CN106627606B - 一种基于以太网控制的司机控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轨道交通机车车辆控制电器领域，具体涉及一种基于以太网控制的司机控制器，解决了现有司机控制器不具备与车上系统进行以太网通信能力的问题。司机控制器包括控制手柄组件、凸轮组件、方向开关、速动开关、光电编码器和以太网控制器，以太网控制器包括壳体组件、第一连接器、第二连接器、第三连接器、信号调理电路板组件、电源电路板组件和控制电路板组件；第一连接器与速动开关连接，信号调理电路板组件、电源电路板组件分别与第一连接器连接，第二连接器与光电编码器连接，控制电路板组件与第二连接器连接，信号调理电路板组件、电源电路板组件均与单片机连接，第三连接器与上位机通信。本发明用于轨道机车、动车组等。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通机车车辆控制电器领域，具体涉及一种基于以太网控制的司机控制器。
背景技术
司机控制器是轨道机车、动车组及工业自动化的控制设备，是作为机车换向、调速的主令电器。随着技术的发展，以及乘客和运营商需求的提高，城轨车辆的网络所要传输的信息越来越多，传统的列车网络MVB无法支持如此大的数据量，于是以太网开始应用在城轨车辆上。与传统的列车通讯网络相比，以太网传输数据的带宽更高，兼容性更强。但是，现有列车上的司机控制器并不具备与车上系统进行以太网通信的能力。
发明内容
本发明的目的是解决现有列车司机控制器不具备与车上系统进行以太网通信能力的问题，提供一种基于以太网通信协议进行数据传输的司机控制器。
本发明实现上述目的的技术方案是：
一种基于以太网控制的司机控制器，包括控制手柄组件、凸轮组件、方向开关、速动开关和光电编码器，其特殊之处在于：还包括以太网控制器，所述速动开关用于判断手柄位置并向以太网控制器提供手柄状态位信息，所述光电编码器提供牵引制动级位指令并向以太网控制器提供牵引制动级位信息，所述以太网控制器包括壳体组件、第一连接器、第二连接器、第三连接器、信号调理电路板组件、电源电路板组件和控制电路板组件；所述第一连接器与速动开关连接，采集接点状态的电压信号，同时连接司机控制器上的常开接点和常闭接点；信号调理电路板组件、电源电路板组件分别与第一连接器连接，将采集的接触式电压信号通过光电隔离芯片转为非接触式电信号；所述第二连接器与光电编码器相连接，采集光电编码器输出的格雷码信号，控制电路板组件与第二连接器连接，将采集到的格雷码信号通过光电隔离芯片转为非接触式电信号；信号调理电路板组件、电源电路板组件均与控制电路板组件上的单片机连接，所述单片机的I/O口捕获到以上非接触式的电信号，通过单片机内部程序对以上电信号进行检测和处理后，通过控制电路板组件上的具有以太网接口的第三连接器与上位机通信连接。
上述技术方案中，以太网控制器还可设置有散热铝板，散热铝板设置于电源电路板组件和壳体组件之间，散热铝板的一面与电源电路板组件上的电源模块紧密贴合，另一面与壳体组件紧密贴合，以便将电源模块工作时产生的热量经过散热铝板传递到壳体外。
上述技术方案中，以太网控制器还包括有将高电压转化为低电压，通过第二连接器传输给光电编码器作为其电源电压输入的电源转换模块。可将DC110V的高电压转化为DC24V的低电压。
本发明的优点是：在满足目前司机控制器操纵习惯的基础上，占用空间较小，能做到电源转换、对司机控制器上接点的状态信号以及光电编码器的格雷码输出、进行光电隔离，输出包括1路以太网网络输出。解决了现有司机控制器不能通过以太网进行通信的不足，实现了司机控制器的以太网通信功能，使司机控制器能够实现自检功能，实现了司机控制器的智能化，尤其是满足了新一代列车以太网网络的发展要求。
附图说明
图1为本发明实施例司机控制器的结构示意图；
图2为本发明实施例安装以太网控制器结构正面示意图；
图3为本发明实施例安装以太网控制器结构侧面示意图；
图4为本发明实施例工作原理图。
图中标记：1-控制手柄组件，2-凸轮组件，3-方向开关，4-以太网控制器，5-速动开关,6-光电编码器，41-壳体组件，42-第一连接器，43-第二连接器，44-第三连接器，45-信号调理电路板组件，46-电源电路板组件，47-控制电路板组件，48-散热铝板，49-底板组件
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细描述：
如图1所示，一种基于以太网控制的司机控制器，包括控制手柄组件1，凸轮组件2、方向开关3、速动开关5、光电编码器6和以太网控制器4。控制手柄组件1设有牵引四个档位，惰性位，制动七个档位和紧急制动位，且控制手柄集成了警惕按钮装置。方向开关3设有“前”，“0”，“后”三个档位。该司机控制器利用速动开关5输出信号判断当前手柄位置并向以太网控制器4提供手柄状态位信息，利用光电编码器6输出的10位格雷码信号提供牵引制动级位指令并向以太网控制器4提供牵引制动级位信息。
