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1、MVB总线在地铁列车控制系统中的应用的论文摘要：介绍了mvb总线的物理层、帧和报文的格式与时序,以及其在广州地铁2号线、深圳地铁1号线、上海地铁1号线延长线等车辆控制系统中的成功应用。关键词：地铁列车;多功能车辆总线(mvb);帧;报文;自动控制地铁2号线、深圳地铁1号线、上海地铁1号线延长线的列车均采用了符合iec61375t标准的德国总线控制系统。该系统由列车总线(vb)两部分组成,单元(整个列车6辆车为一个编组,3辆车为1个单元)内用mvb总线连接,两个单元间用vb总线实现车辆控制,vb总线的物理层和链路层mvb总线模型是在开放系统互联os
2、i模型的基础上进行了简化。osi具有7层参考模型,而mvb只有其中的物理层和链路层。1.1物理层mvb总线的物理层有3种:1)esd(电的短距离传输介质),使用双绞屏蔽线,按rs-485标准,最多支持32个设备,最大总线长度20m。2)emd(电的中距离传输介质),使用双绞屏蔽线,最多支持32个设备,最大总线长度200m。.允许使用变压器连接。3)ogf(光纤媒介),使用总线连接器,传输距离可达2km。mvb总线系统是分级控制系统。系统设备共分5个级别,6种能力:1)1级设备具有的能力有设备状态和过程数据。设备端口地址一般与设备地址一致。2)2级
3、设备具有的能力有设备状态,过程数据,信息数据,是智能设备可以通过总线配置,但不能编程。3)3级设备具有的能力有设备状态,过程数据,信息数据和用户编程。4)4级设备具有的能力有设备状态、过程数据、信息数据和总线管理器。用户编程具有可选性。5)5级设备具有的能力有设备状态、过程数据、信息数据、网关和总线管理器。具有总线管理器的网关能与各种总线同步。1.2链路层数据1.2.1帧和报文格式有效的帧格式见图1。1)主帧格式:以主起动定界符开始,接着是16位报文数据,然后是8位校验序列。4位f_code码限制下面的12位并指示从帧大小,如图2所示。2)从帧格
4、式:以从起动定界符开始,接着是16,32,64,128或256位帧数据,8位校验序列在64位数据的每个字后或在16,32位数据后。帧文每64位后就有一个校验序列,如图3所示。3)报文时序:主帧和响应它的从帧称为一个报文。4)报文类型:过程数据、信息数据和监管数据报文。1.2.2数据分布媒介访问是通过总线管理器实现的,周期循环。基本周期分为4个阶段:周期阶段,监管阶段,事件阶段,警惕阶段,见图4。其中事件阶段、监管阶段和警惕阶段构成临时阶段。mvb总线的数据分为过程数据、信息数据和监管数据。其数据分布为:过程数据为周期发布,信息数据和监管数据发布周
5、期不固定。过程数据都是一些非常重要的数据,如牵引速度,加速度的值等。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c、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-gvb),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,
6、并与供电系统的电势隔离。总线连接器具有连接不同车辆总线的作用,同时也能起到信号放大的作用。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dc48～120v,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(±10v,±20ma);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c主要用于没有mvb总线的第三方供货的通讯设备mc68
7、360处理器,具有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+,以及dc24～120v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。2.2.1基本软件css(包括基本系统软件和适时系统软件)1)控制系统中的操作系统基于vxvb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
8、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
