MVB总线在地铁列车控制系统中的应用

关键词地铁列车;多功能车辆总线(mvb);帧;信息;自动控制

地铁2号线鲲深圳地铁1号线鲲上海地铁1号线延长线列车采用德国总线控制系统,符合iec61375tcn标准。该系统由两部分组成:列车总线(wtb)和多功能车辆总线(mvb)。该单元(整列火车的6列车是一组,一个单元有3个单元)通过mvb总线连接。 Wtb总线连接,mvb总线实现车辆控制,wtb总线实现列车控制。

1mvb总线的物理层和链路层

基于开放系统互连osi模型简化了mvb总线模型。 Osi有一个7层参考模型,而mvb只有物理层和链路层。

1.1物理层

mvb总线:有3种物理层

1)esd(电动短距离传输介质),采用双绞屏蔽电缆,符合rs-485标准,最多支持32个设备,最大总线长度为20m。

2)emd(电中距离传输介质),采用双绞屏蔽线,最多支持32个器件,最大总线长度为200m。允许使用变压器连接。

3)ogf(光纤介质),使用总线连接器,传输距离可达2km。

mvb总线系统是分层控制系统。系统设备分为5个级别,6个功能:

1)1级设备具有设备状态和过程数据的功能。设备端口地址通常与设备地址相同。

2)2级设备具有设备状态,过程数据和信息数据的能力。智能设备可以通过总线配置,但无法编程。

3)3级设备具有设备状态,过程数据,信息数据和用户编程等功能。

MVB总线在地铁列车控制系统中的应用

4)4级器件能够具有器件状态鲲过程数据鲲信息数据和总线管理器。用户编程是可选的。

5)5级设备能够具有设备状态鲲过程数据鲲信息数据鲲网关和总线管理器。具有总线管理器的网关可以与各种总线同步。

1.2链路层数据

1.2.1帧和消息格式

有效的帧格式如图1所示。

1)主帧格式:以主起始分隔符开始,后跟16位消息数据,后跟8位校验序列。 4位f_code代码限制以下12位并指示从帧大小,如图2所示。

2)从帧格式:开始用起始分隔符,后跟16,32,64,128或256位帧数据,在64位数据的每个字之后或16,32位之后的8位校验序列数据。帧文本的每64位后面有一个校验序列,如图3所示。3)消息定时:响应它的主帧和辅助帧称为消息。

4)消息类型:过程数据鲲信息数据和监控数据消息。

1.2.2数据分发

通过总线管理器实现媒体访问,循环。基本周期分为四个阶段::循环阶段,监督阶段,事件阶段和警戒阶段,如图4所示。事件阶段鲲监督阶段和警戒阶段构成临时阶段。 mvb总线数据分为过程数据鲲信息数据和监管数据。数据分布为:。过程数据定期发布,信息数据和监管数据发布期不固定。过程数据是一些非常繁重的数据,例如牵引速度,加速度值等。

2硬件和软件介绍

2.1硬件

系统硬件主要包括车辆控制器vtcu鲲总线连接器鲲输入输出单元鲲通信连接器c鲲人机显示mmi及相关子系统。

车辆控制器vtcu是总线控制器,三个车辆单元中的每一个都有一个。它由7块板组成,具有自己的插槽和电源。它是标准的模块化系统。车辆控制单元包括用于网关的电源(vtcu-gw),vcut,vcua和vtcu。网关控制列车总线(wtb)和车辆总线(mvb),并在两个总线系统之间转换过程和信息数据。列车诊断板vcut有一个可由rs422接口控制的板载数据库(odbs)。列车应用板vcua包含列车和车辆的控制程序。 vtcu电源提供110v直流电源,与电源系统的电位隔离。

总线连接器具有连接不同车辆总线的功能,并且还可以用作信号放大器。

MVB总线在地铁列车控制系统中的应用

输入和输出单元由数字输入和输出单元dx和模拟输入和输出单元ax组成。数字输入和输出单元dx的数字数据I/O接口通常直接连接到继电器触点。每辆车都有很多dx,每个dx都可以设置地址。电源电压dc48~120v,10位输入,6位输出。 1位报警输出模拟输入/输出单元ax具有模拟数据I/O接口,每个ax也有自己的地址; 4位模拟输入(±10v,±20ma); 2位模拟输出。只有极少数的地方,例如牵引力,使用模拟量。

通信连接器c主要用于没有mvb总线的第三方通信设备mc68360处理器,2mb闪存和1mb(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mvbesd +,和dc24~120v标称电压mvb端子插头(每个mvb总线段必须有一个端子插头)。2.2软件

系统通信和控制拓扑如图5所示。软件结构如图6所示。

2.2.1基本软件css(包括基本系统软件和及时系统软件)

1)控制系统中的操作系统基于vxworks内核程序;

2)应用程序界面提供标准功能实时操作系统rtos;

3)ansi-c任务管理的子集管理;

4)数据记录;

5)事件记录;

6)时间同步;

7)监视器;

8)硬件相关功能;

9)设备启动控制;

10)记忆测试;

11)mvb支持和配置:信息数据鲲过程数据和总线管理。

2.2.2应用软件

应用软件使用功能块语言,它实际上是一个开放的plc,取代了传统中继的逻辑关系。无需使用许多硬线即可实现自动控制。此外,无需编程基础即可理解此功能块语言,无需编程语言培训。

车辆控制中实现的功能主要是牵引和制动控制。但其他一些功能,如门鲲空调鲲信息显示等也悬挂在公交车下,仅在牵引安全和制动方面,确定是否可以进行牵引和制动,如门不是关闭,不能开车。

牵引鲲制动器鲲门鲲空调鲲信息显示等是mvb总线下的子系统,这些子系统不需要通用语言,每个系统都可以有自己的语言系统,但它们必须遵循mvb总线协议。

虽然总线系统只有物理层和链路层,但与开放式系统osi的7层参考模型相比,它是一个低级控制,但它足以进行自动控制。

3结论

自动列车控制是发展趋势,而总线技术是实现自动控制的手段。目前,地铁车辆自动控制已在地铁车辆上成功实施,如广州地铁2号线鲲深圳地铁1号线鲲上海地铁1号线延长线,相信总线技术将得到进一步推广和应用。

引用

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