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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：工学交通运输论文题目：MVB总线在地铁列车控制系统中的应用指导老师：XXX二〇一一年十二月十日摘要：介绍了MVB总线的物理层、帧和报文的格式与时序,以及其在广州地铁2号线、深圳地铁1号线、上海地铁1号线延长线等车辆控制系统中的成功应用。关键词：地铁列车;多功能车辆总线(MVB);帧;报文;自动控制地铁2号线、深圳地铁1号线、上海地铁1号线延长线的列车均采用了符合IEC61375TCN标准的德国总线控制系统。该系统由列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)两部分组成,单元(整个列车6辆车为一个编组,3辆车为1个单元)内用MV
2、B总线连接,两个单元间用WTB总线连接,MVB总线实现车辆控制,WTB总线实现列车控制。1MVB总线的物理层和链路层MVB总线模型是在开放系统互联OSI模型的基础上进行了简化。OSI具有7层参考模型,而MVB只有其中的物理层和链路层。1.1物理层MVB总线的物理层有3种:1)ESD(电的短距离传输介质),使用双绞屏蔽线,按RS-485标准,最多支持32个设备,最大总线长度20m。2)EMD(电的中距离传输介质),使用双绞屏蔽线,最多支持32个设备,最大总线长度200m。允许使用变压器连接。3)OGF(光纤媒介),使用总线连接器,传输距离可达2km。MVB总线系统是分级控制系统。系统设备共分5个
3、级别,6种能力:1)1级设备具有的能力有设备状态和过程数据。设备端口地址一般与设备地址一致。2)2级设备具有的能力有设备状态,过程数据,信息数据,是智能设备可以通过总线配置,但不能编程。3)3级设备具有的能力有设备状态,过程数据,信息数据和用户编程。4)4级设备具有的能力有设备状态、过程数据、信息数据和总线管理器。用户编程具有可选性。5)5级设备具有的能力有设备状态、过程数据、信息数据、网关和总线管理器。具有总线管理器的网关能与各种总线同步。1.2链路层数据1.2.1帧和报文格式有效的帧格式见图1。1)主帧格式:以主起动定界符开始,接着是16位报文数据,然后是8位校验序列。4位F_code码限
4、制下面的12位并指示从帧大小,如图2所示。2)从帧格式:以从起动定界符开始,接着是16,32,64,128或256位帧数据,8位校验序列在64位数据的每个字后或在16,32位数据后。帧文每64位后就有一个校验序列,如图3所示。3)报文时序:主帧和响应它的从帧称为一个报文。4)报文类型:过程数据、信息数据和监管数据报文。1.2.2数据分布媒介访问是通过总线管理器实现的,周期循环。基本周期分为4个阶段:周期阶段,监管阶段,事件阶段,警惕阶段,见图4。其中事件阶段、监管阶段和警惕阶段构成临时阶段。MVB总线的数据分为过程数据、信息数据和监管数据。其数据分布为:过程数据为周期发布,信息数据和监管数据发
5、布周期不固定。过程数据都是一些非常重要的数据,如牵引速度,加速度的值等。2硬件及软件简介2.1硬件系统硬件主要包括车辆控制器VTCU、总线连接器、输入输出单元、通讯连接器ComC、人机显示器MMI及相关子系统。车辆控制器VTCU即总线控制器,每个3节车单元各一个,共由7块板组成,自带插槽和电源,是标准的模块化系统。车辆控制单元由网关(VTCU-GW),VCUT,VCUA及VTCU的电源组成。网关控制列车总线(WTB)和车辆总线(MVB),并在两个总线系统间转换过程和信息数据。列车诊断板VCUT上有板载数据库(ODBS),可通过RS422接口控制人机界面。列车应用程序板VCUA里包含着列车和车辆
6、的控制程序。VTCU的电源提供110V直流电源,并与供电系统的电势隔离。总线连接器具有连接不同车辆总线的作用,同时也能起到信号放大的作用。输入输出单元由数字输入输出单元DX和模拟输入输出单元AX组成。数字输入输出单元DX的数字数据I/O接口一般直接连到继电器触点上。每辆车都有很多DX,每个DX都可以设置地址。电源电压DC48～120V,10位输入,6位输出。1位报警器输出模拟输入输出单元AX有模拟数据I/O接口,每个AX也有自己的地址;4位模拟输入(±10V,±20mA);2位模拟输出。只有非常少的几处,如牵引力大小等使用模拟量。通讯连接器ComC主要用于没有MVB总线的第三方供货的通讯设备M
7、C68360处理器,具有2MB闪存和1MB(静态存储器),2通道RS232,2通道RS485,1通道RS-485,1通道RS-232,标准MVBESD+,以及DC24～120V标称电压MVB终端插(每个MVB总线段必须带有一个终端插)。2.2软件系统通讯和控制拓扑图如图5所示,其软件结构见图6。2.2.1基本软件CSS(包括基本系统软件和适时系统软件)1)控制系统中的操作系统基于VxWorks内核
