探析提速道岔三相交流转辙机数据采集系统

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1、北京交通大学硕士学位论文提速道岔三相交流转辙机数据采集系统姓名：朱兆俊申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：戴胜华201012中文摘要摘要：本论文是基于微机监测系统的研究而展开的。全文主要对转辙机功率测量进行研究与设计。其中参照最新发布的国际功能安全标准IEC61508，进行了道岔转辙机功率采集的风险评估，并完成了传感器的设计制作。本文简要介绍了匝C61508标准中的风险分析原理和风险分析方法，并对标准提出的三种风险评估方法进行了比较分析。采用定性的风险评估方法对该功率采集器进行风险评估。得出系统需要达到SIL1的等级要求。硬件设计以嵌入式处理器S刚32F1

2、03)【)【为主要控制芯片。该转辙机功率采集器可分别对道岔系统的电量进行测量，包括电压、电流及功率的测量；并可通过判断开关量来输送功率曲线。输出通过基于ModbuslUU协议的RS一485通信接口传送，可以与PLC、I删等终端直接组网。程序中加入零相位数字低通滤波器FRR。该数字滤波器可在IIR数字滤波器的基础上实现零相移，以解决其在滤波中相频特性的非线形。有效滤除电网电压波形畸变和电机负载变化引起的电流波形畸变。按照mC61508标准的要求，对数据采集系统的硬件失效概率率进行了估算。通过计算，该系统的安全功能的安全完整性等级满足SIL1的设计要求。完成后的功率采集器，在

3、实验室和模拟现场进行了测试，运行稳定，传统监测功能在性能方面得到了提高。在结论中总结了本论文的主要工作内容，并指出了不足之处和迸一步的工作的方向。关键词：微机监测：IEC61508；嵌入式；Fl浪；ModbusR1U；分类号：U283．1ABSTRACTABSTRACT：111isthesisisbaSedontheresearchofmicrocomputermormDrmgsystem．Mailllyrese鲫chaIlddesign也eswitchmacllinepowermeaSurement．nref．erSt0thelateSti】吐emationaJ6mct

4、ionalsaf．et)，staIl出耐一IEC61508，assessing也eriskofs诵tchmachinepoweraCquisition，andcoInpletIedsensordeSign．T1list11esissiIllplyiIl扛omlcestlleriSkaIlalysisprinciplesandriskanalysisme也odologysm恤IEC61508staIldard，comparingaIlda11alysisingoftllI-eekindSofriskaSsessmentmemodst11atareproposedby也es‰

5、dard．Q试i协VeriskaSsessmentmemod0109yisusedformepowercollectoriIlriskaSsessment．Tmssystemneedst0aCllieveSIL1．．USinge玎meddedmicroproCessorSTM32F103xx硒mem血Co腑ol凼pforhardware—circuitdesign．Thjspowerc01lectorcanmeaSuremeelectricaJparametersofthet哪outSyStem，includingtlleVoltage，currentandpower，i

6、tcan触nsmitpowergraphbyjudgethe刚tch．Itsenddata恤ou曲廿leRs一485con埘u11icationinter‰e也atbaSesonModbuSRTUprotocol，谢t11PLC，R1UaIldothertelminalstone觚ddng．AddiI培zer0一ph丛edigitallo、Ⅳ-paLssfilterFI之Rtoprogram．111isdigitmfiltermatbaSesonIIRcanac城evezerophaSes11iR．Tbdeal、航m也enon—liIlearphase丘equencyin

7、itsfilter．nE恐ctivelyfilterout廿：Ie酊dVoltagewaVefo咖￡IistortionaIldⅡlecl盯entwaVefo咖distonioncauSedbytllemotorloadchange．IIlaCcord砌l廿1erequirements0fIEC61508St锄dard，est妇a缸g也eh硪1warefailurerateoftlleda：taacquisitionsyStem．BycaLlculatiIlg，廿lesystem’ssaf．e够inte面tyleVelsofs