[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]实用新型专利说明书
[11]授权公告号CN 200969043Y [45]授权公告日2007年10月31日
专利号 ZL 200620036152.8[22]申请日2006.11.06
[21]申请号200620036152.8
[73]专利权人中国南车集团资阳机车有限公司
地址641301四川省资阳市雁江区松树坪中国南
车集团资阳机车有限公司(科协)
[72]设计人廖忠文 [74]专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司代理人刘世权
[51]Int.CI.G05B 19/418 (2006.01)B61C 17/00 (2006.01)F02D 41/24 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页
[54]实用新型名称
[57]摘要
本实用新型公开了一种内燃机车微机控制系统，
属于内燃机车的附属设备，解决了现有内燃机车微
机控制系统存在的总线实时性不高、可靠性不高的
技术问题，包括内置有主控板、开关量板、驱动板
恒功模块连接的信号转换装置、微机电源滤波装置，
以及调速模块和与之连接的通讯板、通过外CAN总
线与调速模块连接的显示屏；还包括与主恒功模块
通过继电器板连接的备用恒功模块；备用恒功模块
与主恒功模块的电源是分离的，备用恒功模块连接
的是备用电源板。可应用于内燃机车控制中。
200620036152.8权 利 要 求 书第1/1页 1、内燃机车微机控制系统，包括设置有CPU的主控板以及与其连接的完成对机车110V开关量信号检测的开关量板和完成对机车电流、电压模拟信号采样的模拟量板，其特征在于：主控板、开关量板、模拟量板以及驱动板设置在主恒功模块内，驱动板、开关量板、
模拟量板通过内CAN总线与主控板连接；所述控制系统还包括与主恒功模块连接的信号转换装置、微机电源滤波装置，以及调速模块和与之连接的通讯板、通过外CAN总线与调速模块连接的显示屏。
2、如权利要求1所述内燃机车微机控制系统，其特征在于：所述控制系统内还包括与主恒功模块通过继电器板连接的备用恒功模块。
3、如权利要求1或2所述内燃机车微机控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括与微机电源滤波装置、信号转换装置分别连接的辅助发电模块。
4、如权利要求3所述内燃机车微机控制系统，其特征在于：备用恒功模块与主恒功模块的电源是分离的，备用恒功模块连接的是备用电源板。
5、如权利要求1或2或4所述内燃机车微机控制系统，其特征在于：主控板与柴油机采用J1939协议通讯连接。
6、如权利要求5所述内燃机车微机控制系统，其特征在于：通讯板设置有可与他车通讯的RS-485接口。
200620036152.8说 明 书第1/4页
内燃机车微机控制系统
技术领域
本实用新型属于内燃机车附属设备，特别涉及一种内燃机车微机控制系统。
背景技术
在国内外，随着计算机技术的高速发展，网络技术的成熟，微机控制在内燃机车上运用越来越广泛。但是这些微机控制系统内部采用的并行总线实时性不高，检测运行参数与工作状态有限，而且控制部件没有备份，安全性、可靠性不高。
实用新型内容
本实用新型的目的是：解决现有内燃机车微机控制系统存在的总线实时性不高、可靠性不高的技术问题，提供一种采用CAN总线，具有高实时性，并有功能备份的高可靠内燃机车微机控制系统。
为了实现本实用新型的目的，该微机系统采用了主恒功模块和备用恒功模块结构，并将两者的电源板分别设置，提高工作可靠性；主恒功模块内与主控板连接的各部件采用C A N总线通讯，控制系统的调速模块也采用C A N总线与显示屏通讯，以实现高实时性的动态响应。
技术方案如下：
