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多功能接口MVB网卡在机车状态监测与故障诊断系统的应用

作　者: 穆云丽
导　师: 王立德
学　校: 北京交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 机车状态监测与故障诊断系统 TCN MVB 总线管理器周期扫描表电气中距离
分类号: U279.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 156次
引　用: 5次
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内容摘要

机车状态监测与故障诊断系统通过对机车关键部件进行故障监测和诊断,在设备发生故障时可及时发现并确定故障部位,记录故障过程,通过司机室显示屏向司乘人员报警并提示排除故障方法或采取应急措施的建议。由于在机车状态监测与故障诊断系统中需要传输大量用于设备控制和旅客服务的信息,因此,需要一种大容量、高速度的信息传输系统来保证信息传输的实时性与可靠性。列车通信网络(TCN)在这样的情况下应运而生。它包括两级总线:绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)。本文针对机车状态监测与故障诊断系统的发展现状及趋势,对实验室原车载监测系统进行网络改造,即采用MVB总线通信方式替代原来的CAN总线通信方式。主要完成了以下工作:1、围绕机车状态监测与故障诊断系统的组成及功能,分析了原有系统的工作机制,指出了CAN总线作为车辆总线的弊端,从而引出了本文的研究课题,即将MVB网络应用到车载监测系统。在保证与原系统功能兼容的基础上,描述了网络改造理念,改造后的网络构成及工作机制。2、本设计采用SOPC(System on Programmable Chip)技术,将网卡功能集成在一片FPGA上实现,集成度高,并且节约了系统成本。多功能接口MVB网卡的设计主要包括两大部分:即MVB的2类设备和4类设备设计。其中,2类设备设计不但实现了MVB过程数据和消息数据功能,还包括串行外设接口(SPI)和通用异步收发装置(UART)两种不同通信接口,方便了与不同设备之间的连接;4类设备即为MVB总线管理器,其在硬件设计上与2类设备完全兼容,只需重新进行底层配置和上层应用程序设计,它在网络中执行周期轮询的功能。3、MVB总线管理器需要按照周期扫描表来进行周期轮询,周期扫描表也是保证通信实时性的必要条件。因此,在分析网络数据传播特点的基础上,深入研究了周期扫描表设计,并通过实验验证了设计的合理性。4、为了验证整个网络能否正常地工作在MVB网络下,在实验室进行了联网测试。根据车载监测系统的实际应用场合需求,分析了MVB的不同连接方式,并进行了符合现场应用的电气中距离(EMD)测试,给出了最终的实验结果,表明整个系统通信正常,验证了本设计的正确性。最后,总结了所做的工作,并指出了需要继续完善的地方和努力的方向。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-17
  1.1 课题背景及研究意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 TCN技术特点  13-15
  1.4 论文结构安排  15-17
2 机车状态监测与故障诊断系统  17-22
  2.1 前言  17
  2.2 机车状态监测与故障诊断系统组成  17-18
  2.3 基于CAN总线的机车状态监测与故障诊断系统  18-20
    2.3.1 网络构成  18-19
    2.3.2 网络工作机制  19-20
  2.4 基于MVB总线的机车状态监测与故障诊断系统  20-22
    2.4.1 网络构成  20-21
    2.4.2 网络改造理念及工作机制  21-22
3 多功能接口MVB网卡设计  22-37
  3.1 硬件结构设计  22-25
  3.2 底层设计  25-29
    3.2.1 SOPC技术简介  25-26
    3.2.2 网卡底层配置  26-29
  3.3 上层应用程序设计  29-36
  3.4 小结  36-37
4 MVB总线管理器设计  37-51
  4.1 设计理念  37-40
    4.1.1 MVB设备分类  37
    4.1.2 报文定时  37-39
    4.1.3 总体方案设计  39-40
  4.2 底层配置  40-43
  4.3 上层设计  43-50
    4.3.1 周期扫描表设计  44-47
    4.3.2 应用程序设计  47-50
  4.4 实验结果  50-51
5 联网测试  51-59
  5.1 EMD测试  51-54
    5.1.1 MVB介质分类  51-52
    5.1.2 EMD 连接  52-54
    5.1.3 硬件电路设计  54
  5.2 测试结果  54-59
6 结论与展望  59-60
参考文献  60-61
作者简历  61-63
学位论文数据集  63

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