CN102650878B - 一种大型养路机械分布式控制系统及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型养路机械分布式控制系统及其设计方法，包括分别为单个的网络始端电阻、脉冲识别模块、系统主控模块和网络终端电阻，分别为一个或一个以上的电源模块、人机交互模块、数字量输出模块、数字量输入模块和模拟量输入模块，电源模块、数字量输出模块和数字量输入模块与电源端相连，网络中的电源模块、脉冲识别模块、系统主控模块，人机交互模块、数字量输出模块、数字量输入模块和模拟量输入模块相互之间通过现场总线相连，现场总线电缆为各个模块进行供电、通信，以及同步信号传送。本发明所描述的系统及其控制方法抗干扰能力强，响应速度快，实现了通用电气控制系统对各种大型养路机械作业、走行功能的分散控制。

Description

一种大型养路机械分布式控制系统及其设计方法

技术领域

本发明涉及一种养路机械电气控制系统及其设计方法，尤其是涉及一种适用于铁路大型养路机械的分布式电气控制系统及其设计方法。

背景技术

铁路大型养路机械电气系统担负着全车的各种作业及辅助控制任务，是整车的大脑，直接指挥各种作业、走行及制动等。从电气控制而言，它涉及到模拟控制、数字控制、计算机软件、硬件及电气控制、激光技术等多个方面。

在现有技术中，电气系统的作业控制多以模拟控制为主，而且所用控制技术不是上个世纪80年代以来国产化的模拟控制技术，就是全部进口国外电气控制系统，一直没有自主知识产权。随着网络控制技术的发展，国产化的模拟控制技术越来越凸显其控制弊端。传统模拟系统中给定输入、测量传感器均是采用电位器来实现，对应的输入零点、当量都要靠手动调节电位器才能实现，存在着以下方面的缺陷：

(1)模拟控制系统中的电路板种类繁多，包括各种电源板、程控板、起道板、拨道板，功率放大板、信号转换板等已有三百多种电路板；

(2)模拟系统中均是采用运算放大器、电位器实现系统各种作业的数值运算、逻辑运算及轨道几个参数测量传感器的电气零点调整和当量调整；

(3)逻辑控制多用开关、按钮、继电器来实现；

(4)模拟系统中各仪表、报警指示等全部使用物理仪表、发光二极管来实现；

(5)多路显示采用拨码开关来逐次显示；

(6)模拟系统中各信号的传递均采用导线连接来传递电压信号或电流信号，使得系统极易受外界干扰；

(7)部分系统中气阀及液压系统建立由手动来实现。

现有技术的模拟电气控制系统控制板种类多，不利于备料和产品维护升级，给厂家带来较大的人力和物力的浪费；运放和电位器的大量使用使系统在调试过程和维护过程中极为不便；各种按钮、开关、物理仪表、发光二极管、拨码开关的大量使用，使得操作面板布局凌乱，不直观，且易误操作；信号的模拟传输，使系统极易受外界干扰，作业质量不高；执行机构的手动控制、调节使得技术落后陈旧，不适应现代技术发展的需要。

