專利名稱：控制單元及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，尤其涉及一種控制單元及控制方法。
背景技術(shù)：
近年來隨著鐵路行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)場總線由于其可靠性高、成本低、故障率低等優(yōu)點使得其應(yīng)用越來越廣泛。作為中國鐵路軌道車輛的網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)，TCN(TrainCommunication Network,列車通信網(wǎng)絡(luò))總線在軌道交通領(lǐng)域中占有很大的比重，尤其是在機車、動車、地鐵等軌道交通領(lǐng)域。TCN用來連接鐵路機車車輛上車載可編程設(shè)備，它包含兩級總線:絞線式列車總線(Wire Train Bus，簡稱WTB)和多功能車輛總線(Multifunction Vehicle Bus,簡稱 MVB)。MVB是IEC61375-3標(biāo)準(zhǔn)的一個重要組成部分，作為連接車輛內(nèi)設(shè)備以及在固定編組的列車組中連接各車輛設(shè)備的車輛總線，由于它的可靠性、靈活性而被世界上越來越多的國家所采用。中央控制單元是機車上的核心設(shè)備，主要完成整個機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的總線管理和機車的邏輯控制功能。目前，大部分的機車中央控制單元都沒有MVB接口，不能直接接入采用MVB作為車輛總線的機車上使用。可接入MVB總線的中央控制單元的很多核心技術(shù)被國外壟斷，導(dǎo)致國外的的機車中央控制單元價格十分昂貴，且程序員需要熟練掌握高級編程語言才能編寫控制程序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種控制單元及控制方法，以實現(xiàn)邏輯控制和MVB總線數(shù)據(jù)處理功能，且工作穩(wěn)定可靠，價格低廉。本發(fā)明的一個方面是提供一種控制單元，包括:中央處理模塊和用于建立所述中央處理模塊和MVB總線之間的數(shù)據(jù)通信連接的MVB接口模塊；其中，所述中央處理模塊，用于依據(jù)預(yù)設(shè)程序向所述MVB接口模塊輸出控制信息；以及接收所述MVB接口模塊輸出的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進行處理并將處理結(jié)果輸出至所述MVB接口模塊；所述MVB接口模塊，用于接收所述中央處理模塊輸出的控制信息和/或處理結(jié)果，對接收的控制信息和/或處理結(jié)果進行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述MVB總線；以及接收所述MVB總線輸出的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進行反轉(zhuǎn)換處理并將反轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述中央處理模塊。本發(fā)明的另一個方面是提供一種控制方法，包括:邏輯控制步驟，實現(xiàn)步驟如下:中央處理模塊依據(jù)預(yù)設(shè)程序或接收自MVB總線經(jīng)MVB接口模塊反轉(zhuǎn)換處理后的反饋數(shù)據(jù)信息向MVB接口模塊輸出控制信息；MVB接口模塊接收所述中央處理模塊輸出的控制信息，對接收的控制信息進行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述MVB總線；以及，
MVB總線數(shù)據(jù)處理步驟，實現(xiàn)步驟如下:MVB總線輸出數(shù)據(jù)信息；MVB接口模塊接收所述數(shù)據(jù)信息并對其進行反轉(zhuǎn)換處理，將反轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)信息輸出至所述中央處理模塊；所述中央處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)信息進行處理并將處理結(jié)果經(jīng)所述MVB接口模塊的轉(zhuǎn)換處理輸出至所述MVB總線。本發(fā)明一個方面的技術(shù)效果是:本發(fā)明所述控制單元具有MVB接口，可以直接接入到采用MVB總線作為車輛總線的機車車輛中。本發(fā)明還具有穩(wěn)定可靠、價格低廉、實用性強的特點，非常適合在機車車輛或者采用MVB作為總線的領(lǐng)域內(nèi)推廣。此外，本發(fā)明所述控制單元的中央處理模塊內(nèi)部可裝具有圖形化編程接口的操作系統(tǒng)，用戶可通過圖像化編程接口使用符合IEC61131-3的語言編寫控制程序，普通設(shè)計人員也可以使用圖形化編程軟件開發(fā)機車主控程序，解決了現(xiàn)有技術(shù)中MVB中央控制單元的控制程序需要專業(yè)程序員來完成，而產(chǎn)生的開發(fā)不變。本發(fā)明另一個方面的技術(shù)效果是:采用本發(fā)明提供的控制方法可實邏輯控制和MVB總線數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)步驟簡單。


