一种大型养路机械网络控制系统设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大型养路机械网络控制系统设计方法，根据应用的车型控制功能罗列系统输入/输出信号种类和数量；根据信号种类和数量与信号用途配置系统中各个模块的数量；配置电源模块的数量；配置网关模块的数量；将系统中的数字量输入、数字量输出、模拟量输入信号分配至相应的模块；将系统中的仪表显示信号、报警显示信号分配至显示模块；编写相应模块的应用程序，实现各种输入/输出的逻辑关系；编写显示模块顶层应用程序，实现仪表信号和报警信号的显示；编写显示模块的底层应用程序，实现对相应模块的控制和诊断操作。本发明专利技术能够解决现有方法扩展输入输出点成本较高、系统网络结构二次构建复杂和硬件性价比不高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路工程机械领域，尤其是涉及一种基于两级CAN网络的大型养路机械网络控制系统设计方法。
技术介绍
作为铁路养路工程机械的核心
，铁路大型养路机械电气系统担负着全车的各种作业及辅助控制任务，是整车的大脑，直接指挥各种作业、走行及制动等动作。从电气控制而言，它涉及到模拟控制、数字控制、计算机软件、硬件，以及电气控制、激光技术等多个方面。在现有技术中，与本专利技术申请最接近的为本申请人与株洲南车时代电气股份有限公司于2012年03月14日申请，并于2014年04月23日公告，公告号为CN102650878B的专利技术专利《一种大型养路机械分布式控制系统及其设计方法》。该专利技术专利中的大型养路机械分布式控制系统采用了基于一级网络控制系统的网络结构，如附图1所示。在附图1中，一级网络控制系统采用了底层模块1到底层模块n的n个底层模块，以及从显示模块1到显示模块m的m个显示模块，且各个模块之间采用现场总线进行互联。底层模块包括电源模块、脉冲识别模块、网关模块和数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块等网络控制模块。如附图2所示，为一级网络控制系统的构成原理图。现有技术中的大型养路机械电气系统网络控制系统设计方法大多基于分布式一级网络结构，其主要具有以下技术缺陷：(1)现有控制系统设计方法由于系统网络结构一经构建而成，就无法根据需要在不更改通信网络的情况下进行输入输出点扩充，而只能通过增加体积较大且成本较高的网络控制模块数量来扩展输入输出点，从而导致了产品缺乏灵活性，且成本较高；(2)现有控制系统设计方法随着网络控制模块数量的增加，系统网络结构也发生了改变，使得网络控制模块的底层软件需要做较多修改，系统网络结构的二次构建和售后服务变得非常繁琐，造成研发与售后成本的大幅增加；(3)现有控制系统设计方法中网络控制模块的一部分接口功能只在扩展传感器、电子发动机调速器时使用，而大部分时间并没有投入使用，导致模块的硬件能力没有得到充分的发挥。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大型养路机械网络控制系统设计方法，能够解决
现有大型养路机械网络控制系统设计方法存在的系统扩展输入输出点成本较高、系统网络结构二次构建复杂和硬件性价比不高的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种大型养路机械网络控制系统设计方法的技术实现方案，一种大型养路机械网络控制系统设计方法，包括以下步骤：S101：根据所要应用的车型控制功能罗列出大型养路机械网络控制系统中包括数字量输出信号、数字量输入信号、模拟量输入信号在内的输入/输出信号种类和数量；S102：根据信号种类和数量与信号用途配置系统中显示模块、主数字量输入模块、主数字量输出模块、主模拟量输入模块、数字量输入扩展模块、数字量输出扩展模块、模拟量输入扩展模块的数量；S103：根据系统中显示模块、主数字量输入模块、主数字量输出模块、主模拟量输入模块、数字量输入扩展模块、数字量输出扩展模块、模拟量输入扩展模块的具体数量配置电源模块的数量；S104：根据系统中显示模块、主数字量输入模块、主数字量输出模块、主模拟量输入模块、电源模块的具体数量配置网关模块的数量；S105：将系统中的数字量输入信号分配至所述主数字量输入模块或数字量输入扩展模块中，将系统中的数字量输出信号分配至所述主数字量输出模块或数字量输出扩展模块中，将系统中的模拟量输入信号分配至所述主模拟量输入模块或模拟量输入扩展模块中；S106：将系统中的仪表显示信号、报警显示信号分配至所述显示模块中；S107：编写所述主数字量输入模块、主数字量输出模块、主模拟量输入模块的应用程序，实现各种输入/输出的逻辑关系；S108：编写所述显示模块的顶层应用程序，实现仪表信号和报警信号的显示；S109：编写所述显示模块的底层应用程序，实现对所述主数字量输入模块、主数字量输出模块、主模拟量输入模块、数字量输入扩展模块、数字量输出扩展模块和模拟量输入扩展模块的控制和诊断操作。