CN204557467U - 高速动车组网络系统的数字量输入输出设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轨道交通车辆网络系统领域，特别地涉及一种采集数字量输入信号同时具有数字量输出功能的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备。所述数字量输入输出设备包括：中央处理板卡，其用于以太网数据的传输以及与其它板卡进行数据交互；通讯板卡，其用于与高速动车组网络系统连通；数字量输入板卡，其用于接收所述数字量输入信号；数字量输出板卡，其用于发送所述数字量输出信号；以及电源板卡，其用于为所述数字量输入输出设备供电。通过采用上述的技术方案，本实用新型提供了一种结构简单、能够提供常闭型开关量信号、输入输出板卡数量可调并具有以太网通讯功能的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备。

Description

高速动车组网络系统的数字量输入输出设备

技术领域

本实用新型涉及轨道交通车辆网络系统领域，特别地涉及一种采集数字量输入信号同时具有数字量输出功能的设备。

背景技术

目前，全球的列车网络控制系统主要基于TCN标准，该标准将通信网络分成用于连接各节车辆的动态WTB(绞线编组的车辆的列车级通信网络式列车总线)和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB(多功能列车总线)。

列车网络控制系统的核心部分为中央控制单元，它负责接收来自牵引单元、制动单元、电源辅助单元等等各部分功能单元的信号，并对其进行控制，从而实现对列车网络控制系统的控制。

对于列车的输入输出开关量信号(例如继电器、开关、手柄的位置)，通常由中央控制单元直接进行采集和控制，这极大地增加了中央控制单元的负担，同时也加大了其在设计、扩展、维护等诸多方面实际成本。

近些年，列车网络控制系统输入输出工作站的解决方案得到广泛应用，有效地解决了以上出现的问题，但是这种工作站采用模块化设计，实际占用空间较大，无法输出常闭型开关量信号，不具备以太网通讯功能，

实用新型内容

为了解决如上现有技术的问题，本实用新型的发明目的在于提供一种结构简单、能够常闭型开关量信号并具有以太网通讯功能的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备。

为了实现上述的发明目的，本实用新型采用如下的技术方案。

一种高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，所述数字量输入输出设备包括：中央处理板卡，其用于以太网数据的传输以及与其它板卡进行数据交互；通讯板卡，其用于与高速动车组网络系统连通；数字量输入板卡，其用于接收所述数字量输入信号；数字量输出板卡，其用于发送所述数字量输出信号；以及电源板卡，其用于为所述数字量输入输出设备供电。以上为实现本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的基本技术方案。

进一步地，所述数字量输入板卡至少包括DC110V数字量输入板卡和DC24V数字量输入板卡，这样使得具有能够兼容至少两路数字量信号输入。

更进一步地，所述DC110V数字量输入板卡设置有用于对数字量输入信号进行降压的降压回路以及提高抗干扰能力的光耦隔离回路。这样能够提高本实用新型的数字量输入输出设备的安全性和抗干扰能力。

另外，所述数字量输出板卡通过在其输出通道中设置有继电器，通过该继电器的触点的不同接触状态来输出数字量输出信号。这样通过在继电器中设置常闭触点，使得能够输出常闭型开关量信号。

优选地，每个所述数字量输入板卡和所述数字量输出板卡均包括彼此独立的16路通道，所述数字量输出板卡具有8个所述继电器，每个所述继电器具有2个触点。

为了实现与以太网网络连通，可以使所述中央处理板卡包括以太网通信回路，该以太网通信回路包括以太网芯片、网络收发器和以太网通信接口。

优选地，所述数字量输入输出设备还包括背板，所述中央处理板卡通过所述背板与所述数字量输入板卡和所述数字量输出板卡连接。进一步优选地，所述中央处理板卡通过所述背板与所述数字量输入板卡和所述数字量输出板卡采用总线通讯方式，所述数字量输入板卡和所述数字量输出板卡的数量分别为至少一个。这样能够提高本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的可扩展性。

优选地，所述通讯板卡为与高速动车组中的MVB网络连通的MVB网络通讯板卡。

为了提高本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的通用性，所述数字量输入输出设备还包括采用3U标准设计的壳体。

通过采用上述的技术方案，本实用新型提供了一种结构简单、能够提供常闭型开关量信号、输入输出板卡数量可调并具有以太网通讯功能的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备。

附图说明

下面，将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的结构布局示意图；

图2示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的主视图；

图3示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的侧视图；

图4示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的俯视图；

图5示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的DC110V数字量输入板的信号处理流程图；

图6示出了用于数字量输出板卡的继电器的结构示意图；

图7示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的软件功能框图。

具体实施方式

为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的实施例中的附图，对本实用新型的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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型在于提供一种结构简单、能够常闭型开关量信号并具有以太网通讯功能的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备。

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

其中，图1示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的结构布局示意图；图2示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的主视图；图3示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的侧视图；图4示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的俯视图。

如图1至图4所示，高速动车组网络系统的数字量输入输出设备由电源板卡、作为中央处理板卡的CPU板卡、作为通讯板卡的MVB网络通讯板卡、作为数字量输入板卡的DC110V数字量输入板卡和DC24V数字量输入板卡、作为数字量输出板卡的DC110V数字量输出板卡、背板以及壳体构成。下表中为各板卡的功能的说明。

图5示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的DC110V数字量输入板的信号处理流程图。如图5所示，110V开关量信号，通过前段输入连接器进入降压回路，电压降至5V，同时应用带有光耦隔离芯片的光耦隔离回路，有效地将少了外部干扰；5V电压信号进入下一级信号处理回路，这种设计在避免高压损坏板卡的同时，也提高了板卡的抗干扰能力。

