多样化的电气集成控制***以及一种轨道交通车辆客室控制***。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种电气集成控制***，包括总控模组、IO接口电路、网络通信模组和工控显示屏，总控模组分别通信连接IO接口电路、网络通信模组和工控显示屏；

IO接口电路用于接入外部反馈信号及输出内部控制信号；

网络通信模组用于通信连接车辆控制模块，获取车辆控制模块的网络控制命令；

总控模组用于根据外部反馈信号或网络控制命令，运行内部的并行控制逻辑后产生内部控制信号；内部控制信号用于控制空调机组、照明设备和火灾报警器中的至少两种设备的运行工况；

工控显示屏用于显示总控模组的***控制状态，提供与总控模组的交互功能。

在其中一个实施例中，总控模组包括主处理电路和协处理电路，主处理电路与协处理电路通过内部工作总线连接，主处理电路分别通信连接IO接口电路和网络通信模组，协处理电路分别通信连接工控显示屏和网络通信模组；

主处理电路用于提供空调机组控制逻辑功能、照明控制逻辑功能和火灾预警控制逻辑功能；空调机组控制逻辑功能包括至少对两个空调机组的控制逻辑功能；

协处理电路用于提供主处理电路的***支持功能；***支持功能包括RTC时钟、MVB接口适配、运行日志管理、故障日志管理、HMI交互、PTU交互和在线升级。

在其中一个实施例中，主处理电路包括FPGA芯片、有源晶振、LDO电源、EEPROM、SPIFLASH和JTAG调试接口电路；

FPGA芯片分别通信连接有源晶振、LDO电源、EEPROM、SPI FLASH、JTAG调试接口电路和网络通信模组，FPGA芯片通过内部工作总线连接协处理电路，FPGA芯片通过IO总线连接IO接口电路。

在其中一个实施例中，协处理电路包括MCU芯片、LDO电源、M12接口电路、RS232接口电路、RTC超级电容、SW调试接口电路和显示接口电路；MCU芯片通过内部工作总线连接FPGA芯片；

MCU芯片分别通信连接LDO电源、M12接口电路、RS232接口电路、RTC超级电容、SW调试接口电路和显示接口电路，MCU芯片通过PCI104标准总线或485/TTL串口连接网络通信模组，显示接口电路连接工控显示屏。

在其中一个实施例中，IO接口电路包括多路开关量输入接口电路、多路开关量输出接口电路和多路模拟量输入接口电路，多路开关量输入接口电路、多路开关量输出接口电路和多路模拟量输入接口电路分别通过IO总线连接FPGA芯片。

在其中一个实施例中，网络通信模组为MVB通信总线，MVB通信总线采用双冗余设计。

在其中一个实施例中，还包括隔离模组，隔离模组用于为总控模组、IO接口电路、网络通信模组和工控显示屏隔离接口。

在其中一个实施例中，还包括供电模组，供电模组分别电连接主处理电路的LDO电源、协处理电路的LDO电源和工控显示屏。

在其中一个实施例中，还包括PTU上位机，PTU上位机分别通信连接主处理电路的JTAG调试接口电路和协处理电路的SW调试接口电路，PTU上位机用于提供对主处理电路和协处理电路的客户端功能；客户端功能包括参数配置、模式设定、***自检、MVB报文监听、固件升级和日志导出。

另一方面，本发明实施例提供一种轨道交通车辆客室控制***，包括车辆控制模块、传感装置、空调机组、照明设备、火灾报警器和上述的电气集成控制***；

电气集成控制***分别通信连接车辆控制模块、传感装置、空调机组、照明设备和火灾报警器，传感装置包括温度传感器和烟雾传感器。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述电气集成控制***及轨道交通车辆客室控制***，通过采用总控模组、IO接口电路、网络通信模组和工控显示屏进行大规模集成设计，集成了空调、照明和消防等多种类型的控制功能，***内部利用了大规模集成电路及其先进的抗干扰技术，使***的可靠性得到了高效保障。在***中用总控模组自身的存储逻辑代替了传统的接线逻辑，大大减少了整个***外部的接线，并且整体电路结构采用模块化设计，控制逻辑采取纯并行模式运行，各逻辑独立运行，从设计上保证最低的故障率。相比于传统的电气控制***，本申请的上述***具有控制多样性、抗干扰能力强、可靠性高、外部接线少、集成度高、故障率低等特点，是实现机电一体化的理想控制设备。

