專利名稱:一種用于機車的worldfip數據記錄單元及其工作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種基于W0RLDFIP網絡技術的機車車輛的網絡控制裝置,尤其 涉及一種用于機車的W0RLDFIP數據記錄單元及其工作方法。
背景技術:
W0RLDFIP網絡是一種專門為機車車輛總線設計的網絡,目前已成為一種在國外和 國內大量使用的高可靠性現場總線網絡,是IEC61375-3標準的一個重要組成部分,但由于 專業性強,對外接口還不是特別方便。數據記錄儀是目前機車車輛上逐漸廣泛應用的一個數據存儲設備,一般放置在司 機室內,方便維護人員對數據進行下載和分析。當車輛回庫后,維護人員可以下載存儲在數 據記錄儀上的故障以及車輛運行的文件,并借助相關的上位機分析軟件進行對整車的運行 情況做相關的判斷和分析。雖然各個廠家生產的數據記錄單元結構不一樣,但都遵循方便安裝和維護、方便 下載數據進行分析的原則。不過,由于機車車輛的特殊應用性,很多的核心技術被國外壟 斷,導致國外的數據記錄儀價格十分昂貴。而且,國外的數據記錄儀結構和功能上均不能完 全滿足用戶需求,很多用戶的需求很多,需要記錄單元的可擴展性能,需要對數據記錄單元 接口進行更改,可國外廠家從來不滿足用戶的需求。因此,發明一種價格低、實用性強,功能 完善的機車車輛用數據記錄單元十分必要。
發明內容為解決現有技術存在的上述問題,本實用新型要設計一種價格低、實用性強的用 于機車的W0RLDFIP數據記錄單元及其工作方法。為了實現上述目的,本實用新型的技術方案如下一種用于機車的W0RLDFIP數據記錄單元,包括W0RLDFIP協議控制器、W0RLDFIP 總線收發器和W0RLDFIP變壓器隔離器,所述的W0RLDFIP協議控制器通過內部總線依 次與W0RLDFIP總線收發器、W0RLDFIP變壓器隔離器和W0RLDFIP總線雙向連接;所述 的TORLDFIP協議控制器還通過內部總線依次與高速單片機、PC104總線接口雙向連接, 所述的PC104總線接口與PC104X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接,所述 的PC104X86接口卡的PC104輸出端與數據存儲單元的輸入端連接;所述的高速單片機是 C8051F040處理器,所述的PC104X86接口卡是x86的PC104CPU板卡。與現有技術相比,本實用新型具有以下有益效果1、由于本實用新型采用的PC104通訊方式是目前應用廣泛的通訊方式之一,具有 接口簡單、價格低廉、調試方便、性能可靠、而且在通信速率上完全和W0RLDFIP網絡匹配等 優點。特別是在機車車輛、電廠等領域,具有數據記錄的實時性高、響應時間快等特點,將 PC104總線與W0RLDFIP總線技術結合起來,將專用的W0RLDFIP數據流變換為通用的PC104 總線數據。PC104X86接口卡在工業控制領域被廣泛應用,其擴展性能強,對數據存儲單元的擴展十分方便,而且也支持鍵盤、顯示屏和鼠標等接口的接入,方便了系統的調試。本實用 新型將機車車輛領域專用的W0RLDFIP總線機制和有著廣泛應用基礎的PC104X86接口卡以 及相關的數據存儲單元相結合,創造出了一種新型的基于W0RLDFIP接口的數據記錄單元, 對于實現機車車輛的數據記錄單元的推廣具有十分重要的意義,具有可靠性、靈活性、通用 性、成本低等優點。2、由于本實用新型采用的PC104X86接口卡具有很強的擴展性能,可根據客戶的 不同需求進行數據記錄單元的功能擴展,具體可以實現的功能包括第一,可以根據用戶的 數據通信的數據量特點進行數據存儲單元的容量擴展;第二,可以根據用戶對數據存儲的 安全性能等級要求進行對存儲部分的加固;第三,可以根據用戶對某些特殊數據的采集要 求進行數據采集卡的擴展,比如客戶需要采集2路數字輸入量,數據記錄單元可以根據客 戶的需求擴展數字量輸入的采集接口卡。如果客戶需要2路的速度信號采集和記錄,數據 記錄單元可以根據客戶的需求擴展模擬量的采集接口卡。本實用新型所需要實現的功能成 為機車系統的一個部分,使對機車領域不熟悉不具備W0RLDFIP總線研發能力的廠商,能將 自己的產品快速的推向鐵路市場。所以本實用新型非常適合于機車車輛的應用領域中廣泛 推廣。
本實用新型僅有附圖1張,其中圖1為用于機車的W0RLDFIP數據記錄單元的結構原理圖。圖中1、高速單片機,2、W0RLDFIP協議控制器,3、W0RLDFIP總線收發器,4、 W0RLDFIP變壓器隔離器,5、PC104總線接口,6、PC104X86接口卡,7、數據存儲單元。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行進一步地描述。如圖1所示,一種用于機車的 W0RLDFIP數據記錄單元,包括W0RLDFIP協議控制器2、W0RLDFIP總線收發器3和W0RLDFIP 變壓器隔離器4,所述的W0RLDFIP協議控制器2通過內部總線依次與W0RLDFIP總線收發器 3、W0RLDFIP變壓器隔離器4和W0RLDFIP總線雙向連接;所述的W0RLDFIP協議控制器2還 通過內部總線依次與高速單片機1、PC104總線接口 5雙向連接,所述的PC104總線接口 5 與PC104X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接,所述的PC104X86接口卡的PC104 輸出端與數據存儲單元7的輸入端連接;所述的高速單片機1是C8051F040處理器,所述的 PC104X86 接口卡 6 是 x86 的 PC104CPU 板卡。本實用新型的工作方法,包括以下步驟A、W0RLDFIP總線收發器3將W0RLDFIP協議控制器2送來的數字信號轉換成曼徹 斯特信號,經W0RLDFIP變壓器隔離器4送出,或者將W0RLDFIP變壓器隔離器4送來的曼徹 斯特網絡信號解碼為數字信號,送入W0RLDFIP協議控制器2 ;B、W0RLDFIP協議控制器2將高速單片機1要傳輸的變量MPC或消息MSG打包成 W0RLDFIP網絡協議規定的數據流送到W0RLDFIP總線收發器3或者將W0RLDFIP總線收發器 3送來的信號解析成標準數據并存儲起來;C、高速單片機1負責控制W0RLDFIP協議控制器2的工作時序和PC104數據流的