因此，研制出一种数字化的控制系统及其设计方法，打破大型养路机械电气控制系统及其设计方法一直没有自主知识产权的现状成为当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型养路机械分布式控制系统及其设计方法，该系统及其设计方法是基于网络控制技术进行铁路大型养路机械电气控制，具有抗干扰能力强，响应速度快的优点，实现了通用电气控制系统对各种大型养路机械作业、走行、制动等功能的分散控制。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种大型养路机械分布式控制系统的技术实现方案，一种大型养路机械分布式控制系统，包括：分别为单个的网络始端电阻、脉冲识别模块、系统主控模块和网络终端电阻，分别为一个或一个以上的电源模块、人机交互模块、数字量输出模块、数字量输入模块和模拟量输入模块。电源模块、数字量输出模块和数字量输入模块与电源端相连。网络始端电阻与电源模块相连，网络终端电阻与数字量输出模块相连。网络中的电源模块、脉冲识别模块、人机交互模块，系统主控模块、数字量输出模块、数字量输入模块和模拟量输入模块相互之间通过现场总线相连，现场总线为与其相连的各个模块进行供电、通信，以及传送同步脉冲信号。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，网络中电源模块、脉冲识别模块、人机交互模块，系统主控模块、数字量输出模块、数字量输入模块和模拟量输入模块的总个数不超过256个。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，电源模块为系统中的5～6个非电源模块提供网络电源。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，现场总线为CAN总线或PROFIBUS总线，电源端连接24V直流电源，24V直流电源为电源模块提供网络电源，并为数字量输出模块和数字量输入模块提供外部负载工作电源。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，人机交互模块为带触摸屏的工控机，人机交互模块可连接键盘，数字量输出模块、数字量输入模块、模拟量输入模块均具有CAN2接口和/或RS232接口，可以实现与基于CAN通信协议和/或RS232通信协议的数字设备通信。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，电源模块采用隔离电源，电源模块包括CAN IN接口和CAN OUT接口，CAN IN接口用来连接系统中位于电源模块之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于电源模块之后的下一个模块，CANIN接口和CAN OUT接口均包括DC+24V供电电源线、地线、两芯通信线，以及同步脉冲信号线。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，数字量输出模块包括CAN IN接口、CAN OUT接口、电源输入接口、CAN2接口、RS232接口和8通道输出信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于数字量输出模块之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于数字量输出模块之后的下一个模块，电源输入接口用于提供现场电源，CAN2接口用于连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道输出信号接口的通道信号包括+24V电源输出，受逻辑控制输出的+24V高电平，同时可以根据程序控制输出幅值为+24V的PWM脉冲信号。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，数字量输入模块包括CAN IN接口、CAN OUT接口、电源输入接口、CAN2接口、RS232接口和8通道16路输入信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于数字量输入模块之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于数字量输入模块之后的下一个模块，电源输入接口用于提供现场输出电源，CAN2接口连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道16路输入信号接口的每个通道信号包括+24V电源输出信号，可以采集2路外部高低电平信号。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，模拟量输入模块包括CAN IN接口、CAN OUT接口、CAN2接口和8通道输入信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于模拟量输入模块之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于模拟量输入模块之后的下一个模块，CAN2接口连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道输入信号接口的1～6通道输出±10.000V电源信号，并采集±10.000V以内的模拟量输入信号，7～8通道输出±15.000V电源信号，并采集±15.000V以内的模拟量输入信号。

作为本发明一种大型养路机械分布式控制系统技术方案的进一步改进，大型养路机械分布式控制系统采用总线型网络拓扑结构或星型网络拓扑结构或环形网络拓扑或树形网络拓扑结构。

本发明还另外具体提供了一种对上述大型养路机械分布式控制系统进行设计的方法的技术实现方案，该方法包括以下步骤：

S10：根据所要应用的车型控制功能罗列出包括数字量输出信号、模拟量输出信号，数字量输入信号、模拟量输入信号在内的输入/输出信号的种类和数量；

S11：根据系统信号数量的配置控制系统各种人机交互模块、系统主控模块、数字量输出模块、数字量输入模块、模拟量输入模块的具体数量；

S12：根据系统中人机交互模块、系统主控模块、数字量输出模块、数字量输入模块、模拟量输入模块的具体数量来配置电源模块的数量；

S13：将系统中数字量输出信号(包括模拟量输出信号)分配到数字量输出模块中，将系统中数字量输入信号分配到数字量输入模块中，将系统模拟量输入信号分配到模拟量输入模块中；

