CN106708011A - 一种基于dsp的机车仿真装置 - Google Patents

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徐大贵
丁磊
李晓亚
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0256—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults injecting test signals and analyzing monitored process response, e.g. injecting the test signal while interrupting the normal operation of the monitored system; superimposing the test signal onto a control signal during normal operation of the monitored system

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Abstract

本发明提供了一种基于DSP的机车仿真装置，它包括主控CPU、多路110V输入开关量采集电路，多路110V输出开关量控制电路，多路模拟输入信号采集电路，多路模拟信号输出电路，多路脉冲量输出电路，多路串口通信隔离电路等；其中所述主控CPU与外部列控系统的通信，通过数据的收发处理来采集外部列控系统的制动信息、卸载信息、关风信息和减压信息，同时模拟机车的管压力并将机车工况信息传输给列控系统；同时本发明接收模拟司机操作的机车控制台信息，配合机车仿真完成对列控系统的功能测试，具有设计科学、实用性强、方便灵活、可靠性高的优点。

Description

一种基于DSP的机车仿真装置
技术领域
本发明涉及了一种基于DSP的机车仿真装置。
背景技术
列控系统可划分为车载设备和地面设备，在开发及验证过程中，必须首先完成实验室测试，因此应首先完成对应的仿真系统，来模拟尽可能真实的环境进行功能测试，当系统的各个功能完备并经过测试后，才有可能进行现场实验及试运行，因此仿真系统是列控系统开发的必备子系统。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、方便灵活、可靠性高的基于DSP的机车仿真装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于DSP的机车仿真装置，包括主控CPU，接收和处理机车控制台模块和行车仿真模块的机车模拟命令并将处理结果发送给车载设备ATP模块，同时接收和处理所述车载设备ATP模块的机车运行信息并将处理结果发送给所述机车控制台；机车控制台模块，模拟输出命令设置机车运行参数，并接收和显示机车运行信息；行车仿真模块，模拟机车运行的线路曲度、坡度以及区段长度等信息；车载设备ATP模块，采集机车制动、卸载、减压、关风信息以及双针速度表驱动信息，并发送给所述主控CPU；应答器仿真模块，连接所述主控CPU，用于接收CD脉冲信号，用以提示应答器仿真向应答器组第一个应答器发送应答器报文。
基于上述，所述主控CPU分别通过隔离电路与所述机车控制台模块和所述车载设备ATP模块通信连接。
基于上述，所述隔离电路为光电耦合电路和高精度线性光耦电路。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明通过模拟司机操纵室的按钮、手柄来控制机车运行，并给出机车环境量模拟信息、机车工况模拟信息来完成对ATP的性能检测，另外机车仿真需要接收ATP的输出来显示ATP速度，接收ATP的制动、卸载、减压、关风控制命令，并在机车仿真的控制台上显示，其具有设计科学、实用性强、方便灵活、可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种基于DSP的机车仿真装置，包括主控CPU，接收和处理机车控制台模块和行车仿真模块的机车模拟命令并将处理结果发送给车载设备ATP模块，同时接收和处理所述车载设备ATP模块的机车运行信息并将处理结果发送给所述机车控制台；机车控制台模块，模拟输出命令设置机车运行参数，并接收和显示机车运行信息；行车仿真模块，模拟机车运行的线路曲度、坡度以及区段长度等信息；车载设备ATP模块，采集机车制动、卸载、减压、关风信息以及双针速度表驱动信息，并发送给所述主控CPU；应答器仿真模块，连接所述主控CPU，用于接收CD脉冲信号，用以提示应答器仿真向应答器组第一个应答器发送应答器报文。
主控CPU接收机车控制台发送的机车环境量模拟命令、机车工况模拟命令，机车环境量模拟信息包括管压力、闸缸压力、制动缸压力、均衡缸压力等，机车工况包括零位、向前、向后、牵引、制动，计算处理后发送给车载设备ATP模块，所述车载设备ATP模块根据接收到的命令设定机车运行参数并控制机车运行。所述车载设备ATP模块
