基于CAN总线的电力机车车载控制系统研究

【摘要】： 近年来，随着微电子技术和计算机应用技术的迅猛发展，电力机车控制技术不断得到更新、优化，形成了以微型计算机技术为核心的新一代的控制技术。由于微处理器技术和各种总线技术的迅速发展，使得在车载微机系统中应用分布式控制技术成为可能，以实现信号的本地采集、本地驱动，同时避免大量信号线的往返，可以最大限度的减少、简化机车内部的连线。采用计算机技术构造的逻辑控制单元(LCU)取代电力机车继电器控制电路能够极大地改善机车的控制性能，提高机车运行的可靠性。 本文介绍了电力机车车载系统的发展状况，在总结现代车载系统的技术特点的基础上，采用基于现场总线技术的分布式逻辑控制单元(LCU)对韶山3B电力机车控制系统进行技术改造。介绍了几种应用广泛的列车总线和控制局域网总线技术，重点介绍了CAN总线的发展状况，讲述了CAN总线的性能和规范，详细介绍了报文滤波的功能，CAN的帧的格式等。分析了Ethernet，ControlNet，CAN三种典型的控制总线，通过比较分析其MAC子层的性能特点，结合车载控制系统要求，采用CAN总线作为系统的通信总线。设计并完成了基于CAN总线通信的通信模块，以完成系统内各功能模块之间的通信。根据控制系统的信息集成功能和性能要求，对系统的可靠性设计技术进行了详细地论述，并针对本系统，为提高其可靠性设计了双机冗余热备份具体方案，提出了系统各模块的故障判断方法，特别是提出并验证了基于分布式系统的处理器故障判断机制，设计了系统切换方式。