S14：将系统的仪表显示信号、各种报警指示信号分配到人机交互模块；

S15：编写数字量输出模块、数字量输入模块、模拟量输入模块的应用程序，实现各种输入/输出的逻辑关系；

S16：编写人机交互模块的应用程序、实现各种仪表的指示、报警信号的指示；

S17：编写系统主控模块的应用程序，实现系统主控模块对数字量输出模块、数字量输入模块、模拟量输入模块的各种控制操作和诊断操作。

通过实施上述本发明一种大型养路机械分布式控制系统及其设计方法的技术方案，具有以下技术效果：

1、采用数字化控制系统后的减少很多电路板，只是有几种通用的模块来实现控制系统的功能，使备件的数量减少了95％。采用数字化控制系统，可以使用虚拟仪表代替多种物理仪表，减少了昂贵的成本；

2、传统模拟系统中给定输入、测量传感器均是采用电位器来实现，对应的输入零点、当量都要靠手动调节电位器才能实现；采用数字化控制系统后给定输入、测量传感器的零点可以采用数字输入相反的偏置来实现调零，当量也可以直接通过数值来给定，均不需要手动去调节电位器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明大型养路机械分布式控制系统一种具体实施方式的系统原理框图；

图2是本发明大型养路机械分布式控制系统一种具体实施方式的网络连接框图；

图3是本发明大型养路机械分布式控制系统输入/输出部分一种具体实施方式的控制结构框图；

图4是本发明大型养路机械分布式控制系统应用在捣固车分布式控制系统的系统结构框图；

图5是本发明大型养路机械分布式控制系统应用在捣固车分布式控制系统的行车显示模块显示界面；

图6是本发明大型养路机械分布式控制系统应用在捣固车分布式控制系统的前端作业输入/输出显示界面；

图7是本发明大型养路机械分布式控制系统应用在捣固车分布式控制系统的后端作业输入/输出显示界面；

图中，1、5-电源模块，2-脉冲识别模块，3-人机交互模块，4-数字量输入模块，6-系统主控模块，7-模拟量输入模块，8-数字量输出模块，9-网络始端电阻，10-网络终端电阻，11-键盘模块，12-模拟量输出转换模块，13-执行模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

如附图1、2和3所示，给出了本发明一种大型养路机械分布式控制系统及其控制方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示为本发明的系统原理框图，整个分布式的控制系统采用了从底层模块1到底层模块n的n个底层模块，以及从显示模块1到显示模块m的m个显示模块，各个模块之间采用CAN总线进行互联。底层模块进一步包括数字量输入模块4、模拟量输入模块7和数字量输出模块8；显示模块为人机交互模块，包括人机交互模块3和系统主控模块6。

如附图2所示，一种大型养路机械分布式控制系统，包括：分别为单个的网络始端电阻9、脉冲识别模块2、系统主控模块6和网络终端电阻10，分别为一个或一个以上的电源模块1、人机交互模块3、数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7。其中，网络始端电阻9与电源模块1相连，网络终端电阻10与数字量输出模块8相连。电源模块1、数字量输出模块8和数字量输入模块4与DC+24V电源端相连。网络中的电源模块1、脉冲识别模块2、人机交互模块3、系统主控模块6、数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7相互之间通过CAN总线相连，CAN总线为与其相连的各个模块进行供电、CAN通信，以及传送同步脉冲信号。网络中的电源模块1、脉冲识别模块2、人机交互模块3、系统主控模块6、数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7的总个数不超过256个。在本发明附图2所示的实施例中是单个网络，总节点数小于等于32个。电源模块1为系统中的5～6个非电源模块提供网络电源。当系统中的非电源模块增多时，通过增加和扩展电源模块为更多的非电源模块提供网络电源，如附图2所示实施例中除了电源模块1，电源模块5即为扩展的电源模块。

