CN110027582B

CN110027582B - 机车空调通用智能控制装置

Info

Publication number: CN110027582B
Application number: CN201910286654.8A
Authority: CN
Inventors: 刘洪萍; 王铭; 宋军; 张姣姣; 黄飞; 李争
Original assignee: CRRC Dalian Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian Institute Co Ltd
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: WO2020206844A1; CN110027582A

Abstract

本发明公开了一种机车空调通用智能控制装置，包括一个主处理板卡、2个相互隔离的电源板卡、若干个数字量输入板卡、数字量输出板卡、模拟量输入板卡、模拟量输出板卡、压力波保护板卡。其中，机箱电源板卡为机箱中各个板卡供电，通用的板卡接口，各个智能板卡负责采集外部的信号与对外的输出，主处理器板卡负责逻辑运算控制外设与各个智能板卡进行相应的操作。所述通用板卡接口包括编码条，所述编码条对应的接口可以选择在空调外部的传感器增加或者开关量增加的情况，无需对空调进行重新设计。实现了空调控制器的兼容性。

Description

机车空调通用智能控制装置

技术领域

本发明涉及机车空调控制领域，尤其涉及一种机车空调通用智能控制装置。

背景技术

机车空调控制器是运用一定的控制逻辑来控制空调机组、加热器、废排风机等功能部件的工作状态，从而达到控制车厢温湿度舒适性的目的，它是空调系统的重要功能性部件。现在的机车空调控制器基本都是针对空调机组定制的，不具有通用性。

发明内容

本发明提供一种机车空调通用智能控制装置，以克服上述技术问题。

本发明机车空调通用智能控制装置，包括：

控制器、具备通用板卡接口的若干个数字量输入板卡、若干个数字量输出板卡、若干个模拟量输入板卡、若干个模拟量输出板卡和机箱电源板卡，所述通用板卡接口带有编码条，所述编码条对应的接口可以选择；

所述机箱电源板卡用于将转换后的电压为所述数字量输入板卡、所述数字量输出板卡、所述模拟量输入板卡、所述模拟量输出板卡、所述压力波保护板卡供电；

所述数字量输出板卡通过CAN总线接收所述控制器的开启或者关闭指令，向继电器发送所述开启或者关闭指令；

所述模拟量输入板卡用于采集机车空调温度传感器的模拟数据，并将所述模拟数据进行预处理之后发送至所述控制器；

所述数字量输入板卡用于采集机车空调风机状态的开关量信号，经过预处理后发送至所述控制器；

所述模拟量输出板卡用于接收所述控制器发出的模拟量控制信号，经过D/A转换、驱动隔离电路处理后向所述空调风机发送所述模拟量控制信号；

所述控制器接收所述模拟量输入板卡采集的所述空调温度传感器模拟数据和所述数字量输入板卡采集的空调风机状态开关量信号，根据所述模拟数据和开关量信号向所述模拟量输出板卡发送所述空调风机发送模拟量控制信号、所述数字量输出板卡发送继电器控制指令。

进一步地，所述数字量输出板卡还用于接收所述继电器反馈的工作状态发送至控制器，并将所述工作状态反馈至控制器。

进一步地，还包括：

所述外部供电电源板卡用于将110V电源转换成24V电压，转换后的电压为温度传感器、显示单元供电。

进一步地，还包括：

压力波保护板卡，所述压力波保护板卡用于根据采集压力传感器的数据对风门进行控制。

进一步地，所述控制器的网络接口包括以太网网络接口或者MVB网络接口。

进一步地，所述控制器的通信接口包括用于与显示屏通信的RS232接口、用于与风机进行通信的RS485接口、用于与机车车厢的底板加热器进行通信的CAN接口。

进一步地，所述控制器还用于检测所述数字量输入板卡、所述数字量输出板卡、所述模拟量输入板卡、所述模拟量输出板卡的CANID与控制器的CANID是否匹配。

进一步地，所述控制器还用于向所述数字量输入、数字量输出、模拟量输入板卡发送自检指令，所述数字量输入、数字量输出、模拟量输入板卡进行自检。

本发明控制器的包括网络接口、通信接口，所述控制器接口所述数字量输入板卡、所述模拟量输入板卡的采集数据，并根据所述采集数据对空调的制冷系统和加热系统进行控制，所述通用板卡接口包括编码条，所述编码条对应的接口可以选择在空调外部的传感器增加或者开关量增加的情况，无需对重空调进行重新设计。实现了空调控制器的兼容性。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明机车空调通用智能控制器结构示意图；