4生成,并負責電壓監視、軟件狗和/或工作電源的控制;D、PC104總線接口 5是PC104總線的對外接口電路,它將外總線信號解調成PC104 總線的數據流,將數據傳送給高速單片機1進行數據處理,并將其生成的PC104信號送到 PC104總線接口 5生成符合PC104總線通訊的信號與PC104X86接口卡6通信,PC104X86接 口卡6將數據處理后交由數據存儲單元7進行存儲和記錄。下面對本實用新型的工作方法作進一步地說明PC104總線接口 5通過內部總線連接到高速單片機1上,完成高速單片機1同 PC104總線上各設備的通信,W0RLDFIP總線收發器3的結構由單元功能電路組成,它將 W0RLDFIP協議控制器2送來的數字信號轉換成曼徹斯特信號,經W0RLDFIP變壓器隔離器 4送出,或者將W0RLDFIP變壓器隔離器4送來的曼徹斯特網絡信號解碼為數字信號,送入 W0RLDFIP協議控制器2中。W0RLDFIP協議控制器2負責將高速單片機1要傳輸的變量MPC 或消息MSG打包成W0RLDFIP網絡協議規定的數據流送到W0RLDFIP總線收發器4或者將 W0RLDFIP總線收發器4送來的信號解析成標準數據并存入自身的緩存區,隨之引發中斷請 求信號,以供高速單片機1讀取。高速單片機1負責控制W0RLDFIP協議控制器2的工作時 序和PC104數據流的生成,以及電壓監視、軟件狗和/或工作電源的控制。PC104總線接口 5是PC104總線與PC104X86接口卡的接口電路,它將外W0RLDFIP總線信號解調成PC104控 制器的數據流,供PC104X86接口卡6和數據存儲單元7進行處理并進行相關的數據記錄。 W0RLDFIP總線收發器3和W0RLDFIP變壓器隔離器4為兩組,其中一組作為冗余接口連接到 W0RLDFIP冗余總線上。所述的各模塊間通過內部總線雙向通信。目前,所有的地鐵輕軌以及機車車輛均有數據記錄單元,但是,由于W0RLDFIP總 線的專用性,很多廠家不能提供具有W0RLDFIP接口的數據記錄單元,而且該項技術被國外 一直壟斷,該發明基于自制研制的技術,將機車車輛專用的總線技術與工業控制領域的專 用技術相互結合,研制出的機車車輛專用的W0RLDFIP數據記錄單元具有廣泛的推廣應用 價值。以上所述,僅為本實用新型較佳的具體實施方式
,但本實用新型的保護范圍并不 局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內,根據本實用 新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變,都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之 內。
權利要求1. 一種用于機車的W0RLDFIP數據記錄單元,包括W0RLDFIP協議控制器(2)、W0RLDFIP 總線收發器(3)和W0RLDFIP變壓器隔離器(4),所述的W0RLDFIP協議控制器(2)通過內部 總線依次與W0RLDFIP總線收發器(3)、W0RLDFIP變壓器隔離器(4)和W0RLDFIP總線雙向連 接;其特征在于所述的W0RLDFIP協議控制器(2)還通過內部總線依次與高速單片機(1)、 PC104總線接口(5)雙向連接,所述的PC104總線接口(5)與PC104X86接口卡的PC104總 線通過內部總線雙向連接,所述的PC104X86接口卡的PC104輸出端與數據存儲單元(7)的 輸入端連接;所述的高速單片機(1)是C8051F040處理器,所述的PC104X86接口卡(6)是 x86 的 PC104CPU 板卡。
專利摘要本實用新型公開了一種用于機車的WORLDFIP數據記錄單元包括WORLDFIP協議控制器、WORLDFIP總線收發器和WORLDFIP變壓器隔離器,WORLDFIP協議控制器通過內部總線依次與高速單片機、PC104總線接口雙向連接,PC104總線接口與PC104X86接口卡的PC104總線通過內部總線雙向連接,PC104X86接口卡的輸出端與數據存儲單元的輸入端連接。本實用新型的高速單片機負責控制WORLDFIP協議控制器的工作時序和PC104數據流的生成,PC104X86接口卡將數據處理后交由數據存儲單元進行存儲和記錄。本實用新型具有可靠性、靈活性、通用性、成本低等優點。
文檔編號H04L29/06GK201789518SQ201020540968
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者吳濤, 張巖峰, 張永軍 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心