附图说明

图1为一个实施例中电气集成控制***的总体电路结构框图；

图2为一个实施例中电气集成控制***的第一电路结构示意图；

图3为一个实施例中主处理电路与协处理电路的逻辑分工示意图；

图4为一个实施例中主处理电路的软件架构示意图；

图5为一个实施例中协处理电路的软件架构示意图；

图6为一个实施例中电气集成控制***的第二电路结构示意图；

图7为一个实施例中电气集成控制***的第三电路结构示意图；

图8为一个实施例中电气集成控制***的第四电路结构示意图；

图9为一个实施例中FPGA、MCU、PTU上位机与工控显示屏的逻辑分工示意图；

图10为一个实施例中PTU上位机的软件架构示意图；

图11为一个实施例中轨道交通车辆客室控制***的组织结构示意图；

图12为一个实施例中轨道交通车辆客室控制***各部分的信号流向示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前在工业领域用于各种电气控制的***已有很多，有的用于空调控制，有的用于照明控制，有的用于消防控制等；针对传统的电气控制***存在着的***控制能力单一的技术问题，本申请提供一种新的电气集成控制***，还提供一种应用该电气集成控制***的轨道交通车辆客室控制***。本申请设计的***通过对空调、火灾及照明等的控制进行一体化、小型化集成设计，集空调、照明和消防等多种控制功能于一体，解决了各类控制分散，不易于管理的问题，实现控制多样化的目的。在一体化方面，本申请设计的***集成主控模块、数字量I/O模块、模拟量输入模块、电源模块、通信接口模块和显示模块；在小型化方面，不大于现有的主型同类产品；在模块化方面，兼顾考虑各个模块的可扩展性，如包括I/O接口、外部电源和通信接口等，配备与集成控制***相匹配的显示***，以及对动作器件在全生命周期所属阶段的评估***，可帮助获得状态维修信息。

再者，现有的电气控制***一般是单一性的控制***，其***外部接线较多，可靠性不高，抗干扰性不强，静电防护能力偏弱。本申请实现了控制的多样性，由于***内部采用了大规模集成电路和先进的抗干扰技术，整个***的可靠性得到了充分保障，而且用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了外部的接线，是实现机电一体化的理想控制设备。

请参阅图1，在一个实施例中，本申请提供一种电气集成控制***100，包括总控模组12、IO接口电路14、网络通信模组16和工控显示屏18。总控模组12分别通信连接IO接口电路14、网络通信模组16和工控显示屏18。IO接口电路14用于接入外部反馈信号及输出内部控制信号。网络通信模组16用于通信连接车辆控制模块201，获取车辆控制模块201的网络控制命令。总控模组12用于根据外部反馈信号或网络控制命令，运行内部的并行控制逻辑后产生内部控制信号。内部控制信号用于控制空调机组、照明设备和火灾报警器中的至少两种设备的运行工况。工控显示屏18用于显示总控模组12的***控制状态，提供与总控模组12的交互功能。

可以理解，上述电气集成控制***100的各模组和设备均采用市面上技术成熟可靠的工业级器件设备，从而在设计环节确保***的可靠性和稳定性。总控模组12可以采用本领域已有的各类处理器模组（板卡）经相应的程序功能配置而获得，例如但不限于基于CPU芯片、FPGA芯片、MCU芯片或其他处理器的控制板，通过本领域已有的VHDL程序设计和/或C语言程序设计进行适应性的程序配置以满足各种设备现有的控制功能需求，而且总控模组12上集成的核心（处理器）数量可以灵活搭配，只要能够满足所需的集成规模并支持所需功能即可。

IO接口电路14可以采用本领域已有的I/O接口模块电路组成，可以包括多路数字信号输入/输出、多路模拟信号输入/输出，以从硬件上满足现有各种主流电气设备（例如但不限于空调机组、照明灯、火灾报警设备等）的信号采集与控制需求。网络通信模组16可以是本领域已有的各类多功能车辆总线，用于提供交互车辆上的车辆控制模块201与电气集成控制***100之间的交互通道。工控显示屏18可以是本领域中已有的各型工业显示屏，可以是可触控类型的工业显示屏，也可以是非触控交互的工业显示屏。工控显示屏18可以用于提供电气集成控制***100的控制盘显示功能、显示图片导入功能、状态显示功能、***自检及调试的操作界面功能、手动检修的操作界面显示功能和参数设定显示功能等，工控显示屏18可以采用RS485接口与总控模组12进行通信。

