自動過分相控制系統(tǒng)記錄板設計

摘 要：針對目前電力機車自動過分相控制系統(tǒng)不具備相應記錄功能以致無法獲知在運用中系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)的不足的問題，研制了自動過分相控制系統(tǒng)記錄器。以DSP芯片為主控制器來實現(xiàn)采集和儲存，采用地面分析軟件對記錄數(shù)據(jù)進行分析。從實際運行效果看，其性能穩(wěn)定可靠并已大規(guī)模運用。

關鍵詞：記錄板；自動過分相控制系統(tǒng)；DSP

目前，電氣化鐵路自動過分相主要有地面開關自動切換方式，柱上開關自動斷電方式和車載自動控制過分相方式。其中車載方式投資小、性能好，可靠性高是目前我國鐵路廣泛使用的一種方式。但是系統(tǒng)不具備數(shù)據(jù)記錄功能以致無法獲知在運用中的工作數(shù)據(jù)，為故障查找和后期維護帶來不便，基于此研制了自動過分相控制系統(tǒng)記錄器。

1 設計方案

硬件設計原理：記錄功能使用TI公司的運算處理器TMS320F2

812實現(xiàn)控制功能。

（1）電源部分

記錄板采用PLC輸出的24V電源供電，隔離變換模塊輸出5V電源，用于給USB接口供電。另有兩路高效的開關電源將5V轉換為3.3V、1.9V，供給記錄板其他功能模塊使用。電源轉換電路設計了過壓、過流防護功能。

（2）自動過分相運行時狀態(tài)信息的采集

記錄器通過光電隔離器件將自動過分相控制系統(tǒng)運行時的相關狀態(tài)信息輸入TMS320F2812并存儲。

（3）機車TAX2箱中相應數(shù)據(jù)的采集

通過RS485總線將機車車載機務TAX2箱中的相關信息進行采集。

（4）存儲介質(zhì)與數(shù)據(jù)轉存方法

記錄板采用大容量掉電數(shù)據(jù)不丟失的存儲單元做存儲介質(zhì)來存儲數(shù)據(jù)。采用USB通信手段對數(shù)據(jù)進行轉儲。見圖1。

圖1 記錄板硬件設計原理框圖

2 硬件設計中主要器件的選型

記錄板的硬件選型是在考慮開發(fā)人員能力、開發(fā)成本、開發(fā)周期等因素的基礎上通過對多套方案的反復論證確定的。

2.1 主控芯片的選型

針對主控芯片的選擇，廣泛收集資料，結合公司已用產(chǎn)品和鐵路上的應用情況，提出了51單片機、DSP以及ARM幾種可選方案，并分別進行了評估。經(jīng)過對比各芯片的參數(shù)最終選擇DSPTMS320F

2812為本項目的主控芯片。

2.2 存儲芯片的選型

結合非易失型存儲器件在鐵路上的應用情況，初步選定了兩種非易失性器件（NVRAM DS1250W和鐵電FM22L16-55-TG）作為本項目中的存儲芯片的備選。因為TMS320F2812的外圍接口有19位的地址線和16位的數(shù)據(jù)線，所以其內(nèi)部預留的1個存儲空間可以外接512K×16bit的存儲器件（其他幾個存儲空間被其他器件占用），這樣如果我們采用DS1250W（高8位和低8位各外接1片），從對芯片接口控制的方便性和開發(fā)效率角度出發(fā)，會有更好的處理效果。通過反復分析、論證，最后確定采用DS1250W作為本項目中的存儲芯片。

2.3 USB控制器的選擇

對于USB控制器的選擇上進行了探討并收集了大量的資料，根據(jù)讀寫速度及硬件接口的考慮，并結合其他產(chǎn)品應用經(jīng)驗，最終采用CH376S作為USB控制器。

通過以上的選型過程，最終確定記錄板的硬件配置情況如圖2。

圖2 硬件選型的最終方案

3 結束語

綜合以上論述及對設計方案多次的實踐驗證，最終研發(fā)出機車自動過分相記錄器，并用于機車自動過分相產(chǎn)品中，這是一個突破性的創(chuàng)新，其意義深遠。既使機車產(chǎn)品功能加強，又提高企業(yè)的產(chǎn)品附加價值，更給其他產(chǎn)品的研發(fā)帶來了思路上的擴展和技術實力上的積累。機車自動過分相系統(tǒng)已經(jīng)成為電力機車不可缺的重要部件。擁有了記錄功能的自動過分相控制系統(tǒng)可以將機車運行實時的工況數(shù)據(jù)，以及過分相設備運行狀態(tài)的實時信息等進行保存，可以為機車相關設備的故障查找及問題分析提供充分的數(shù)據(jù)資料和科學依據(jù)。隨著國家對鐵路進行的大規(guī)模建設投入，該產(chǎn)品隨之也將會得到更為廣泛的應用。

參考文獻

[1]姚孝剛.自動過分相系統(tǒng)設計與改進[J].機車電傳動，2009（7）：41-41.

[2]邱寬民，等.JT1-CZ2000型機車信號車載系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，2007：20-20+60-61.

作者簡介：康寧（1978-），男，遼寧省沈陽市，沈陽鐵路信號有限責任公司，工學學士，研究方向：鐵路機車車載控制類產(chǎn)品的研發(fā)。