圖1為本發(fā)明提供的控制單元實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的控制單元實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提供的控制單元實施例中中央處理模塊的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明控制方法實施例提供的邏輯控制步驟的流程示意圖；圖5為本發(fā)明控制方法實施例提供的MVB總線數(shù)據(jù)處理步驟的流程示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供的控制單元實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例所述控制單元包括:中央處理模塊I和MVB接口模塊6。所述MVB接口模塊6連接在所述中央處理模塊I和所述MVB總線5之間。所述MVB接口模塊6用于建立所述中央處理模塊I和MVB總線5之間數(shù)據(jù)通信連接。其中，所述中央處理模塊I用于依據(jù)預(yù)設(shè)程序向所述MVB接口模塊6輸出控制信息；以及接收所述MVB接口模塊6輸出的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進行處理并將處理結(jié)果輸出至所述MVB接口模塊6。所述MVB接口模塊6用于接收所述中央處理模塊I輸出的控制信息和/或處理結(jié)果，對接收的控制信息和/或處理結(jié)果進行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述MVB總線5 ;以及接收所述MVB總線5輸出的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進行反轉(zhuǎn)換處理并將反轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述中央處理模塊I。本實施例所述控制單元具有MVB接口，可以直接接入到采用MVB總線作為車輛總線的機車車輛中。本實施例所述控制單元具有穩(wěn)定可靠、價格低廉、實用性強的特點，非常適合在機車車輛或者采用MVB作為總線的領(lǐng)域內(nèi)推廣。此外，本實施例中所述控制單元的中央處理模塊內(nèi)部可安裝具有圖形化編程接口的操作系統(tǒng)，用戶可通過圖像化編程接口使用符合IEC61131-3的語言編寫控制程序，普通設(shè)計人員也可以使用圖形化編程軟件開發(fā)機車主控程序，解決了現(xiàn)有技術(shù)中MVB中央控制單元的控制程序需要專業(yè)程序員來完成，而產(chǎn)生的開發(fā)不變。如圖2所示，本發(fā)明提供的控制單元實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例在實施例一的基礎(chǔ)上，為提高所述MVB接口模塊的轉(zhuǎn)換效率和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的準(zhǔn)確性，本實施例中所述的所述MVB接口模塊6包括:MVB協(xié)議控制器2和MVB總線收發(fā)器3。其中，所述MVB協(xié)議控制器2與所述中央處理模塊I通信連接，用于將所述中央處理模塊I輸出的信息打包成MVB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流并輸出至所述MVB總線收發(fā)器3 ；以及將所述MVB總線收發(fā)器3輸出的數(shù)據(jù)解析成所述中央處理模塊I識別的數(shù)據(jù)并輸出至所述中央處理模塊I。所述MVB總線收發(fā)器，接在所述MVB總線5和所述MVB協(xié)議控制器2之間，用于將所述MVB協(xié)議控制器2輸出的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號并輸出至所述MVB總線5 ；以及將所述MVB總線5輸出的曼徹斯特信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸出至所述MVB協(xié)議控制器2。