企业简介

作为中国自动化领域的权威旗舰网络媒体，控制网创立于1999年7月，是中国举行的第十四届IFAC （International Federation of Automatic Control）大会的中国官方组织机构的唯一指定网站。控制网是中国自动化学会专家咨询工作 委员会（ECC）的秘书处常设之地。是北京自控在线文化传播有限公司开设的网站。

  • 公司类型：其他

联系方式
  • 控制网
  • 地址：北京市海淀区上地十街辉煌国际2号楼1504室
  • 邮编：100085
  • 电话：010-57116291 / 59813326
  • 传真：010-59813329
  • 网址：http://www.kongzhi.net
  • Email：mahongliang@kongzhi.net
  • 联系人：市场部
案例详细
标题铁路信号电源屏的数据监测
技术领域运动控制
行业
简介铁路信号电源屏为铁路各信号设备提供电源服务，其供电电源质量和可靠性直接影响着信号设备能否正常运行，因此设备的实时监测功能尤为重要。本文介绍了一种铁路信号电源屏的监测系统的硬件组成部分及其具体的实现方法。
内容

    铁路电源屏是铁路信号设备正常运行的“心脏”。随着我国铁路运输向高速、重载、信息化的方向发展，铁路信号先进技术的应用，铁路信号对电源屏的供电电源质量和安全可靠性提出了更高的要求，对信号电源设备实现“数字化、网络化、综合化、智能化”的要求也越来越高。进入21世纪后，我国开始应用推广智能型铁路信号电源系统。智能型铁路信号电源系统采用了计算机、电力电子、自动控制、网络通信等先进技术，具有供电质量好，稳定性、可靠性高，具有智能功能，可以实现远程监测等优点。

1．电源屏的数据监测设计思想

    电源屏系统在运行时，要实时监测系统的电压、电流及开关量等数据状态，如出现异常，发出报警信号，提示值班人员进行维护。

    本电源屏系统采用三级集散式监测方式设计，第一级为模块内的嵌入式监测单元及电源屏中的集中采集单元，实时检测模块自身工作状态、系统输入/输出断路器及电压、电流状态，并将信息通过RS422口上报到监测模块；第二级为监测模块，监测模块以嵌入式工业控制CPU为主控器，对从各模块检测到的信息集中处理，进行显示、保存、上传。不仅实现了数据的实时显示、刷新，而且自动保存数据。监测模块实现实时记录、历史记录、故障报警记录的完全详尽保存，可以存储100条报警信息。通过RS485接口，定时将数据传送到后台机或微机监测系统。第三级监测为远端或本地计算机，通过远端或本地计算机，可以实现对电源屏的实时监控，对电源系统数据的调用、整理、打印。通过本地计算机或者 MODEM或其它传输资源（如公务信道、专用信道等）联结监测中心，实现信号电源的集中监测组网。

2．监测模块对电源屏数据的监测

    电源屏监测模块采用多CPU设计方式，用三片单片机分别来实现：显示、存储及其主要的控制功能、与下层模块间的通讯、键盘与语音报警处理等控制。选用AT89C55单片机来做主CPU——显示、存储控制单片机，用两片单片机选用AT89C52。系统的原理图如图1所示。


 
    2．1  多CPU间的数据传输

    CPU2负责与下层模块实现通讯，当下层模块接收到传送数据的命令时，将数据包传送到CPU2， CPU2将数据包进行处理，然后通过P1.0端口向主CPU申请中断，主CPU响应中断，接收数据。主CPU将数据与贮存数据进行比较，检测是否故障，如未检测到故障，则将数据送存储器贮存，若检测到故障，则发出控制命令，选通CPU3，实现语音和显示同时报警。当CPU3检测到有键盘输入时，则通过P1.0和P1.4分别向主CPU和CPU2发出中断请求，两CPU响应中断，按键盘控制指令显示参数设置信息，并经通信端口下传至下层模块。CPU2与CPU3数据的传输方向，由双向三态口74LS245控制。电路连接图如图2所示。