内燃机车微机控制系统，包括设置有CPU的主控板以及与其连接的完成对机车110V开关量信号检测的开关量板和完成对机车电源、电压模拟信号采样的模拟量板，主控板、开关量板、模拟量板以及驱动板设置在主恒功模块内，驱动板、开关量板、模拟量板通过内CAN总线与主控板连接；所述控制系统还包括与主恒功模块连接的信号转换装置、微机电源滤波装置，以及调速模块和与之连接的通讯板、通过外C A N总线与调速模块连接的显示屏。 所述控制系统内还包括与主恒功模块通过继电器板连接的备用恒功模块。 所述控制系统还包括与微机电源滤波装置、信号转换装置分别连接的辅助发电模块。
所述备用恒功模块与主恒功模块的电源是分离的，备用恒功模块连接的是备用电源板。
所述主控板与柴油机采用J1939协议通讯连接。主控板采用J1939协议与
柴油机的ECM(electronic control model，即电子控制模块)进行通讯连接，提高了可靠性。
所述通讯板设置有可与他车通讯的RS-485接口。
本实用新型内部采用C A N总线实现通讯连接，与柴油机采用J1939协议通讯，提高了通讯可靠性，而且CAN总线还具有如下优点：
1、实时性高
多主站工作方式，优先级高的节点先传输数据，较高的数据传输率(1Mb/s)；
2、检错和纠错机制强
发送信息损坏自动重发，采用独特的非破坏总线仲裁技术，具有CRC及其他校验；
3、连接简单，可扩展性强
通信协议与开放系统互连(OSI)模型一致，应用层协议可由用户自己定义。
采用与主恒功模块分离、单独供电的备用恒功模块，也提高了控制的可靠性。
因此，采用上述结构的本实用新型，与现有技术相比，具有功能齐全、可靠性高、操作简便、控制效果好、功能易于扩展、故障率低的优点。可适用于各种内燃机车控制系统中。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。 如图1所示，内燃机车微机控制系统包括主恒功模块、备用恒功模块、电源板和备用电源板。
主恒功模块内包括设置有C P U的主控板以及与主控板通过内C A N总线相互通讯的模拟量板、开关量板、驱动板，开关量板完成对机车110V开关量信号的检测，模拟量板完成对机车电流、电压等模拟信号的采样。主控板还通过J1939协议与柴油机E C M进行通讯。主恒功模块与电源板连接。 备用恒功模块与备用电源板和继电器板连接，继电器板与主恒功模块连接。
主控板还分别与调速模块、通讯板和显示屏连接，通讯板、调速模块也与显示屏连接，与显示屏都是通过外CAN总线进行连接。
通讯板上还设置有可与他车进行通讯的RS-485接口。
该微机控制系统中还包括辅助发电模块。
主恒功模块、备用恒功模块、通讯板、调速模块、辅助发电模块构成的整体部件还与信号转换装置、微机电源滤波装置连接，信号转换装置与电源板、备用电源板连接。
该微机控制系统具有恒功率控制、柴油机调速、辅助电压调整、电阻制动工况下的恒流、限流控制及各种保护，显示机车运行参数和故障信息存储，并设有人机对话等功能。机车重联时，微机控制系统通过通讯方式实现本车与他车各种信息、故障代码的交换、传递，并显示本车和他车的运行状态参数以及故障信息等。
采用J1939协议实现与柴油机的通讯，获取与柴油机相关的温度、压力等实时状态参数。该微机控制系统可对柴油机进行调速，可根据柴油机的配置要求，提供电流、电压及频率等多种信号。
由于采用总线通讯方式，很容易实现系统的功能扩展，如增加语音报警提示模块、轴温检测与保护模块、轮缘润滑模块等，只需要把各功能模块通过现场总线与系统机车总线连接，即可共享系统的各种信息和资源。
1、主要电气参数
1)数字量输入信号：
0～40V 为逻辑“0”
58V～110V 为逻辑“1”
2)控制输出：110V/1A
3)励磁斩波输出：110V/10A
4)模拟量信号：低压通道0～5V；高压通道0～110V
5)辅机电压控制值：110V±2V
6)微机供电电源：DC 77V～132V，3A
2、主要控制功能：
1)恒功率控制：在不同的柴油机转速下，控制主发电机运行在规定特性曲线上，保证机车柴油机的合理利用。与以往内燃机车的油马达励磁系统相比，不仅有着明显的节能效果，具有良好的经济效益；而且由于调整快，动态性能
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