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| 邓超 PCWorld.COM.CN | 2007-01-05 15:10:03 | 《微电脑世界》2006年12月1日出版 |
引:近年，随着各大干线的电气化改造完成，列车再次提速到200km/h已经势在必行，这也督促相应信号设备尽快升级。作为一个重要的车载设备，高速铁路ATP中的DeviceNet总线技术应用也顺利成章地成为了大家讨论的焦点。 ATP也就是列车超速防护设备，是许多高速铁路发达国家已经广泛采用的设备，也是我国高速铁路建设必不可少的车载安全设备。它的首要任务是实时监督列车的运行速度，并根据列车运行的限制条件，自动控制列车的制动系统，实现列车的超速防护。 一、 DeviceNet总线技术特点 DeviceNet(设备网)是美国罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)于1994年推出的建立在CAN总线基础上的一种低成本、高性能的设备级现场总线。DeviceNet是基于CAN总线技术的现场总线，用于将现场工业设备、可编程控制器和工控机连接到网络，从而免去了昂贵、复杂的硬接线。它是一个开放式的网络标准，其规范和协议完全公开，有众多制造商支持，在全球得到了广泛的推广和应用。它具有可靠性高、实时性好、灵活性强等优点，最适合于对需要多主方式、主要传输突发性数据的系统。 DeviceNet现场总线的传输媒介为5芯电线：2根信号双绞线、2根总线电源线和1根屏蔽线。网络采用灵活的拓扑结构，具有误接线保护功能；可在线热插拔设备。其总线电源为DC 24 V，可向节点供电，干线额定电流为8 A。网络的传输速率可选125、250、500 Kb／s；125 Kb／s时的网络最大的传输距离为500m，网络最大节点数为64个。DeviceNet的数据链路层采用CAN(ControlArea Network)协议，其非破坏性的总线仲裁机制，提高了传输效率；短帧结构，提高传输的可靠性；特殊的错误检测机制，保证数据的安全。 DeviceNet上层采用通用工业协议(Common Industrial Protocol，CIP)，严格地面向对象，以简化通信。另外，DeviceNet还预定一组主／从的通信模式，提供的全部配置是预先固化好的，简化了数据的传送，从而降低对设备的要求。 二、 超速防护方式 实现超速防护的方式有两种:阶梯式控制方式和速度—距离模式曲线控制方式。前者较为简单，需要的信息量较少；后者反映了连续行列车速度变化所应遵循的模型，这条曲线就实时反映了追踪列车在各点应允许的速度值，是一种实时监督列车运行速度的控制方式。采用后者，车载设备主机接收机车信号子系统、点式信息子系统、测速传感器以及其它设备传送出的各种数字量或模拟量，并根据这些参量的变化，计算列车的最大容许速度。若列车的实际速度超过最大容许速度，则由主机实施列车制动，并按照速度—距离模式曲线运行，直至列车在停车点前停车。 三、 DeviceNet应用于ATP通信系统的分析
图1 车载设备结构图示图 对于高速列车来说，车载的安全主机都是采用安全结构(如3取2结构)，所以需要多机之间进行通信，然后通过表决系统输出。对于高速列车ATP的系统，还要与机车网、连锁设备、列车自动驾驶系统(ATO)等模块进行通信。因而其上应用DeviceNet的特点，则正好包括： (1)基于CAN总线协议，最高速率可以达到500 Kb/S。而且采用被称为CSMA／NBA先进的通信方式，即使以较低的速率进行传送，仍能实现高速应答，能够满足高速铁路的实时性和高通信速率。 (2) CAN 芯片本身也具有下列出错管理功能：1.位错误 2.应答错误 3.填充错误 4.格式错误 5.CRC错误。因此，DeviceNet总线检错措施完善，而且数据传输采用短帧结构，抗干扰性能好，保证极低的数据出错率，能够适应机车恶劣的环境。 (3)应用层定义了如何分配标识符(控制优先权)，如何用CAN数据区指定服务、传送数据以及判断它的含义，能够很好的数据流控制机制和差错控制机制。 (4)多主工作方式，特别适用于采用安全结构的多主机的系统。 (5)成本较低，系统容易扩展，安装维护简单。 综上所述， DeviceNet总线的实时性、可靠性以及组网结构等方面完全可以满足高速铁路的ATP系统的通信系统的要求，非常适合普及推广到高速铁路的ATP系统的通信系统中。 |