电源端连接24V直流电源，24V直流电源为电源模块1提供网络电源，并为数字量输出模块8和数字量输入模块4提供外部负载工作电源。人机交互模块3为带触摸屏的工控机。系统主控模块6在整个系统只有一个，人机交互模块3、数字量输出模块8、数字量输入模块4、模拟量输入模块7可有多个，并且没有连接顺序要求，系统主控模块6和人机交互模块3均可连接键盘，数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7均具有CAN2接口和/或RS232接口，可以实现与基于CAN通信和/或RS232通信的数字设备通信。电源模块1采用隔离电源，电源模块1包括CAN IN接口和CAN OUT接口，CAN IN接口用来连接系统中位于电源模块1之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于电源模块1之后的下一个模块，CAN IN接口和CAN OUT接口均包括DC+24V供电电源线、地线、两芯通信线，以及同步脉冲信号线。

数字量输出模块8进一步包括CAN IN接口、CAN OUT接口、电源输入接口、CAN2接口、RS232接口和8通道输出信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于数字量输出模块8之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于数字量输出模块8之后的下一个模块，电源输入接口用于提供现场电源，CAN2接口用于连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道输出信号接口的通道信号包括+24V电源输出，受逻辑控制输出的+24V高电平，同时可以根据程序控制输出幅值为+24V的PWM脉冲信号。

数字量输入模块4进一步包括CAN IN接口、CAN OUT接口、电源输入接口、CAN2接口、RS232接口和8通道16路输入信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于数字量输入模块4之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于数字量输入模块4之后的下一个模块，电源输入接口用于提供现场输出电源，CAN2接口连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道16路输入信号接口的每个通道信号包括+24V电源输出信号，可以采集2路外部高低电平信号。

模拟量输入模块7进一步包括CAN IN接口、CAN OUT接口、CAN2接口、RS232接口和8通道输入信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于模拟量输入模块7之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于模拟量输入模块7之后的下一个模块，CAN2接口连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道输入信号接口的1～6通道输出±10.000V电源信号，并采集±10.000V以内的模拟量输入信号，7～8通道输出±15.000V电源信号，并采集±15.000V以内的模拟量输入信号。

如附图3所示，数字量输入模块4、人机交互模块3、模拟量输入模块7和数字量输出模块8之间通过CAN总线进行连接。其中，人机交互模块3进一步通过CAN2接口与键盘模块11相连；数字量输出模块8进一步通过模拟量输出转换模块12与执行模块13相连，用模拟量信号来控制执行器件。

一种对上述大型养路机械分布式控制系统进行控制的方法的具体实施方式，包括以下步骤：

S10：根据不同车型的控制功能罗列出包括数字量输出信号、模拟量输出信号，数字量输入信号、模拟量输入信号在内的输入/输出信号的种类和数量；

S11：根据系统控制信号的种类和数量配置控制系统中人机交互模块3、系统主控模块6、数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7的具体数量；

S12：根据控制系统中人机交互模块3、系统主控模块6、数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7的具体数量来配置电源模块1的数量；

S13：将控制系统中的数字量输出信号(包括模拟量输出信号)分配到数字量输出模块8中，将系统中数字量输入信号分配到数字量输入模块4中，将系统模拟量输入信号分配到模拟量输入模块7中；

S14：将控制系统中的仪表显示信号、各种报警指示信号分配到人机交互模块3；

S15：编写数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7的应用程序，实现各种输入/输出的逻辑关系；

S16：编写人机交互模块3的应用程序、实现各种仪表的指示、报警信号的指示；

S17：编写系统主控模块6的应用程序，实现系统主控模块6对数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7的控制操作和诊断操作。

如附图4所示，为本发明进一步应用在大型养路机械-捣固车分布式控制系统上的具体实施方式。

以08-32型捣固车为例，08-32型捣固车分布式控制系统功能包括行车控制，捣固作业控制，起道作业控制，拨道作业控制，夹钳控制等多种控制功能。经分解系统功能需要有模拟量输入信号41路，数字量输入信号73路，数字量输出信号86路，模拟量输出7路，2个行车位及3个作业位需人机交互模块5个。考虑冗余设计要求，捣固车电气分布式控制系统实施方案是：6个系统配置模拟量输入模块7，6个数字量输入模块4，14个数字量输出模块8(其中7路模拟量输出信号也由数字量输出模块通过软件控制来实现)，5个电源模块1，4个人机交互模块3，1个系统主控模块6。

