探析基于现场总线的铁路信号计算机测控系统的研究

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1、北方交通大学硕士学位论文基于现场总线的铁路信号计算机测控系统的研究姓名：张俊申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：燕永田2000.1.1摘要y3《9609科学技术的进步，特别是计算机科学与技术的进步，使工业生产的各个领域产生了深刻的变化。在铁路运输生产中，由计算机控制的铁路信号测控系统与列车运行自动化控制系统在飞快地发展着。目前这些系统大多采用集中控制的方式，虽然具有很多的优点，但也存在一定的问题，其中比较突出的就是危险集中。近年来逐渐发展起来的现场总线技术对于这个问题来说是一个很好的解决方法。／由于技术原因和商业

2、利益的缘故，在世界工业界，现场总线上进行的步调是不一致的，存在很多种现场总线标准，其中主要的有：FF、Lonworks、Profibus以及CAN。对这几种现场总线在技术成熟程度、产品的可获得性和发展前景等方面作出研究和比较，并且结合现场施工的难易程度和费用的多少，得出CAN总线适合于解决铁路信号现场问题的结论，它能够为整个系统的数据通信提供可靠性、实时性和灵活性的保证。构建基于CAN总线的铁路信号计算机测控系统，必须解决几个重要的理论和技术问题，包括系统拓扑结构、物理传输介质、系统位定时参数、系统通信协议等等。本文针对铁路信号

3、这个特定的系统，深入地研究了相关的理论，为系统的具体实现奠定良好的基础。将挂接在CAN物理总线上的节点分为两种不同的系统类型：数据采集机系统和监控机系统，由于功能的不同导致它们有着不同的软、硬件结构以及相应的实现方法。数据采集机由微处理器部分、现场数据通道部分和CAN协议处理及接口部分构成，负责采集现场的数据并将数据向总线发送；监控机由工业控制计算机带cAN通信适配卡构成，负责对整个系统进行管理和监控。本文根据具体的要求，对这两种系统进行了软、硬件选型，并且选定合适的方案进行了系统的构建和调试。最后针对铁路信号系统高可靠性和高安

4、全性的要求，建立了CAN总线准故障一安全特性的概念并讨论了具体的实现方法。详细地分析了基于CAN，总线的铁路信号测控系统的可靠性和安全性指标，通过定量的计算，表明整／个系统具有较高的可靠性和安全性，能够满足铁路信号领域的特殊要求。J／。本文共分为六章。第一章论述了选题的目的和意义以及针对铁路信号系统构建基于CAN总线的测控系统主要要解决的理论和技术问题。第二章解决了铁路信号测控系统用现场总线的选型问题，指出选择CAN总线的原因北方交通大学硕士学位论文摘要和优点。第三章介绍了实现系统必须确定的一些关键性技术，包括网络拓扑结构、传输

5、介质以及通信协议的制定。第四章和第五章具体论述了数据采集机系统和监控机系统的软、硬件实现。第六章对系统的可靠性和安全性进行了详细的分析和论述，并采用特定的技术实现系统的故障一安全特性。实践证明，基于CAN总线的铁路信号计算机测控系统具有结构简洁、易于构建、易于维护、信息传输安全可靠等优点。关键词现场总线控制系统㈣，cAN总线，准故障安全，故障安全』。／IAbstract皿leprogressofscienceandtechnology,especiallythatofcomputerscience，hasbeenmakinggr

6、eatchangeineveryfieldsofindustrialmanufacture．Intherailwaytransportation，therailwaysignalingmeasuringandcontrollingsystembasedoncomputerandtheautomaticcontrollingsystemoftrainarebeingdevelopedquickly．Butmostofthesesystemsareconcentratedcontrollingsystems，whichhavemuc

7、hmeritandalSOhavesonicshortcomings，suchasconcentrateddanger．Thefieldbusisagoodsolutiontothisproblem．Inthefieldofinternationalindustry,therearemanykindSoffieldbuses．suchasFF,Lonworks，Profibus，CANbusandSOon，duetothereasonoftechnologyandbusinessprofit．Weexaminesomeimpor

8、tantkindsofthemtodiscovertheirrelativetechnicalm硼uredegree，theirrelativeproductsandtheirrelanvefuture．Alsowetaketheconstructionande