机车电子柜实时监测系统设计.pdfVIP

第 11卷 第2期 2009年2月 设衙攀学 V0l_11No．2 Feb．2009 机车电子柜实时监测系统设计 张伟鹏 ，李庆，尹梅，杨瑞 (西南交通大学电气工程学院，四川 成都 610031) 摘 要 ：介绍 了v~,P87C591单片机为控制核心、通过CAN总线进行通信的机车电子柜监测系 统的设计方法．给 出了机车电子柜实时监测系统 中的信号调理 电路、采集电路 、存储发送单 元的硬件 电路及 系统主要软件流程 。 关键词：嵌入式 系统；机车 电子柜 ；CAN总线 ；信号调理 0 引言 诊断单片 机车电子控制柜是机车 fSS4G、SS6B等型号 的机车1控制 电路的核心，其主要功能是实现机 车的牵引、制动控制及空转 、滑行保护控制等。 由于整个电子控制柜由很多个模拟 、数字电路插 图1 监测 系统方框 图 件板组成 f绝大多数为模拟 电路板)，其本身就是 2 信号调理 电路设计 一 个极其复杂的电子设备 ，再加上其长期工作在 高温、振动和强磁的恶劣条件下，因而造成 了机 通常电子控制柜的状态信号有三种 ：模拟信 车电子控制柜 的故障发生率极高 (窜车、无流等 号、开关量信号和脉冲信号。考虑到 电子柜的重 故障)，而且诊断难度很大 。传统的监测方法是 要性与特殊性，信号采集的前提条件是绝对不能 依靠一些仪器仪表 ．按照跟踪信号逐点寻迹 的思 对电子柜的实际工作产生干扰，因此，在信号采 路，依靠人的逻辑判断来判定设备的故障所在 ， 集前 ，必须对信号进行隔离。同时，考虑到插槽 该方法效率低 ，实时性不强 ，不能实时监测机车 中的模拟信号较小，为了保证采集数据的精度 ， 电子柜的运行状态。因此 ，设计一个机车 电子柜 这些较小的模拟信号还需进行适当的放大。 的实时监测系统是提高机车检修效率和行车安全 2．1 模拟信号调理 电路 的关键 。 模拟信号的隔离调理可 由运放构成 的电压跟 1 系统结构原理 随器来完成 ，电压跟随器 的特点是输入阻抗高 。 可降低外加电路对电子柜系统的干扰 ，实现信号 本系统可 由信号调理电路、信号采集板和存 隔离。隔离运放可选用专用隔离运放 ，器件参数 储发送单元组成。电子柜信号经信号调理电路转 主要应考虑输入阻抗等。由于待采集的模拟信号 换成采集板可以采集的信号后，经信号采集板采 范围为 1～8V不等 ，为保证数据 的可靠性 ，这些 集后，再通过CAN总线发送到存储发送单元 ，然 信号在采集前还需进行适当的放大，具体放大倍 后通过标准RS一485接 口发送到诊断单元进行故障 数应根据A／D转换器的参数确定 ，一般为1～10倍 ， 诊断。数据采集也可 以通过U盘从USB接 口中取 运放的选择也应视实际情况而定。其 中一通道的 出，以便用到地面分析处理系统。整个系统的结 模拟信号调理电路图如图2所示。 构框图如图1所示 。