捣固车分布式控制系统中的网络始端电阻跨接在电源模块1上，也就是模块P1的CAN_IN的2、3脚，其中每种模块的CAN_OUT与其连接的下一模块的CAN_IN之间采用5芯总线电缆来实现供电、网络通讯、及同步信号接收。其结构关系是：供电DC+24V电源、地线，两芯通信线及同步脉冲信号。模块J24作为分布式控制系统的系统主控模块6。在系统中用软件编程来区分人机交互模块3和系统主控模块6，网络终端电阻10跨接在数字量输出模块8上，也就是模块J3的CAN_OUT的2、3脚。

分布式控制系统中除电源模块1和脉冲识别模块2外，每一个模块都是一个网络节点，单网络中总节点数不大于32个。网络中的电源模块1、脉冲识别模块2、人机交互模块3，系统主控模块6、数字量输出模块8、数字量输入模块4、模拟量输入模块7相互之间采用基于CAN总线的现场总线连接，即附图中所示的CAN总线是一根包括对各节点供电、CAN通信及传送同步脉冲信号的专用总线电缆。每个电源模块1可向网络中5～6节点提供网络电源，DC+24V是向电源模块1提供网络电源、向数字量输出模块8、数字量输入模块4提供外部负载工作电源。

一种对上述的捣固车分布式控制系统进行设计的方法的具体实施方式，其步骤为：

(1)根据系统功能所列出的输入、输出信号及类型(模拟量输入信号41路，数字量输入信号73路，数字量输出信号86路，模拟量输出7路)及要控制执行机构的位置来将输入/输出信号分布到不同的模块；

(2)如附图4中所示，将走行输出控制功能划分到模块J28，将捣固作业控制功能划分到模块J11，起道作业控制功能划分到模块J10，拨道作业控制功能划分到模块J13，夹钳控制功能划分到模块J9来实现；

(3)前行车显示功能划分到实现人机交互模块3功能的模块J01来实现，后行车显示功能划分到实现人机交互模块3功能的模块J25来实现；

(4)前作业输入/输出功能划分到实现人机交互模块3功能的模块J00来实现，系统主控模块6划分到模块J24来实现，后作业输入/输出功能划分到实现人机交互模块3功能的模块J23来实现；

(5)将73路数字量输入信号根据检测器件的实际位置分别划分到实现数字量输入模块4功能的模块J03、J07、J15、J16、J20、J29来实现；

(6)将41路模拟量输入信号根据检测器件的实际位置分别划分到实现模拟量输入模块7功能的模块J02、J06、J14、J18、J22、J30来实现；

(7)将其他辅助数字量输出信号根据执行机构的实际位置分别划分到实现数字量输出模块8功能的模块J04、J05、J08、J12、J17、J19、J21、J26、J27来实现；

(8)前端轨道参数计算机给出作业参数通过CAN通信连接到模块J04的CAN2接口来实现；

(9)编写数字量输出模块8、数字量输入模块4、模拟量输入模块7的应用程序，实现各种输入/输出的逻辑关系；

(10)编写人机交互模块3的应用程序、实现各种仪表的指示、报警信号的指示；

(11)编写系统主控模块6的应用程序，实现系统主控模块6对数字量输出模块8、数字量输入模块4和模拟量输入模块7的各种控制操作和诊断操作。

实施例中行车显示界面如图5所示，作业显示模块显示界面如图6、7所示。

本发明具体实施方式所描述的技术方案中，可以采用其他现场总线实现其控制方法，比如使用PROFIBUS现场总线，采用专用的可编程的I/O模块来实现本发明中数字量输入模块和数字量输出模块的替代。模拟量输入模块7有8个输入通道，可以同时实现±10V/±15V模拟信号的采集，并且可以提供±10.000V或±15.000V电压的输出；数字量输入模块4有8通道16路输入信号，可以实现0～4V低电平输入信号的检测，同时8通道中具有+24V电源输出；数字量输出模块8有8通道输出信号，可以输出+24V高电平，同时可以根据程序控制输出幅值为+24V的PWM脉冲信号。