图2为本发明各智能板卡上的编码条示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

图1为本发明机车空调通用智能控制器结构示意图，如图1所示，本实施例的机车空调通用智能控制器可以包括：

控制器101、具备通用板卡接口的若干个数字量输入板卡102、若干个数字量输出板卡103、若干个模拟量输入板卡104、若干个模拟量输出板卡105和机箱电源板卡106以及通用的板卡接口，所述通用板卡接口带有编码条，所述编码条对应的接口可以选择；

具体而言，机箱电源板卡的作用是将外部的110V电源转换成5V，转换后的5V电压用于给智能控制器中其他的板卡供电，各智能板卡再分别将5V转换成各自所需的电源，从而减少了电源的故障率。

所述数字量输出板卡通过CAN总线接收所述控制器的开启或者关闭指令，向继电器发送所述开启或者关闭指令，接收所述继电器反馈的工作状态发送至控制器；

具体而言，所述数字量输出板卡通过CAN总线接收控制器的指令，向继电器发送开启或者关闭指令，受控制的8路继电器继电器的控制端与数字量输出板卡上的自检电路输入端连接，该自检电路输出端连接到控制器。控制器通过该自检电路传送的自检信号检测该些继电器的工作状态。例如：继电器的输出是否正确。

数字量输出板卡集成了8路继电器输出，控制外部的8路继电器的闭合或者开启。每个继电器的控制端均具有反馈功能。板卡控制继电器触点切换的时候，主处理芯片STM32F103VBT6也能接收到反馈的信号。芯片通过反馈的信号与发出的控制信号进行对比即可获知对应的板卡是否工作正常，当发现异常立即发送给主处理器。主处理器做出相应的警告，保证了系统的可靠性。每路输出都具有指示灯显示功能。这些输出的数字量是控制器需要控制的空调系统的开关量。

具体而言，所述模量输入板卡对采集到的机车空调温度传感器的模拟数据进行的预处理可以包括：放大、滤波、A/D转换、驱动电路、光耦隔离,模拟量输入板卡可以采集0-20mA,0-5V,NTC三种类型的信号。每个板卡具有8路模拟量输入。每路通道具有0点自检功能，最终数据都是由正常采集到的数据与0点的数据的差值组成的。通过减去0点的误差，保证了每路模拟量采集的数据的准确性。其中NTC电阻类型采集车厢相关位置的温度，0-20mA,0-5V通道与空调系统的传感器连接。

具体而言，本实施例的预处理包括稳压和光耦隔离，数字量输入板卡将外部输入24路的110VDC/0V的开关量经过隔离转换成STM32F103芯片能识别的3.3V/0V信号。每路输入都具有指示灯显示功能，数字量是控制器需要的空调系统的开关量。

具体而言，模拟量输出板卡集成了8路0-10V模拟量输出功能。其中模拟量采集芯片采用14位高精度DA转换芯片。此板卡为空调系统提供模拟量控制。

具体而言，本实施例空调控制器内部总线采用CAN2.0B方式，波特率采用500kbps。空调控制器中的智能板卡具有自动识别ID号的功能，每个板卡的插槽的ID是固定的，智能板卡识别插槽的ID之后与主处理器进行通信。控制器中的板卡安装有防差错条，同种板卡的编码条的编码是一样的，同种板卡可以随意交换位置。不同板卡由于有防插错功能，所以不能交换位置。板卡上的编码条示意图如图2所示，通过去掉编码条上的编码数并把固定端的编码堵上进行相应的编码。控制器中主处理器的CAN ID为0，其他板卡的ID由1开始依次递增。本控制器的CAN ID由6个引脚组成，故可以扩展成64个CAN ID。空调控制器采用集成智能板卡的形式，包括一个主处理器板卡用于处理复杂的逻辑运算与对外设和智能板卡的控制；具有2个相互隔离的电源板卡，其中机箱电源板卡为控制器机箱供电，对外电源板卡为外部的传感器等设备供电。机箱集成了若干个数字量输入板卡、数字量输出板卡、模拟量输入板卡、模拟量输出板卡、压力波保护板卡。控制器的机箱为每种板卡预留了一定数量的槽位，每种板卡的数量根据系统的需要进行增减。