如图2、图3、图4所示，以太网控制器4包括壳体组件41、底板组件49、散热铝板48、第一连接器42、第二连接器43、第三连接器44、信号调理电路板组件45、电源电路板组件46和控制电路板组件47；信号调理电路板组件45、电源电路板组件46和控制电路板组件47均设置有光电隔离芯片，第一连接器42与司机控制器上的速动开关5连接，采集接点状态的电压信号，同时连接司机控制器上的常开接点和常闭接点；信号调理电路板组件45、电源电路板组件46与第一连接器42连接，将采集的接触式电压信号通过光电隔离芯片转为非接触式电信号；所述第二连接器43与司机控制器上控制手柄极位的两个光电编码器6相连接，采集光电编码器6输出的10位格雷码信号，控制电路板组件47与第二连接器43连接，将采集到的格雷码信号通过光电隔离芯片转为非接触式电信号；通过单片机内部程序对以上电信号进行检测和处理，将数据写成满足以太网通信协议IEC61375-2-3要求的格式。此外，对司机控制器的接点通断以及光电编码器6的格雷码输出值进行检测，如任一档位值出现故障则需向上位机输出故障代码，最终需输出的数据通过控制电路板组件47上的具有以太网接口的第三连接器44与上位机通信。
该以太网控制器4具有电源转换模块，可以将DC110V的电压转化为DC24V的电压，通过第二连接器43传输给司机控制器上的光电编码器6作为其电源。同时，散热铝板48的一面需要与电源电路板组件46上的电源模块紧密贴合，另一面需要与壳体组件41紧密贴合，以便将电源模块工作时产生的热量经过散热铝板48传递到壳体外。
本发明是基于以太网通信协议IEC61375-2-3进行数据传输并可以进行自检的司机控制器。以太网司机控制器可以根据控制手柄的位置，向系统发出“牵引级位”、“制动级位”、“牵引状态”、“制动状态”以及“惰行”等指令，系统将实现相应等级的牵引或者制动，另外，一些安全级别高的信号“应急制动”、“应急牵引”、和“EB”位仍然通过司机控制器上的机械接点进行信号传输。
本发明采集司机控制器上的速动开关5的状态信号、光电编码器6的格雷码信号经过光电隔离后的信号被单片机的I/O口捕获，以上的值被单片机按照系统的要求进行故障检查和识别，若发现数据超限则向系统发出故障报警信号，提示系统有故障发生，司机控制器应立即进行检修。从而实现了司机控制器的自检功能。其中自检功能包括：检测光电编码器6的输出级位是否在规定的范围内(误差范围应小于等于±6),同时将此时2个光电编码器6的输出值提供给系统；检测司机控制器手柄在某一个档位的2个编码器的同步误差，当二者的输出值>2，我们认为此时光电编码器6的同步误差超限；检测司机控制器接点的输出电平值，可以根据司机控制器接点的闭合表，检测司机控制器所有接点的高低电平是否符合闭合表的要求。同时将此时所有接点的输出提供给系统。其中，应急牵引和应急制动检测需要在应急模式下进行。自检完毕后子系统将自检的结果：“故障”、“超限”、“正常”以及自检项目(即手柄档位)反馈给系统。
Claims (3)
1.一种基于以太网控制的司机控制器，包括控制手柄组件、凸轮组件、方向开关、速动开关和光电编码器，其特征在于：还包括以太网控制器，所述速动开关用于判断手柄位置并向以太网控制器提供手柄状态位信息，所述光电编码器提供牵引制动级位指令并向以太网控制器提供牵引制动级位信息，所述以太网控制器包括壳体组件、第一连接器、第二连接器、第三连接器、信号调理电路板组件、电源电路板组件和控制电路板组件；所述第一连接器与速动开关连接，采集接点状态的电压信号，同时连接司机控制器上的常开接点和常闭接点；信号调理电路板组件、电源电路板组件分别与第一连接器连接，将采集的接触式电压信号通过光电隔离芯片转为非接触式电信号；所述第二连接器与光电编码器相连接，采集光电编码器输出的格雷码信号，控制电路板组件与第二连接器连接，将采集到的格雷码信号通过光电隔离芯片转为非接触式电信号；信号调理电路板组件、电源电路板组件均与控制电路板组件上的单片机连接，所述单片机的I/O口捕获到以上非接触式的电信号，通过单片机内部程序对以上电信号进行检测和处理后，通过控制电路板组件上的具有以太网接口的第三连接器与上位机通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于以太网控制的司机控制器，其特征在于：以太网控制器还包括散热铝板，散热铝板设置于电源电路板组件和壳体组件之间，散热铝板的一面与电源电路板组件上的电源模块紧密贴合，另一面与壳体组件紧密贴合。
3.根据权利要求1或2所述的基于以太网控制的司机控制器，其特征在于：所述以太网控制器还包括有将高电压转化为低电压，通过第二连接器传输给光电编码器作为其电源电压输入的电源转换模块。
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