在功能角度上，电气集成控制***100从整体功能上集成空调控制***、照明控制***和火灾预警***等，空调控制***可以实现对两个或多个空调机组的控制功能。空调控制***通过网络通信模组16与网络总线通讯，可以根据接收到的车辆控制模块201的网络控制命令，控制空调机组的运行及其工作模式（如通风和制冷等），使车辆客室空间内维持舒适的温度。可以根据来自车辆控制模块201的车辆客室空间的载客量信号，控制空调机组的新风阀开度，调节空间内的新风量等。

照明控制***用于实现对车辆客室空间内照明设备的控制。照明设备可由110V直流母线供电，可在77VDC～137.5VDC电压范围内正常工作。在车辆客室空间内失去高压后照明设备的正常照明将被关断，照明控制***仅保留由蓄电池供电的紧急照明设备工作，并能维持设定时间，例如至少45分钟（具体控制时长可以根据应急照明需要进行设定）。

火灾预警***可由光电感烟火灾探测器和火灾报警控制器等设备组成。火灾报警控制器集成在电气集成控制***100的总控模组12中。当探测器探测到火情后，通过电缆传送给火灾报警控制器，火灾报警控制器一方面启动本地信号灯进行光提示；火灾报警控制器另一方面将火警信息通过网络通信模组16传送到车辆控制模块201，车辆控制模块201再将信号传到车辆司机室的显示屏并显示。

在电气集成控制***100的电路结构设计中，充分考虑低故障率、稳定性和高集成度，控制逻辑采取纯并行模式运行，各逻辑独立运行，从设计上保证最低的故障率；内部的控制逻辑由内部组合逻辑和时序逻辑实现，***外部输入信号直达控制逻辑，响应速度快；用户接口逻辑、日志读写等与控制逻辑分离，仍然是低故障率的机制性保障；在具体设计中选用高密度芯片确保高集成度，如全部选用工业级芯片，不论主控制器件还是***器件，皆严格选型。电气集成控制***100的电路结构设计如图1所示。需要说明的是上述各部件之间的通信连接，可以采用本领域中各部件所兼容的通信线缆或印刷电路来实现。

上述电气集成控制***100，通过采用总控模组12、IO接口电路14、网络通信模组16和工控显示屏18进行大规模集成设计，集成了空调、照明和消防等多种类型的控制功能，***内部利用了大规模集成电路及其先进的抗干扰技术，使***的可靠性得到了高效保障。在***中用总控模组12自身的存储逻辑代替了传统的接线逻辑，大大减少了整个***外部的接线，并且整体电路结构采用模块化设计，控制逻辑采取纯并行模式运行，各逻辑独立运行，从设计上保证最低的故障率。相比于传统的电气控制***，本申请的上述***具有控制多样性、抗干扰能力强、可靠性高、外部接线少、集成度高、故障率低等特点，是实现机电一体化的理想控制设备。

在一个实施例中，如图2所示，总控模组12包括主处理电路122和协处理电路124，主处理电路122与协处理电路124通过内部工作总线连接。主处理电路122分别通信连接IO接口电路14和网络通信模组16，协处理电路124分别通信连接工控显示屏18和网络通信模组16。主处理电路122用于提供空调机组控制逻辑功能、照明控制逻辑功能和火灾预警控制逻辑功能；空调机组控制逻辑功能包括至少对两个空调机组的控制逻辑功能。协处理电路124用于提供主处理电路122的***支持功能；***支持功能包括RTC (Real_Time Clock，实时时钟)时钟、MVB（多功能车辆总线）接口适配、运行日志管理、故障日志管理、HMI（HumanMachine Interface，人机界面）交互、PTU交互和在线升级。