优选的，所述电源模块采用隔离电源，为所述现场总线网络上的5～6个所述底层模块提供直流电源。所述脉冲识别模块产生同步脉冲信号，使所述现场总线网络中的模块实现自动识别。所述显示模块采用触摸屏作为人机交互接口，并能存储数据。优选的，所述主数字量输入模块包括8个通道输入信号接口，每个通道能采集2路外部高低电平信号，并通过CAN1通信接口实现基于现场总线的通信主干网数据交换，通过CAN2通信接口扩展基于现场总线的通信I/O子网，通过RS232通信接口连接基于RS232通信协议的外部设备，并能向所述外部设备提供具有短路保护功能的可控直流现场工作电源。优选的，所述网关模块为所述现场总线网络提供中继，用于扩充所述通信主干网的通信距离或扩充所述通信I/O子网，在所述通信主干网中每多出16个所述底层模块增加1个所述网关模块。优选的，所述主模拟量输入模块包括8个通道输入信号接口，用于采集模拟量输入信号，并通过CAN1通信接口实现基于现场总线的通信主干网数据交换，通过CAN2通信接口扩展基于现场总线的通信I/O子网，通过RS232通信接口连接基于RS232通信协议的外部设备，并能向所述外部设备提供直流现场工作电源。优选的，所述主数字量输出模块包括8个通道输出信号接口，能输出具有实时电流监测和过流保护功能的高电平信号或PWM脉冲信号，并通过CAN1通信接口实现基于现场总线的通信主干网数据交换，通过CAN2通信接口扩展基于现场总线的通信I/O子网，通过RS232通信接口连接基于RS232通信协议的外部设备。优选的，所述大型养路机械网络控制系统还包括网络始端电阻和网络终端电阻，所述网络始端电阻与位于网络始端的模块相连，所述网络终端电阻与位于网络终端的模块相连，所述网络始端电阻、网络终端电阻用于为现场总线网络消除信号反射。优选的，所述数字量输入扩展模块包括8个通道输入信号接口，每个通道能采集2路外部高低电平信号，通过CAN通信接口实现基于现场总线的通信I/O子网数据交换，并能向外部设备提供具有过流保护功能的可控直流现场工作电源。优选的，所述模拟量输入扩展模块包括8个通道输入信号接口，用于采集模拟量输入信号，通过CAN通信接口实现基于现场总线的通信I/O子网数据交换，并能向外部设备提供具有过流保护功能的可控直流现场工作电源。优选的，所述数字量输出扩展模块包括8个通道输出信号接口，能输出具有实时电流监测和过流保护功能的高电平信号或PWM脉冲信号，并通过CAN通信接口实现基于现场总线的通信I/O子网数据交换，并能向外部设备提供具有过流保护功能的可控直流现场工作电源。通过实施上述本专利技术提供的大型养路机械网络控制系统设计方法的技术方案，具有如下有益效果：(1)本专利技术设计方法由于扩展了网络控制模块，使得两级现场总线网络增加了扩展模块功能，即可以根据需要随时对网络控制模块的输入输出点进行方便的扩展；(2)本专利技术设计方法基于两级CAN总线网络的通信主干网网络结构保持稳定不变，节点的增减可仅对通信I/O子网进行，避免了主网络的软件修改，降低了厂家和用户的服务及维护成本；(3)本专利技术设计方法由于一方面主网络控制模块的两路CAN总线通信接口都投入使用，
另一方面扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型养路机械网络控制系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：根据所要应用的车型控制功能罗列出大型养路机械网络控制系统中包括数字量输出信号、数字量输入信号、模拟量输入信号在内的输入/输出信号种类和数量；S102：根据信号种类和数量与信号用途配置系统中显示模块(103)、主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)、数字量输入扩展模块(110)、数字量输出扩展模块(112)、模拟量输入扩展模块(111)的数量；S103：根据系统中显示模块(103)、主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)、数字量输入扩展模块(110)、数字量输出扩展模块(112)、模拟量输入扩展模块(111)的具体数量配置电源模块(101)的数量；S104：根据系统中显示模块(103)、主