图6示出了用于数字量输出板卡的继电器的结构示意图。如图6所示，输出通道采用继电器的方式，根据继电器的原理，当CPU板卡的发闭合指令时，常开触点110VP＿1与110VN＿1吸合，常闭触点110VM＿1与110VN＿1断开；当CPU的发断开指令时，110VP＿1与110VN＿1断开，110VM＿1与110VN＿1吸合；因此，每输出一个常开点，必然相应会输出一个常闭点，这样可以满足现场常开型和常闭型两种需求；

图7示出了本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的软件功能框图。如图7所示，本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备的工作流程为：

高速动车组网络系统的数字量输入输出设备正常供电后，MVB通信板卡的回路，CPU板卡电路，INTERBUS通信回路，以太网通信电路进行初始化，CPU板卡定时器执行中断程序；完成初始化后，INTERBUS通信回路读取输入输出板卡的状态数据，同时将数据传输给MVB通信回路和以太网通信电路，然后通过MVB接口和以太网接口，高速动车组网络系统的数字量输入输出设备将信息数据传输给列车控制单元。

需要另外说明的是，本实用新型的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备采用标准化3U壳体设计，金属壳体，具有良好的电磁兼容特性，具有较强的抗干扰能力，同时减少对外界的干扰；高速动车组网络系统的数字量输入输出设备采用壳体标准孔安装方式，接地孔选择壳体法兰安装孔，接地良好，便于固定安装，具有更强的抗振动、抗冲击特性。

高速动车组网络系统的数字量输入输出设备输入输出板卡数量可调，CPU板卡与背板连接，接收来自输入板卡和输出板卡的状态数据，并转发到列车的控制单元；同时，接收来自列车控制单元的控制指令，并转发到输出板卡；CPU板卡与输入输出板卡之间采用INTERBUS总线通信方式，实现两者之间的数据交换；通过这种通信方式，使输入板卡和输出板卡数量可调，可以根据现场的实际需求，灵活配置，满足不同车体的需要；每个输出板卡包含16个输出通道，对应8个继电器，每组继电器对外共有2个触点，一个常开触点，一个常闭触点；既可以满足现场对于输出通道的常开状态需求，也可以满足常闭状态需求。

而输出板卡使用继电器输出开关量信号，各通道回路彼此独立，单个通道出现故障不影响其他通道正常工作，根据现场实际需要独立输出开关量信号。

输入板卡采用高压隔离技术和光耦隔离技术，提高了设备的可靠性；外部110V开关量信号进入输入板卡，经过将降压回路，110V开关量信号在电路中被变换为5V，避免出现高压损坏板卡的风险，提高了设备的安全性；同时输入板卡采用光耦隔离技术，应用光耦隔离芯片，将以光为媒介传输电信号，对电信号有良好的隔离作用，提高了设备的稳定性。

CPU板卡具有以太网输出接口，电路包含以太网通信回路，主要包括以太网芯片，网络收发器，M12以太网通信接口三部分，可以与列车控制单元进行通信，提供全部输入板卡和输出板卡的状态数据；

通过采用上述的技术方案，高速动车组网络系统的数字量输入输出设备具有如下的技术效果：

采用了满足欧洲标准的标准化3U壳体设计，提高了设备的抗干扰能力，有助于散热，便于固定安装，具有更强的抗振动、抗冲击特性；采用紧凑式设计，缩小了整机体积，节约了安装空间；输入输出板数量可调，预留扩展槽位，可以满足不同车体的需求；输出板卡通道可以输出常闭型开关量信号，满足不同的现场要求；输出板卡各通道彼此独立，彼此不受影响；增加了以太网接口，实现了以太网通信功能；采用高压隔离技术和光耦隔离技术，提高了设备的可靠性。

上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本实用新型公开的范畴。

Claims (10)

1.一种高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述数字量输入输出设备包括：

中央处理板卡，其用于以太网数据的传输以及与其它板卡进行数据交互；

通讯板卡，其用于与高速动车组网络系统连通；

数字量输入板卡，其用于接收所述数字量输入信号；

数字量输出板卡，其用于发送所述数字量输出信号；以及

电源板卡，其用于为所述数字量输入输出设备供电。

2.根据权利要求1所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述数字量输入板卡至少包括DC110V数字量输入板卡和DC24V数字量输入板卡。

3.根据权利要求2所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述DC110V数字量输入板卡设置有用于对数字量输入信号进行降压的降压回路以及提高抗干扰能力的光耦隔离回路。

4.根据权利要求1、2或3所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述数字量输出板卡通过在其输出通道中设置有继电器，通过该继电器的触点的不同接触状态来输出数字量输出信号。

5.根据权利要求4所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，每个所述数字量输入板卡和所述数字量输出板卡均包括彼此独立的16路通道，所述数字量输出板卡具有8个所述继电器，每个所述继电器具有2个触点。

6.根据权利要求1所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述中央处理板卡还包括以太网通信回路，该以太网通信回路包括以太网芯片、网络收发器和以太网通信接口。

7.根据权利要求1所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述数字量输入输出设备还包括背板，所述中央处理板卡通过所述背板与所述数字量输入板卡和所述数字量输出板卡连接。

8.根据权利要求7所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述中央处理板卡通过所述背板与所述数字量输入板卡和所述数字量输出板卡采用总线通讯方式，所述数字量输入板卡和所述数字量输出板卡的数量分别为至少一个。

9.根据权利要求1所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述通讯板卡为与高速动车组中的MVB网络连通的MVB网络通讯板卡。

10.根据权利要求1所述的高速动车组网络系统的数字量输入输出设备，其特征在于，所述数字量输入输出设备还包括采用3U标准设计的壳体。