进一步地，还包括：

具体而言，本实施例的外部供电电源板卡与机箱电源板卡相互隔离。减少彼此之间的干扰。

进一步地，还包括：

具体而言，压力波保护板卡通过采集压力传感器的数据对风门进行控制。其中可以为压力传感器提供24V的电源供电。

具体而言，主处理器单元具有对外的2路以太网、1路MVB、1路RS232、1路RS485、1路CAN接口。控制器可以根据机车的网络类型选取以太网网络或者MVB网络。RS232用于与显示屏进行通信，RS485用于与风机进行通信，CAN用于与机车车厢的地板加热器进行通信。CPU通过网络、外设、各个智能板卡采集到的数据，经过逻辑计算之后，对制冷系统与加热系统进行相应的控制。

具体而言，控制器内部的CAN通信方式为“主—从”方式，主处理器发送命令，其他的智能板卡进行响应。从设备接收到主设备发送的命令并且板卡地址匹配后响应并回送数据(强制要求相应时间<1ms)，如果智能插件有输出控制且200ms未收到命令，则输出复位到默认状态。主处理器发出指令，各个智能插件板卡接收CAN总线上的指令后，进行相应的响应。当CAN ID与自身的ID相匹配之后，再判断命令的具体功能，并做出相应的动作，回复响应指令。本实施例的数字量输入板卡、数字量输出板卡、模拟量输入板卡、模拟量输出板卡、机箱电源板卡与控制器之间的通信方式均CAN总线完成。

具体而言，控制器板卡都具有自检功能，当上电之后，主处理器通过CAN总线发送指令让智能板卡进行自检，智能板卡对自己的外围电路进行检查，把检查的结果发送给主处理器，主处理器通过接收智能板卡的自检结果，对智能板卡进行正常控制/锁死智能板卡等操作，把锁死的智能板卡的位置通过网络发送给工作人员进行更换。然后，主处理器进行正常的逻辑运算、与外部的网络通信、对外设进行相应的控制。

本发明公开了一种机车空调通用智能控制装置，包括一个主处理板卡、2个相互隔离的电源板卡、若干个数字量输入板卡、数字量输出板卡、模拟量输入板卡、模拟量输出板卡、压力波保护板卡。其中，机箱电源板卡为机箱中各个板卡供电，各个智能板卡负责采集外部的信号与对外的输出，主处理器板卡负责逻辑运算控制外设与各个智能板卡进行相应的操作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种机车空调通用智能控制装置，其特征在于，包括：

所述机箱电源板卡用于将转换后的电压为所述数字量输入板卡、所述数字量输出板卡、所述模拟量输入板卡、所述模拟量输出板卡、压力波保护板卡供电；

所述控制器接收所述模拟量输入板卡采集的所述空调温度传感器模拟数据和所述数字量输入板卡采集的空调风机状态开关量信号，根据所述模拟数据和开关量信号向所述模拟量输出板卡发送所述空调风机发送模拟量控制信号、所述数字量输出板卡发送继电器控制指令；

数字量输入板卡、所述数字量输出板卡、所述模拟量输入板卡、所述模拟量输出板卡、所述压力波保护板卡都具有自动识别ID号的功能，每个板卡的插槽的ID是固定的，智能板卡识别插槽的ID之后与控制器进行通信，所述控制器还用于检测所述数字量输入板卡、所述数字量输出板卡、所述模拟量输入板卡、所述模拟量输出板卡的CANID与控制器的CANID是否匹配。

2.根据权利要求1所述的机车空调通用智能控制装置，其特征在于，所述数字量输出板卡还用于接收所述继电器反馈的工作状态发送至控制器，并将所述工作状态反馈至控制器。

3.根据权利要求1所述的机车空调通用智能控制装置，其特征在于，还包括：

外部供电电源板卡用于将110V电源转换成24V电压，转换后的电压为温度传感器、显示单元供电。

4.根据权利要求1或2所述的机车空调通用智能控制装置，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的机车空调通用智能控制装置，其特征在于，所述控制器的网络接口包括以太网网络接口或者MVB网络接口。

6.根据权利要求1所述的机车空调通用智能控制装置，其特征在于，所述控制器的通信接口包括用于与显示屏通信的RS232接口、用于与风机进行通信的RS485接口、用于与机车车厢的底板加热器进行通信的CAN接口。

7.根据权利要求1所述的机车空调通用智能控制装置，其特征在于，所述控制器还用于向所述数字量输入、数字量输出、模拟量输入板卡发送自检指令，所述数字量输入、数字量输出、模拟量输入板卡进行自检。