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)、电源模块(101)的具体数量配置网关模块(105)的数量；S105：将系统中的数字量输入信号分配至所述主数字量输入模块(104)或数字量输入扩展模块(110)中，将系统中的数字量输出信号分配至所述主数字量输出模块(107)或数字量输出扩展模块(112)中，将系统中的模拟量输入信号分配至所述主模拟量输入模块(106)或模拟量输入扩展模块(111)中；S106：将系统中的仪表显示信号、报警显示信号分配至所述显示模块(103)中；S107：编写所述主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)的应用程序，实现各种输入/输出的逻辑关系；S108：编写所述显示模块(103)的顶层应用程序，实现仪表信号和报警信号的显示；S109：编写所述显示模块(103)的底层应用程序，实现对所述主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)、数字量输入扩展模块(110)、数字量输出扩展模块(112)和模拟量输入扩展模块(111)的控制和诊断操作。...

【技术特征摘要】
1.一种大型养路机械网络控制系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：根据所要应用的车型控制功能罗列出大型养路机械网络控制系统中包括数字量输出信号、数字量输入信号、模拟量输入信号在内的输入/输出信号种类和数量；S102：根据信号种类和数量与信号用途配置系统中显示模块(103)、主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)、数字量输入扩展模块(110)、数字量输出扩展模块(112)、模拟量输入扩展模块(111)的数量；S103：根据系统中显示模块(103)、主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)、数字量输入扩展模块(110)、数字量输出扩展模块(112)、模拟量输入扩展模块(111)的具体数量配置电源模块(101)的数量；S104：根据系统中显示模块(103)、主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)、电源模块(101)的具体数量配置网关模块(105)的数量；S105：将系统中的数字量输入信号分配至所述主数字量输入模块(104)或数字量输入扩展模块(110)中，将系统中的数字量输出信号分配至所述主数字量输出模块(107)或数字量输出扩展模块(112)中，将系统中的模拟量输入信号分配至所述主模拟量输入模块(106)或模拟量输入扩展模块(111)中；S106：将系统中的仪表显示信号、报警显示信号分配至所述显示模块(103)中；S107：编写所述主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)的应用程序，实现各种输入/输出的逻辑关系；S108：编写所述显示模块(103)的顶层应用程序，实现仪表信号和报警信号的显示；S109：编写所述显示模块(103)的底层应用程序，实现对所述主数字量输入模块(104)、主数字量输出模块(107)、主模拟量输入模块(106)、数字量输入扩展模块(110)、数字量输出扩展模块(112)和模拟量输入扩展模块(111)的控制和诊断操作。2.根据权利要求1所述的大型养路机械网络控制系统设计方法，其特征在于：所述电源模块(101)采用隔离电源，为所述现场总线网络上的5～6个所述底层模块(1)提供直流电源；所述脉冲识别模块(102)产生同步脉冲信号，使所述现场总线网络中的模块实现自动识别；所述显示模块(103)采用触摸屏作为人机交互接口，并能存储数据。3.根据权利要求1或2所述的大型养路机械网络控制系统设计方法，其特征在于：所述主数字量输入模块(104)包括8个通道输入信号接口，每个通道能采集2路外部高低电平信号，并通过CAN1通信接口实现基于现场总线的通信主干网数据交换，通过CAN2通信接口扩
\t展基于现场总线的通信I/O子网，通过RS232通信接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李懿，陈平松，王东星，卓海军，白小兰，李超，余高翔，李华伟，刘林，成峰，钟大力，
申请(专利权)人：株洲时代电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43