可以理解，总控模组12由两个可编程的处理电路组成，其分别通过各自的软件支撑来承担不同的工作职能，各自的逻辑分工如图3所示，其中也说明了相应的编程实现可采用的开发平台和开发语言。从图3可以看到，主处理电路122主要承担空调机组（如机组数量为2时，即配置了空调机组1控制逻辑块和空调机组2控制逻辑块）控制逻辑功能，可包括自检流程、启动时序、压力保护、过载保护和动作记录等控制逻辑功能；火灾预警控制逻辑功能、照明***控制逻辑功能以及其他适配的逻辑块，如MVB接口逻辑块、IIC（Inter-Integrated Circuit，集成电路总线）接口逻辑块、FIFO（First Input First Output，先进先出）存储模块、PLL时钟模块、SPI (Serial Peripheral Interface，串行外设接口)接口逻辑块和QSPI（Quad SPI，6线SPI）接口逻辑块等。主处理电路122的逻辑功能可采用XilinxISE（是Xilinx公司现有的硬件设计工具）开发平台并采用VHDL（硬件描述语言，是一种现有的用于电路设计的高级语言）开发语言来编程实现。

协处理电路124职责是为主处理电路122的核心控制逻辑提供***支持，如包括RTC时钟、MVB接口适配、运行日志管理、故障日志管理、HMI交互、PTU交互和在线升级等功能支持，程序架构上实现协处理器控制软件与主处理器软件的完全隔离，并且两者之间相互监督。协处理电路124中为提供上述所需的***支持，可配置有如图3中所示的事件处理有限状态机模块、MVB接口访问模块、以太网通讯模块、日志访问接口模块、命令解析模块、QSPI接口逻辑块、显示***接口模块、内部总线访问模块、RS485通信模块、***初始化及时钟树配置模块、IAP（In Application Programming，应用编程）在线升级模块以及内部时钟中断、485通信中断、UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)通信中断处理模块等逻辑功能模块。协处理电路124的逻辑功能可采用现有的STM32CUBE IDE开发平台并采用C以及部分汇编语言等开发语言来编程实现。

具体的，主处理电路122的控制软件的职责是实现电气集成控制***100的核心控制逻辑，主处理电路122与协处理电路124的控制软件独立运行。主处理电路122在框架结构上的特点是：围绕空调机组控制逻辑块（如空调机组1控制逻辑块和空调机组2控制逻辑块）、照明***控制逻辑块和火灾预警控制逻辑块这几大核心控制逻辑，相应的支撑功能模块组织得合理有序，主处理电路122的软件架构如下图4所示，图4中出现的每个方框即代表一个由VHDL语言描述的特定功能硬件电路。

协处理电路124内部控制软件的职责是为控制***的核心控制逻辑提供***支持，其软件架构如下图5所示，图5中出现的每个方框即代表一个由C以及部分汇编语言等开发语言描述的特定功能硬件电路。

通过主处理电路122与协处理电路124各自承担相应逻辑功能，控制软件上完全隔离并且相互监督，实现电气集成控制***100的核心控制逻辑功能及其***支持，为实现上述控制多样性提供软硬件上的核心基础。

在一个实施例中，如图6所示，主处理电路122包括FPGA芯片、有源晶振、LDO（lowdropout regulator，低压差线性稳压器）电源、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、SPI FLASH（串行闪存）和JTAG（Joint Test Action Group，联合测试工作组）调试接口电路。FPGA芯片分别通信连接有源晶振、LDO电源、EEPROM、SPI FLASH、JTAG调试接口电路和网络通信模组16。FPGA芯片通过内部工作总线连接协处理电路124，FPGA芯片通过IO总线连接IO接口电路14。

可以理解，上述芯片及其周围器件均选用现有的工业级芯片及器件，从而在设计环节确保主处理电路122的可靠性及稳定性。FPGA芯片及其他器件的具体型号可以根据***所需的性能来选择，例如但不限于采用Xilinx公司的FPGA芯片，采用4MEEPROM、W25Q64BVSS型的SPI FLASH、50M的有源晶振等。

在一个实施例中，如图6所示，协处理电路124包括MCU芯片、LDO电源、M12接口电路（用于获取运行日志）、RS232接口电路、RTC超级电容、SW调试接口电路和显示接口电路；MCU芯片通过内部工作总线连接FPGA芯片；