主控CPU根据车载设备ATP模块或机车控制台模块发送的牵引、制动命令来确定机车加速度、减速度，同时配合行车仿真模块发来的线路曲度、坡度以及区段长度信息计算机车速度信息和位移信息，并将机车速度信息和位移信息按200ms间隔发送给行车仿真模块和应答器仿真模块、机车控制台模块，同时将速度信息处理成频率量信息实时发送给车载设备ATP模块。所述主控CPU在计算速度、位移的同时还需要计算CD脉冲的发送时机，并向应答器仿真模块发送CD脉冲信号，用以提示应答器仿真向应答器组第一个应答器发送应答器报文。
实际中，所述主控CPU选择TI的DSP芯片TMS320F28069，其采用最新的架构技术成果和增强型外设，CPU的外围电路除提供其正常工作的电源电路、时钟电路和复位电路外，还设计有JTAG仿真接口、SCI串口下载接口和外扩一个掉电保护功能的存储芯片，用来存储机车仿真装置的简单配置等信息。
具体地，电源部分：电源采用AC/DC电源模块；输入AC220V，输出24V、12V；内部电源采用DC12V转DC5V、DC12V转DC3.3V转换电路。主控CPU部分包括CPU及其运行需要的配套外围部分，主控CPU片上自带高达 256KB 闪存,容量高达 100kB 的 RAM,2KB OTP ROM以及内部看门狗，提供10MHZ外部时钟，设计JTAG在线仿真电路，程序下载电路设计。模拟输入部分：考虑到模拟信号对数字信号的干扰，对模拟信号进行隔离，故硬件电路中加入光电耦合电路和高精度线性光耦电路对模拟侧信号和数字侧信号进行隔离，输入信号经过接口端子进入设备，先进行隔离防护，然后进入CPU进行采集、计算后生成数据信息经过串口传输给机车控制台进行显示。模拟输出部分：考虑到模拟信号对数字信号的干扰，对模拟信号进行隔离，故硬件电路中加入光电耦合电路和高精度线性光耦电路对模拟侧信号和数字侧信号进行隔离。机车控制台通过串口发送的输出机车模拟机车环境的控制指令给机车仿真的CPU，CPU接收到控制命令后，经过逻辑分析和运算后，然后通过4路PWM转换、D/A电路得到ATP所需要的模拟量值，然后隔离防护，经过接口端子发送给ATP设备。频率输出部分：机车仿真收到机车控制台的机车柴油机转速数据以及CPU根据车型参数自行计算的速度数据，经过计算处理将数据转换为频率量，通过5路PWM转换，再经过隔离、电磁兼容防护保护电路后发往车载设备ATP模块。开关量输入部分：8路开关量输入采集，车载设备ATP模块输出的继电器常开、常闭信号经过接线端子进入机车仿真，首先经过整形、过压防护，然后经光电隔离进入DSP，DSP采集、逻辑运算然后转换为数据信息经过串口传输给机车控制台进行显示以及作为依据进行模拟控车。开关量输出部分：机车仿真通过串口收到机车控制台发送的控制命令进行逻辑处理、计算，进行电平信号输出；输出电平经过光电隔离、整形、限压防护，通过接线端子输出给车载设备ATP模块，进行机车行车控制。CD信号产生电路：DSP根据接收的机车控制台或ATP传送来的机车牵引信息、制动信息，行车仿真发来的线路坡度、曲度以及区段长度信息，以及机车仿真初始化的机车参数信息，计算机车速度信息、位移信息，并计算出机车到达应答器组的第一个应答器的时间，在即将到达第一个应答器前1米时向应答器仿真模块发送CD脉冲信号，提醒应答器仿真模块发送第一个应答器的应答器报文。CD脉冲信号经过磁隔离后，进行整形防护，通过接线端子传给应答器仿真模块。串口通信部分：机车仿真使用2路RS232串口与外部通信，DSP串口数据通过磁隔离RS232电平转换芯片后进行防雷及电磁兼容防护保护电路后与外部进行数据交互。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (3)

1.一种基于DSP的机车仿真装置，其特征在于：包括
主控CPU，接收和处理机车控制台模块和行车仿真模块的机车模拟命令并将处理结果发送给车载设备ATP模块，同时接收和处理所述车载设备ATP模块的机车运行信息并将处理结果发送给所述机车控制台；
机车控制台模块，模拟输出命令设置机车运行参数，并接收和显示机车运行信息；
行车仿真模块，模拟机车运行的线路曲度、坡度以及区段长度等信息；
车载设备ATP模块，采集机车制动、卸载、减压、关风信息以及双针速度表驱动信息，并发送给所述主控CPU；
应答器仿真模块，连接所述主控CPU，用于接收CD脉冲信号，用以提示应答器仿真向应答器组第一个应答器发送应答器报文。
2.根据权利要求1所述的基于DSP的机车仿真装置，其特征在于：所述主控CPU分别通过隔离电路与所述机车控制台模块和所述车载设备ATP模块通信连接。
3.根据权利要求2所述的基于DSP的机车仿真装置，其特征在于：所述隔离电路为光电耦合电路和高精度线性光耦电路。
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