基于双CAN冗余网络的电力机车逻辑控制单元设计

摘要

随着电力电子技术和计算机控制技术的快速发展，电力机车控制技术不断得到巨大进步，形成了以微型计算机控制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现场总线技术的迅速发展，使得在微机控制系统中应用分布式控制技术成为可能。而传统的继电器控制电路由于自身的缺陷，已经难以满足现代电力机车控制系统的需要。因此，为了改善机车的控制性能，提高机车运行的可靠性，本文提出了基于CAN总线技术和容错技术的电力机车逻辑控制单元(LCU)的设计方案。文章中详细阐述了LCU的结构、主要部件的工作流程，并结合CAN2.0B协议的特点，制订了一份能够充分满足系统的要求、较高效率的通讯协议。最后，在分析系统容错性的同时，引入可靠性评价指标对系统的进行了评价。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：答辩委员会签名、插图清单、表格清单

独创性声明及学位论文版权使用授权书

致谢

第一章绪论

1.1电力机车控制技术的发展概况

1.2电力机车逻辑控制单元的产生

1.2.1有触点控制电路的缺陷

1.2.2电力机车逻辑控制单元可实现的功能

1.2.3电力机车逻辑控制单元的特点

1.3论文主要完成的任务

第二章电力机车逻辑控制单元的总体设计

2.1逻辑控制单元的设计原则

2.2逻辑控制单元的现场总线选型

2.3逻辑控制单元的结构

2.4逻辑控制单元内部的通信规约

第三章电源通讯板的设计

3.1硬件设计

3.1.1电源部分

3.1.2主CPU系统

3.1.3通信电路

3.2软件设计

3.2.1初始化程序

3.2.2主程序

3.2.3定时中断程序

3.2.4 CAN通信中断程序

3.2.5串行通信中断程序

第四章输入输出板的设计

4.1硬件设计

4.1.1主CPU系统

4.1.2输入输出电路

4.1.3 CPLD

4.1.4通信电路

4.1.5 LED灯显示

4.2软件设计

4.2.1初始化程序

4.2.2主程序

4.2.3定时中断程序

4.2.4 CAN通信中断程序

第五章逻辑控制单元的容错性分析

5.1容错技术

5.2容错控制的评价指标

5.2.1可靠度

5.2.2平均故障间隔时间

5.3信息冗余

5.4时间冗余

5.5软件冗余

5.6基于双机冗余冷备用的逻辑控制单元主体设计

5.6.1系统故障的判断及主备切换

5.6.2逻辑控制单元主体的可靠性评价

5.7基于双CAN冗余的内部通信网络设计

5.7.1内部通信网络故障判断及切换

5.7.2内部通信网络的可靠性评价

第六章工作总结及展望

6.1工作总结

6.2工作展望

参考文献