图2  主CPU、CPU2、CPU1的连接

    2．2  主CPU存储器的扩展

    系统的外扩存储器芯片选用非易失性芯片HK1255，该芯片内置锂电池，在无外部供电的情况下，数据能保持很长时间。该芯片抗干扰能力强，可带电插拔；存储速度＜70ns；低功耗、全密封、高可靠；适于潮湿、振动、高低温等恶劣的环境中使用。

    AT89C55具有扩展模式下有16要地址线，可寻址64KB的空间，但HK1255具有19根地址线，故扩展采用分页扩展存储器技术，用四根P0口的输出端口线，使存储器形成32个32KB的页面，从而可以达到扩展的目的。两锁存器时钟由CPU的P1.0和ALE提供，HK1255片选端由P1.1提供，其WE、OE分别与CPU的/WR、/RD相接。电路连接图如图3所示。

 

    2．3  数据显示

    本系统的显示采用内置SED1335控制器的液晶显示模块LMBGA_032_49CK_，既可以显示图形又可以显示字符。SED1335控制器可以管理64K 显示RAM，管理内藏的字符发生器及外扩的字符发生器CGRAM 或EXCGROM，它将64K 显示RAM 可分成文本显示特性区、图形显示特性区。具有文本显示特性的显示RAM 区专用于文本方式显示，在访问显示RAM 区中每个字节的数据都认为是字符代码。SED1335 将使用该字符代码确定字符库中字符首一位，然后将相应的字模数据传送到液晶显示模块上。具有图形显示特性的显示RAM 区专用于图形方式显示。在该显示RAM 区中每个字节的数据直接被送到液晶显示模块上，每个位的电平状态决定显示屏上一个点显示状态，“1”为显示，“0”为不显示。所以图形显示RAM 的一个字节对应显示屏上的8×1 点阵。

    2．4  语音报警

    语音报警选用高质量语音芯片ISD2560，电路连接图如图3所示。

    在ISD2560中，预先存储了各种语音片断的信息，为方便程序的调用，将各种语音片断信息编成一个地址表。当系统发生故障时，单片机发送故障部位的地址，同时 端送出低电平、P2.5送出高电平选通锁存器和ISD2560，锁存器接收锁存数据，将数据传送给ISD2560，语音播报控制器接收到这些数据，还原成可以处理的播报信息，然后由ISD2560寻址读取录好的一个个语音片断，组合成一句完整的语音提示信息播报出来。


 
    2．5   与下位机的通讯接口电路

    监测模块与下位机的通讯采用由MAX489接口组成的通讯接口电路，采用“接受/驱动一隔离一接受/驱动”的工作方式，该电路首先通过光隔6N137进行光电隔离，然后再将信号输入到MAX489芯片。

    2．6  看门狗电路

    为了保证系统可靠运行，系统还设计了用C25045构成的看门狗电路。

    2．7  键盘控制电路

    本系统的键盘控制比较简单，只用“←”“→”“↓”“↑”箭头及确定、取消按键设定系统参数。采用优先编码器74LS148实现键盘输入编码，同时当有按键输入时，发出信号，向CPU提出中断申请，CPU响应中断后，处理键盘输入控制。

3．结束语

    铁路信号智能电源屏系统是一个比较复杂的系统，本文论述了其监测系统的硬件组成。本系统已投入实际运行，运行状况良好。

参考文献：
[1]  胡锦，蔡谷明，梁先宇《单片机技术实用教程》[M]，高等教育出版社，2003.6
[2]辛德强，朴顺善.X25045与8051的接口技术. [J]，《电子技术应用》1999年12期:30-33
[3]罗志坤，徐直坚.串行可编程监控EZPROM器件X25045及其应用. [J]，《电子技术》，1998年12期：35一37
[4]杨建英.无人值守通信站集中监控系统. [J]，《铁道通信信号》， 1997年第12期：12-13