本发明具体实施方式采用CAN总线网络技术实现大型养路机械分布式电气系统的数字控制技术，具有以下方面的技术效果：

1、可以实现现场工作程序的自动下载；

2、可以实现作业系统测量传感器的数字采集，并可以通过偏置、当量等参数来调传感器电气零点和放大倍数；

3、实现了作业仪表和报警信号的虚拟显示；

4、采用数字化控制系统后的减少很多电路板，只是有几种通用的模块来实现控制系统的功能，使备件的数量减少了95％；

5、采用数字化控制系统，可以使用虚拟仪表代替多种物理仪表，减少了昂贵的成本；

6、传统模拟系统中给定输入、测量传感器均是采用电位器来实现，对应的输入零点、当量都要靠手动调节电位器才能实现；

7、采用数字化控制系统后给定输入、测量传感器的零点可以采用数字输入相反的偏置来实现调零，当量也可以直接通过数值来给定，均不需要手动去调节电位器；

8、将传统的开关、手动减压阀等改为按键控制，使操作界面美观便于操控。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种大型养路机械分布式控制系统，其特征在于，包括：分别为单个的网络始端电阻（9）、脉冲识别模块（2）、系统主控模块（6）和网络终端电阻（10），分别为一个或一个以上的电源模块（1）、人机交互模块（3）、数字量输出模块（8）、数字量输入模块（4）和模拟量输入模块（7），所述网络中的电源模块（1）、脉冲识别模块（2）、人机交互模块（3）、系统主控模块（6）、数字量输出模块（8）、数字量输入模块（4）和模拟量输入模块（7）相互之间通过现场总线相连，所述的现场总线为与其相连的各个模块进行供电、通信，以及传送同步脉冲信号；所述现场总线包括供电线、通信线和同步脉冲信号线，所述电源模块（1）、脉冲识别模块（2）、人机交互模块（3）、数字量输入模块（4）、系统主控模块（6）、模拟量输入模块（7）和数字量输出模块（8）之间均通过同步脉冲信号线传送同步脉冲信号；所述网络始端电阻（9）与电源模块（1）相连，所述网络终端电阻（10）与数字量输出模块（8）相连；所述的电源模块（1）、数字量输出模块（8）和数字量输入模块（4）与电源端相连；所述网络中的电源模块（1）、脉冲识别模块（2）、人机交互模块（3）、系统主控模块（6）、数字量输出模块（8）、数字量输入模块（4）和模拟量输入模块（7）的总个数不超过256个；所述的电源模块（1）为系统中的5～6个非电源模块提供网络电源。

2.根据权利要求1所述的一种大型养路机械分布式控制系统，其特征在于：所述的现场总线为CAN总线或PROFIBUS总线，所述的电源端连接直流电源，所述直流电源为电源模块（1）提供网络电源，并为数字量输出模块（8）和数字量输入模块（4）提供外部负载工作电源。

3.根据权利要求2所述的一种大型养路机械分布式控制系统，其特征在于：所述的人机交互模块（3）为带触摸屏的工控机，所述的人机交互模块（3）连接键盘，数字量输出模块（8）、数字量输入模块（4）、模拟量输入模块（7）均具有CAN2接口和/或RS232接口，实现与基于CAN通信协议和/或RS232通信协议的数字设备通信。

