MVB总线在地铁列车控制系统中的应用
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2 硬件及软件简介
2.1 硬件
系统硬件主要包括车辆控制器 VTCU、总线连接器、输入输出单元、通讯连接器 ComC、人机显示器 MMI 及相关子系统。
车辆控制器 VTCU 即总线控制器, 每个 3 节车单元各一个, 共由 7 块板组成, 自带插槽和电源, 是标准的模块化 系 统 。 车 辆 控 制 单 元 由 网 关( VTCU- GW) , VCUT,VCUA 及 VTCU 的电源组成。网关控制列车总线( WTB)和车辆总线( MVB) , 并在两个总线系统间转换过程和信息数据。列车诊断板 VCUT 上有板载数据库( ODBS) , 可通过 RS422 接口控制人机界面。列车应用程序板 VCUA里包含着列车和车辆的控制程序。VTCU的电源提供 110V直流电源, 并与供电系统的电势隔离。
输入输出单元由数字输入输出单元 DX 和模拟输入输出单元 AX 组成。数字输入输出单元 DX 的数字数据I/O 接口一般直接连到继电器触点上。每辆车都有很多DX, 每个 DX 都可以设置地址。电源电压 DC48～120 V,10 位输入, 6 位输出。1 位报警器输出模拟输入输出单元AX 有模拟数据 I/O 接口, 每个 AX 也有自己的地址; 4 位模拟输入( ±10 V, ±20 mA) ; 2 位模拟输出。只有非常少的几处, 如牵引力大小等使用模拟量。
通讯连接器 ComC 主要用于没有 MVB 总线的第三方供货的通讯设备 MC68360 处理器, 具有 2 MB 闪存和1 MB( 静态存储器) , 2 通道 RS232 , 2 通道 RS485, 1 通道RS- 485, 1 通道 RS- 232 , 标准 MVB ESD+, 以及 DC 24～120 V 标称电压 MVB 终端插( 每个 MVB 总线段必须带有一个终端插) 。
2.2 软件
系统通讯和控制拓扑图如图 5 所示, 其软件结构见图 6。
1) 控制系统中的操作系统基于 VxWorks 内核程序;
2) 用于应用程序的接口提供标准的功能实时操作系统 RTOS;
3) ANSI- C 的子集任务管理故障处理;
4) 数据记录;
5) 事件记录;
6) 时间同步;
7) 监控器;
8) 硬件相关功能;
9) 设备启动控制;
10) 内存测试;
11) MVB 支持和配置: 信息数据、过程数据和总线管理。
2.2.2 应用软件
应用软件使用的是功能块语言, 它实际上是一种开放式的 PLC, 代替传统继电器的逻辑关系。不用使用许多硬线就实现了自动控制。另外, 这种功能块语言不需要编程基础就能看懂, 省去了编程语言的培训。
在车辆控制上实现的功能, 主要是牵引和制动控制。但其他一些功能, 如门、空调、信息显示等也挂在总线下,只是在牵引安全和制动方面, 来判断牵引和制动能否进行, 如门没有关到位, 不能开车等。
牵引、制动、门、空调、信息显示等是 MVB 总线下的子系统, 这些子系统不需要有共同的语言, 每个系统都可以有自己的语言系统, 但它们都必须遵循 MVB 总线协议。
虽然总线系统只有物理层和链路层, 同开放式互联系统 OSI 的 7 层参考模型相比是一种低级控制, 但对实现自动控制已足够了。
3 结束语
列车自动控制是发展趋势, 而总线技术是实现自动控制的手段。目前已经在广州地铁 2 号线、深圳地铁 1 号线、上海地铁 1 号线延长线等地铁车辆上成功实践了地铁车辆自动控制, 相信总线技术必将得到进一步的推广和应用。
参考文献：
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[3] 阳宪惠. 现场总线技术及其应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 1999.
[4] 丘公伟. 实时控制与智能仪表多微机系统的通讯技术[M]. 北京: 清华大学出版社, 1996.
[5] 谢希仁. 计算机网络[M]. 大连: 大连理工大学出版社, 1996. (end)
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