MCU芯片分别通信连接LDO电源、M12接口电路、RS232接口电路、RTC超级电容、SW调试接口电路和显示接口电路，MCU芯片通过PCI104标准总线或485/TTL串口连接网络通信模组16，显示接口电路连接工控显示屏18。

可以理解，上述MCU芯片及其周围器件均选用现有的工业级芯片及器件，从而在设计环节确保协处理电路124的可靠性及稳定性。MCU芯片及其他器件的具体型号可以根据***所需的性能来选择，例如但不限于采用ST公司的MCU芯片，采用RS485显示接口电路及前述接口等。

在一个实施例中，如图7所示，IO接口电路14包括多路开关量输入接口电路142、多路开关量输出接口电路144和多路模拟量输入接口电路146。多路开关量输入接口电路142、多路开关量输出接口电路144和多路模拟量输入接口电路146分别通过IO总线连接FPGA芯片。

可以理解，每种接口电路的路数可以根据现有各种主流电气设备的信号采集与控制需求确定，例如但不限于设置多于90路的开关量输入接口电路142、多于40路的开关量输出接口电路144和多于16路的模拟量输入接口电路146。在一些实施方式中，可以设计75路数字输入、50路数字输出和8路模拟信号（PT100）输入，以从硬件上完全满足了现有各种主流电气设备（空调、灯光和火灾报警）的信号采集与控制需求。IO接口电路14可以通过IO总线或其他板间接插件连接FPGA芯片，通过IO接口电路14与总控模组12的模块化协同设计，使得电气集成控制***100的可扩展性较强、有效减少外部接线，更好的达到小型化的目的。

在一个实施例中，如图7所示，网络通信模组16为MVB通信总线，MVB通信总线采用双冗余设计。

可以理解，在本实施例中，采用双冗余设计的MVB通信总线实现与车辆控制模块201之间的通信交互功能，通过冗余设计有效地进一步提升命令输入与***控制反馈的可靠性。

在一个实施例中，如图7所示，上述电气集成控制***100还可以包括隔离模组19。隔离模组19用于为总控模组12、IO接口电路14、网络通信模组16和工控显示屏18隔离接口。

可以理解，除了采用上述模块化设计、大规模集成电路的应用外，在本实施例中还采用了隔离模组19，例如本领域集成电路上的隔离接口这一设计，从而进一步提升电气集成控制***100的电气隔离性能与抗干扰性能。

在一个实施例中，如图8所示，上述电气集成控制***100还可以包括供电模组20。供电模组20分别电连接主处理电路122的LDO电源、协处理电路124的LDO电源和工控显示屏18。

可以理解，电气集成控制***100可采用DC110V的供电模组20供电，如图8所示，该供电模组20可以根据各器件的供电需求，内部集成有市面上已有的EMC滤波器、24V隔离电源和5V隔离电源。通过供电模组20分别为主处理电路122、协处理电路124和工控显示屏18提供在线供电，可以有效提高电气集成控制***100的易用性与工作稳定性。

在一个实施例中，上述电气集成控制***100还可以包括PTU上位机。PTU上位机分别通信连接主处理电路122的JTAG调试接口电路和协处理电路124的SW调试接口电路，PTU上位机用于提供对主处理电路122和协处理电路124的客户端功能；客户端功能包括参数配置、模式设定、***自检、MVB报文监听、固件升级和日志导出。

可以理解，PTU上位机可以作为电气集成控制***100的便携式维护工具，其内部软件的职责是为运营维护工作人员提供一个对电气集成控制***100进行参数配置、模式设定、***自检、MVB报文监听、固件升级和日志导出等功能的客户端程序，该客户端程序可运行在Windows平台下，也可以通过适当的适应性调整运行在Linux平台下。PTU上位机也是一个可编程设备，例如基于X86平台的PTU上位机，其承担的逻辑分工如图9所示，其中也说明了相应的编程实现可采用的开发平台和开发语言。

图9中可以看到，PTU上位机内部可配置有：工作人员操作界面模块、固件升级模块、以太网通信模块、***自检及调试模块、***配置模块、日志导出模块、状态显示模块、参数设定模块、手动检修模块和MVB数据流监听模块等。PTU上位机的逻辑功能可以采用现有的QT5.0开发平台并采用C++开发语言来编程实现。PTU上位机的软件架构如下图10所示。

