基于CANopen總線協(xié)議的城市地鐵數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)計
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2．2 VCU控制單元
城市地鐵列車網(wǎng)絡(luò)的硬件系統(tǒng)通常由列車車輛控制單元(VCU)，遠(yuǎn)程輸入輸出模塊(RemoteI／O Module，RIOM)，司機(jī)顯示單元(DDU)，列車通信中繼器(Repeater)等組成。其中列車車輛控制單元(VCU)用于通過車輛總線連接各子設(shè)備，負(fù)責(zé)列車網(wǎng)絡(luò)中各種數(shù)據(jù)的傳輸和管理，列車車輛控制單元與列車各子系統(tǒng)通信，可以采集列車運行時各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)的控制指令發(fā)送到各子系統(tǒng)，以便對列車各設(shè)備實施列車級控制。VCU可選用高性能的列車專用PLC來實現(xiàn)。列車上的兩臺VCU分為強主VCU和弱主VCU，兩個VCU互為冗余。在強主VCU工作時，弱主VCU一直處于偵聽狀態(tài)，同時也可接收網(wǎng)絡(luò)上傳送的任何數(shù)據(jù)，但不行使網(wǎng)絡(luò)管理和控制功能。只有當(dāng)強主VCU發(fā)生故障時，弱主VCU將馬上自動接替強主VCU工作，從而保證列車的正常運行。
2．3 配置過程
本設(shè)計在CANopen通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，以牽引系統(tǒng)為例來設(shè)計牽引系統(tǒng)與控制單元之間的通信網(wǎng)絡(luò)接口，然后由列車主控制器VCU完成監(jiān)測過程中數(shù)據(jù)的處理和虛擬儀器的工作。圖3所示是由VCU完成監(jiān)測控制的程序流程圖。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/156520.htm
當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行完網(wǎng)絡(luò)管理狀態(tài)轉(zhuǎn)換之后，即可對控制系統(tǒng)節(jié)點啟動配置過程，具體步驟是在DCU不在線時，由VCU通過SDO周期性詢問DCU
是否在線；如果DCU已經(jīng)連接到CAN總線上，則由DCU響應(yīng)VCU的SDO請求；之后，再由VCU配置DCU的Rx PDO和Tx PDO，對象為14xxh和18xxh；之后由VCU配置DCU的消費者心跳，對象為1016h；同時由VCU配置DCU的生產(chǎn)者心跳，對象為1017h；最后，由VCU啟動DCU系統(tǒng)。此時，DCU系統(tǒng)將處于預(yù)操作模式，之后，DCU系統(tǒng)將進(jìn)入操作階段，這時，PDO就能夠進(jìn)行交換了。
在CANopen網(wǎng)絡(luò)對牽引的控制過程中，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型有過程數(shù)據(jù)(PDO)、服務(wù)數(shù)據(jù)(SDO)、網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)(NMT)、時間戳(TimeStamp)和心跳數(shù)據(jù)(Heart-Beat)。其中過程數(shù)據(jù)用于傳輸DCU狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、控制指令等；服務(wù)數(shù)據(jù)指的是DCU系統(tǒng)所提供的一個SDO信道，這個信道用于網(wǎng)絡(luò)配置；網(wǎng)絡(luò)管理表示VCU使用NMT對象來管理和控制DCU通信；時間戳的作用主要是為了同步，通常VCU會周期性地廣播一個標(biāo)準(zhǔn)的時間戳到DCU，以便使DCU實時時鐘與VCU同步；此外，系統(tǒng)中的DCU也將周期性地產(chǎn)生一個心跳信息，這樣，VCU就可以通過檢測DCU心跳信息來了解其狀態(tài)；反之亦然。
3 結(jié)束語
利用CANopen總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能很好地連接城市軌道列車的各個數(shù)據(jù)模塊。另外，CANopen總線強大的數(shù)據(jù)傳輸能力，也可以讓列車通信模塊變得容易擴(kuò)充。應(yīng)當(dāng)說明的是，CANopen總線協(xié)議的接口配置對不同的應(yīng)用系統(tǒng)各有不同，而不同的配置也會影響通信速率，因此，只有合理配置，才能保證整個列車通信系統(tǒng)的正常工作。
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