【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力工程，尤其涉及一种内燃机车牵引控制单元冗余装置及其工作方法。
技术介绍
1、牵引控制单元是内燃机车电力牵引系统的核心，主要负责完成列车通信、车辆控制和电机控制及其扩展功能，综合了微机控制、网络通信、数字信号处理等技术。
2、现有国内自行研发的列车牵引控制系统，大都采用单硬件控制系统，系统一旦报故障，采用停机救援方式，大大影响了产品的可靠性，在重要路段可能导致车辆击破。
3、国内目前这种控制方式架构简单，容易开发，对于轴空的多轴控制系统来说，单个牵引控制系统失效，可以采用切除系统的方法，但是对于车控的单个牵引控制系统来说，一旦牵引系统故障，整车失去动力，导致车辆击破等待救援，不能满足目前车控内燃机车列车牵引系统高性能低故障率的要求，基于以上原因，有必要设计出具有完全知识产权的能具备冗余设计功能的牵引控制单元。
4、本专利技术来源于3000马力内燃机车控制系统，该装置中的控制器需要控制整车的牵引逆变器控制系统。一旦该控制器出现故障，整个牵引逆变器装置将处于瘫痪状态，所以控制器在此装置中起着尤为重要的作用。为了减少故障，以保障装置无故障运行时间尽可能长，该装置对控制器的可靠性要求很高。但是从以往的经验中已总结出，单纯的提高系统硬件的可靠性并不能满足整个系统对可靠性的要求，所以采用控制器冗余的方法来提高可靠性是可行的。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种内燃机车牵引控制单元冗余装置及其工作方法。本专利技术主要利用主控制
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种内燃机车牵引控制单元冗余装置，控制系统采用双冗余设计的架构方式，并配备丰富的外围接口，以实现车辆控制、电机控制以及网络通信；包括：主控制器、备用控制器和can总线，主控制器和备用控制器通过串口连接，主控制器与备用控制器分别与can总线连接，其中：
4、所述主控制器，包括第一控制模块、第一接口模块和第一报警模块，用于数据输出；
5、所述备用控制器，包括第二控制模块、第二接口模块和第二报警模块，用于监测主控制器的状态，当主控制器出现故障(包括掉电、控制器本身出现硬件故障等)时，备用控制器代替主控制器继续工作；整个切换过程不超过100ms，切换过后原备用控制器将改为单机工作模式；
6、主控制器和备用控制器工作时保证数据同步，即每个工作周期主控制器需将数据处理结果及控制器状态发送给备用控制器，同时备用控制器也将自身的状态发送给主控制器；互相监测对方工作状态的机制，当一方出现故障时另一方能够及时检测，并做出反应；
7、所述can总线，用于接收主控制器和备用控制器输出的数据，主控制器和备用控制器通过can总线与其他节点通讯。
8、进一步地，所述第一控制模块，包括：串口ⅰ、串口ⅱ、串口ⅲ和状态io口ⅰ；其中：
9、所述串口ⅰ，连接串口ⅳ，用于将主控制器的数据同步到备用控制器；
10、所述串口ⅱ，连接串口ⅴ，用于将主控制器的心跳信号传输到备用控制器；
11、所述串口ⅲ，连接串口ⅶ；
12、所述状态io口ⅰ，连接状态io口ⅱ，用于监测主控制器目前的工作状态。
13、进一步地，所述第二控制模块，包括：串口ⅳ、串口ⅴ、串口ⅵ和状态io口ⅲ，其中：
14、所述串口ⅳ，连接串口ⅰ，用于将备用控制器的数据同步到主控制器；
15、所述串口ⅴ，连接串口ⅱ，用于将备用控制器的心跳信号传输到主控制器；
16、所述串口ⅵ，连接串口ⅸ；
17、所述状态io口ⅲ，连接状态io口ⅳ，用于监测备用控制器目前的工作状态。
18、进一步地，所述第一接口模块，包括：串口ⅶ、状态io口ⅱ、io口ⅰ、串口ⅷ、can控制器ⅰ和can收发器ⅰ，其中：
19、所述io口ⅰ，连接io口ⅱ，用于将主控制器的工作状态发送到备用控制器；
20、所述串口ⅷ，连接串口ⅹ，用于接收或回复备用控制器的通知；
21、所述can收发器ⅰ，连接can总线，用于接收并回复can总线发送的切换申请；
22、所述can控制器ⅰ，连接can收发器ⅰ，用于控制主控制器报警，并切换到备用控制器工作。
23、进一步地，所述第二接口模块，包括串口ⅸ、状态io口ⅳ、io口ⅱ、串口ⅹ、can控制器ⅱ和can收发器ⅱ，其中：
24、所述io口ⅱ，连接io口ⅰ，用于将备用控制器的工作状态发送到主控制器；
25、所述串口ⅹ，连接串口ⅷ，用于向主控制器发送通知，并接收主控制器的回复；
26、所述can收发器ⅱ，连接can总线，用于接收并回复can总线发送的切换申请；