4.根据权利要求3所述的一种大型养路机械分布式控制系统，其特征在于：所述的电源模块（1）采用隔离电源，电源模块（1）包括CAN IN接口和CAN OUT接口，CAN IN接口用来连接系统中位于电源模块（1）之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于电源模块（1）之后的下一个模块，CAN IN接口和CAN OUT接口均包括+24V供电电源线、地线、两芯通信线，以及同步脉冲信号线。

5.根据权利要求4所述的一种大型养路机械分布式控制系统，其特征在于：所述的数字量输出模块（8）包括CAN IN接口、CAN OUT接口、电源输入接口、CAN2接口、RS232接口和8通道输出信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于数字量输出模块（8）之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于数字量输出模块（8）之后的下一个模块，电源输入接口用于提供现场电源，CAN2接口用于连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道输出信号接口的通道信号包括+24V电源输出，受逻辑控制输出的+24V高电平，同时可以根据程序控制输出幅值为+24V的PWM脉冲信号。

6.根据权利要求5所述的一种大型养路机械分布式控制系统，其特征在于：所述的数字量输入模块（4）包括CAN IN接口、CAN OUT接口、电源输入接口、CAN2接口、RS232接口和8通道16路输入信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于数字量输入模块（4）之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于数字量输入模块（4）之后的下一个模块，电源输入接口用于提供现场输出电源，CAN2接口连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道16路输入信号接口的每个通道信号包括+24V电源输出信号，可以采集2路外部高低电平信号。

7.根据权利要求4至6中任一权利要求所述的一种大型养路机械分布式控制系统，其特征在于：所述的模拟量输入模块（7）包括CAN IN接口、CAN OUT接口、CAN2接口、RS232接口和8通道输入信号接口，CAN IN接口用来连接系统中位于模拟量输入模块（7）之前的上一个模块，CAN OUT接口用来连接系统中位于模拟量输入模块（7）之后的下一个模块，CAN2接口连接基于CAN通信的外部设备，RS232接口用于连接基于RS232通信的外部设备，8通道输入信号接口的1～6通道输出±10.000V电源信号，并采集±10.000V以内的模拟量输入信号，7～8通道输出±15.000V电源信号，并采集±15.000V以内的模拟量输入信号。

8.根据权利要求7所述的一种大型养路机械分布式控制系统，其特征在于：所述的大型养路机械分布式控制系统采用总线型网络拓扑结构或星型网络拓扑结构或环形网络拓扑或树形网络拓扑结构。

9.一种对权利要求1所述的大型养路机械分布式控制系统进行设计的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

S10: 根据不同车型的控制功能罗列出包括数字量输出信号、模拟量输出信号，数字量输入信号、模拟量输入信号在内的输入/输出信号的种类和数量； 

S11：根据系统控制信号的种类和数量配置控制系统中人机交互模块（3）、系统主控模块（6）、数字量输出模块（8）、数字量输入模块（4）和模拟量输入模块（7）的具体数量； 

S12：根据控制系统中人机交互模块（3）、系统主控模块（6）、数字量输出模块（8）、数字量输入模块（4）和模拟量输入模块（7）的具体数量来配置电源模块（1）的数量； 

S13：将控制系统中数字量输出信号，包括模拟量输出信号分配到数字量输出模块（8）中，将系统中数字量输入信号分配到数字量输入模块（4）中，将系统模拟量输入信号分配到模拟量输入模块（7）中； 

S14：将控制系统中的仪表显示信号、各种报警指示信号分配到人机交互模块（3）； 

S15：编写数字量输出模块（8）、数字量输入模块（4）和模拟量输入模块（7）的应用程序，实现各种输入/输出的逻辑关系； 

S16：编写人机交互模块（3）的应用程序、实现各种仪表的指示、报警信号的指示； 

S17：编写系统主控模块（6）的应用程序，实现系统主控模块（6）对数字量输出模块（8）、数字量输入模块（4）和模拟量输入模块（7）的控制操作和诊断操作。

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