此外，如图9所示，上述工控显示屏18内部可配置有：控制盘显示模块、显示图片导入模块、状态显示模块、***自检及调试模块、手动检修模块、参数设定模块和RS485通信模块等，工控显示屏18可以是基于ARM架构的显示屏。工控显示屏18的逻辑功能可以采用现有的Vistual TFT开发平台并采用脚本语言来编程实现。

上述主处理电路122、协处理电路124及PTU上位机之间的控制程序的逻辑关系说明可以如下：主处理电路122的程序与协处理电路124的程序是通过板载的内部总线完成的（该总线可以实现为并行传输方式，也可以实现为串行传输方式），而PTU上位机的软件则是通过M12接口形式的以太网介质与协处理电路124的软件相连接，可选的，使用的可以是基于TCP协议的可靠性传输通道。

通过上述PTU上位机的设置，可以便于对电气集成控制***100进行在线维护、调试与监控等，从而进一步提升整个***的可靠性与可维护性。

请参阅图11，在一个实施例中，还提供了一种轨道交通车辆客室控制***200，包括车辆控制模块201、传感装置202、空调机组203、照明设备204、火灾报警器205和上述的电气集成控制***100。电气集成控制***100分别通信连接车辆控制模块201、传感装置202、空调机组203、照明设备204和火灾报警器205。传感装置202包括温度传感器和烟雾传感器。

可以理解，车辆控制模块201、传感装置202、空调机组203、照明设备204和火灾报警器205等均为已有的***组成部分，在本实施例中，通过应用上述设计的电气集成控制***100来实现一体化电气控制。如图12所示的应用上述电气集成控制***100的轨道交通车辆客室控制***200各部分的信号流向示意图，其中，控制主板是电气集成控制***100（即图12中的集成控制***）中除工控显示屏18外其余部件组成的电路主板部分，列车网络可以是指轨道交通***中的列车调度网络。

关于本实施例中电气集成控制***100的具体限定，可以参见上文中电气集成控制***100各实施例中的相应限定，在此不再赘述。本领域技术人员可以理解，轨道交通车辆客室控制***200除上述列出的组成部分外，还可以包括其他本说明书中未提及的必要组成部分，具体可以参照轨道交通领域的不同城轨车辆客室的电气控制***同理理解。

上述轨道交通车辆客室控制***200，通过应用上述电气集成控制***100，电气集成控制***100集成了空调、照明和消防等多种类型的控制功能，***内部利用了大规模集成电路及其先进的抗干扰技术，使***的可靠性得到了高效保障。在***中用总控模组12自身的存储逻辑代替了传统的接线逻辑，大大减少了整个***外部的接线，并且整体电路结构采用模块化设计，控制逻辑采取纯并行模式运行，各逻辑独立运行，从设计上保证最低的故障率。相比于传统的电气控制***，本申请的上述***具有控制多样性、抗干扰能力强、可靠性高、外部接线少、集成度高、故障率低等特点，是实现机电一体化的理想控制设备。应用该电气集成控制***100，轨道交通车辆客室控制***200工作稳定可靠和设计预期性能一致。

与现有技术相比，本申请的上述控制***以工业级高可靠性为基本设计原则，总体设计上充分保证电气隔离、逻辑隔离及程序隔离等，以及采用适度的冗余设计和备份设计，器件选型方面可严格选用工业级器件，从而在设计环节确保***的高可靠性和高稳定性。本设计具有以下特点：1、控制逻辑纯并行模式运行，各逻辑独立运行，从设计上保证最低的故障率。2、控制逻辑由内部组合逻辑和时序逻辑实现，输入信号直达控制逻辑，响应速度快。3、用户接口逻辑、日志读写等与主控制逻辑分离，仍然是低故障率的机制性保障。4、高密度芯片可保证高集成度。5、***中的芯片全部选用工业级芯片，不论主控制器还是***器件，皆进行严格选型，确保***的高可靠性和高稳定性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可做出若干变形和改进，都属于本申请保护范围。因此本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电气集成控制***，其特征在于，包括总控模组、IO接口电路、网络通信模组和工控显示屏，所述总控模组分别通信连接所述IO接口电路、所述网络通信模组和所述工控显示屏；