27、所述can控制器ⅱ，连接can收发器ⅱ，用于在主控制器故障时，切换到备用控制器工作，控制备用控制器开始输出数据。
28、进一步地，所述第一报警模块，包括报警及指示灯ⅰ、时钟ⅰ、时钟ⅱ、复位ⅰ和电源ⅰ，其中：
29、所述报警及指示灯ⅰ，连接在第一控制模块上，当备用控制器或can总线出现故障时，指示灯亮起并发出警报；
30、所述时钟ⅰ，连接在第一控制模块上；所述时钟ⅱ，连接在第一接口模块上；
31、所述电源ⅰ，一端连接第一控制模块，另一端连接第一接口模块，用于为主控制器供电；
32、所述复位ⅰ，一端连接第一控制模块，另一端连接第一接口模块。
33、进一步地，所述第二报警模块，包括报警及指示灯ⅱ、时钟ⅲ、时钟ⅳ、复位ⅱ和电源ⅱ，其中：
34、所述报警及指示灯ⅱ，连接在第二控制模块上，当主控制器或can总线出现故障时，指示灯亮起并发出警报；
35、所述时钟ⅲ，连接在第二控制模块上；所述时钟ⅳ，连接在第二接口模块上；
36、所述电源ⅱ，一端连接第二控制模块，另一端连接第二接口模块，用于为备用控制器供电；
37、所述复位ⅱ，一端连接第二控制模块，另一端连接第二接口模块。
38、本专利技术还提供了一种内燃机车牵引控制单元冗余装置的工作方法，具体内容包括：
39、在正常状态下，主控制器向备用控制器和can总线发送数据，并且在数据后附加crc校验码，备用控制器同时工作，与主控制器互相检测对方的工作状态，每个工作周期定时交换数据；备用控制器通过检测收到的数据和校验结果判断主控制器是否正常运行；
40、若备用控制器检测到数据不完整或校验结果不为0，发送数据错误的通知给主控制器；主控制器接到通知后，将带有校验位的数据发送给第一接口模块，由第一接口模块再进行一次校验，判断是否为备用控制器误判；
41、若第一接口模块校验结果为0，则表示主控制器的数据正确，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，包括：主控制器、备用控制器和CAN总线，主控制器和备用控制器通过串口连接，主控制器与备用控制器分别与CAN总线连接，其中：
2.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，所述第一控制模块，包括：串口Ⅰ、串口Ⅱ、串口Ⅲ和状态IO口Ⅰ；其中：
3.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，所述第二控制模块，包括：串口Ⅳ、串口Ⅴ、串口Ⅵ和状态IO口Ⅲ，其中：
4.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，所述第一接口模块，包括：串口Ⅶ、状态IO口Ⅱ、IO口Ⅰ、串口Ⅷ、CAN控制器Ⅰ和CAN收发器Ⅰ，其中：
5.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，所述第二接口模块，包括串口Ⅸ、状态IO口Ⅳ、IO口Ⅱ、串口Ⅹ、CAN控制器Ⅱ和CAN收发器Ⅱ，其中：
6.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，所述第一报警模块，包括报警及指示灯Ⅰ、时钟Ⅰ、时钟Ⅱ、复位Ⅰ和电源Ⅰ，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，包括：主控制器、备用控制器和can总线，主控制器和备用控制器通过串口连接，主控制器与备用控制器分别与can总线连接，其中：
2.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，所述第一控制模块，包括：串口ⅰ、串口ⅱ、串口ⅲ和状态io口ⅰ；其中：
3.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，所述第二控制模块，包括：串口ⅳ、串口ⅴ、串口ⅵ和状态io口ⅲ，其中：
4.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元冗余装置，其特征在于，所述第一接口模块，包括：串口ⅶ、状态io口ⅱ、io口ⅰ、串口ⅷ、can控制器ⅰ和can收发器ⅰ，其中：
5.根据权利要求1所述的内燃机车牵引控...
【专利技术属性】
技术研发人员：李运国，隋德磊，邹代厚，王鸿雪，路超，裘国华，尹治权，江海涛，
申请(专利权)人：中车大连电力牵引研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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