所述IO接口电路用于接入外部反馈信号及输出内部控制信号；

所述网络通信模组用于通信连接车辆控制模块，获取所述车辆控制模块的网络控制命令；

所述总控模组用于根据所述外部反馈信号或所述网络控制命令，运行内部的并行控制逻辑后产生所述内部控制信号；所述内部控制信号用于控制空调机组、照明设备和火灾报警器中的至少两种设备的运行工况；

所述工控显示屏用于显示所述总控模组的***控制状态，提供与所述总控模组的交互功能。

2.根据权利要求1所述的电气集成控制***，其特征在于，所述总控模组包括主处理电路和协处理电路，所述主处理电路与所述协处理电路通过内部工作总线连接，所述主处理电路分别通信连接所述IO接口电路和所述网络通信模组，所述协处理电路分别通信连接所述工控显示屏和所述网络通信模组；

所述主处理电路用于提供空调机组控制逻辑功能、照明控制逻辑功能和火灾预警控制逻辑功能；所述空调机组控制逻辑功能包括至少对两个空调机组的控制逻辑功能；

所述协处理电路用于提供所述主处理电路的***支持功能；所述***支持功能包括RTC时钟、MVB接口适配、运行日志管理、故障日志管理、HMI交互、PTU交互和在线升级。

3.根据权利要求2所述的电气集成控制***，其特征在于，所述主处理电路包括FPGA芯片、有源晶振、LDO电源、EEPROM、SPI FLASH和JTAG调试接口电路；

所述FPGA芯片分别通信连接所述有源晶振、所述LDO电源、所述EEPROM、所述SPIFLASH、所述JTAG调试接口电路和所述网络通信模组，所述FPGA芯片通过所述内部工作总线连接所述协处理电路，所述FPGA芯片通过IO总线连接所述IO接口电路。

4.根据权利要求3所述的电气集成控制***，其特征在于，所述协处理电路包括MCU芯片、LDO电源、M12接口电路、RS232接口电路、RTC超级电容、SW调试接口电路和显示接口电路；所述MCU芯片通过所述内部工作总线连接所述FPGA芯片；

所述MCU芯片分别通信连接所述LDO电源、所述M12接口电路、所述RS232接口电路、所述RTC超级电容、所述SW调试接口电路和所述显示接口电路，所述MCU芯片通过PCI104标准总线或485/TTL串口连接所述网络通信模组，所述显示接口电路连接所述工控显示屏。

5.根据权利要求4所述的电气集成控制***，其特征在于，所述IO接口电路包括多路开关量输入接口电路、多路开关量输出接口电路和多路模拟量输入接口电路，多路所述开关量输入接口电路、多路所述开关量输出接口电路和多路所述模拟量输入接口电路分别通过IO总线连接所述FPGA芯片。

6.根据权利要求1所述的电气集成控制***，其特征在于，所述网络通信模组为MVB通信总线，所述MVB通信总线采用双冗余设计。

7.根据权利要求1所述的电气集成控制***，其特征在于，还包括隔离模组，所述隔离模组用于为所述总控模组、所述IO接口电路、所述网络通信模组和所述工控显示屏隔离接口。

8.根据权利要求4所述的电气集成控制***，其特征在于，还包括供电模组，所述供电模组分别电连接所述主处理电路的LDO电源、所述协处理电路的LDO电源和所述工控显示屏。

9.根据权利要求8所述的电气集成控制***，其特征在于，还包括PTU上位机，所述PTU上位机分别通信连接所述主处理电路的JTAG调试接口电路和所述协处理电路的SW调试接口电路，所述PTU上位机用于提供对所述主处理电路和所述协处理电路的客户端功能；所述客户端功能包括参数配置、模式设定、***自检、MVB报文监听、固件升级和日志导出。

10.一种轨道交通车辆客室控制***，其特征在于，包括车辆控制模块、传感装置、空调机组、照明设备、火灾报警器和权利要求1至9任一项所述的电气集成控制***；

所述电气集成控制***分别通信连接所述车辆控制模块、所述传感装置、所述空调机组、所述照明设备和所述火灾报警器，所述传感装置包括温度传感器和烟雾传感器。

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