進一步地，上述各實施例中，如圖2所示，為降低MVB總線5與中央處理模塊I之間數(shù)據(jù)傳輸時的電磁干擾，所述MVB接口模塊6還包括隔離變壓器4，該隔離變壓器4設(shè)置在所述MVB總線收發(fā)器3和所述MVB總線5之間。其中，所述隔離變壓器優(yōu)選光電耦合器，光電耦合器具有傳輸效率高、隔離度好、抗干擾能力強等特點。當(dāng)然本發(fā)明所述控制單元中所述的MVB總線收發(fā)器可設(shè)置兩個，每一個MVB總線收發(fā)器可與一個MVB總線段連接，將整個MVB總線串聯(lián)起來。在每一個MVB總線收發(fā)器和MVB總線之間均可設(shè)置隔離變壓器，如圖2所示。上述各實施例中，所述的中央處理模塊可選用如圖3所示硬件結(jié)構(gòu)的中央處理模塊。該所述中央處理模塊包括:中央處理器11、存儲器13、內(nèi)存12、時鐘芯片14和電源管理電路17。其中，所述中央處理器11可選用x86的Celeron 800MHz處理器，用于對MVB總線進行管理和進行邏輯控制。所述時鐘芯片14與所述中央處理器11的時鐘端相連，用于為所述中央處理器11提供實時時鐘。所述電源管理電路17用于為所述中央處理器11提供電源管理。所述存儲器13通過內(nèi)部總線與所述中央處理器11連接，用于存儲經(jīng)所述中央處理器11處理后需存儲的數(shù)據(jù)，例如存儲支持圖形化編程的操作系統(tǒng)、圖形化編程軟件編寫的控制程序和/或MVB總線配置文件。所述內(nèi)存通過內(nèi)部總線與所述中央處理器11連接，用于為所述中央處理器11調(diào)用操作系統(tǒng)或控制程序提供運行空間，其中控制程序可以具體是圖形化編程軟件編寫的控制程序。進一步地，為了提高中央處理模塊的性能及人機交互能力，所述中央處理模塊還包括:以太網(wǎng)接口 15和/或RS232接口 16。所述以太網(wǎng)接口 15通過內(nèi)部總線與中央處理器11連接，用于提供與外部編程設(shè)備的通信接口。外部設(shè)備通過該以太網(wǎng)接口 15對所支持的具有圖形化編程接口的操作系統(tǒng)進行編程，并下載控制程序。所述RS232接口 16通過內(nèi)部總線與中央處理模塊11連接，用于與外部設(shè)備連接，進行系統(tǒng)的調(diào)試和信息輸出。如圖4和圖5所述，本發(fā)明提供的控制方法實施例的流程示意圖。本實施例所述控制方法可采用上述任一實施例中所述的控制單元實現(xiàn)。本實施例所述控制方法，包括:邏輯控制步驟和MVB總線數(shù)據(jù)處理步驟。其中，所述邏輯控制步驟，包括:步驟101、中央處理模塊依據(jù)預(yù)設(shè)程序或接收自MVB總線經(jīng)MVB接口模塊反轉(zhuǎn)換處理后的反饋數(shù)據(jù)信息向MVB接口模塊輸出控制信息；步驟102、MVB接口模塊接收所述中央處理模塊輸出的控制信息，對接收的控制信息進行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述MVB總線。所述MVB總線數(shù)據(jù)處理步驟，包括:步驟201、MVB總線輸出數(shù)據(jù)信息；步驟202、MVB接口模塊接收所述數(shù)據(jù)信息并對其進行反轉(zhuǎn)換處理，將反轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)信息輸出至所述中央處理模塊；步驟203、所述中央處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)信息進行處理并將處理結(jié)果經(jīng)所述MVB接口模塊的轉(zhuǎn)換處理輸出至所述MVB總線。進一步地，上述實施例中所述MVB接口模塊對接收的控制信息進行轉(zhuǎn)換處理，包括:步驟301、所述MVB協(xié)議控制器將接收到的信息打包成MVB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流并輸出至所述MVB總線收發(fā)器；步驟302、MVB總線收發(fā)器將接收到的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號。所述MVB接口模塊對接收的數(shù)據(jù)信息進行反轉(zhuǎn)換處理，包括:步驟401、所述MVB總線收發(fā)器將所接收到的曼徹斯特信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸出至所述MVB協(xié)議控制器；步驟402、所述MVB協(xié)議控制器將接收到的數(shù)字信號解析成所述中央處理模塊識別的數(shù)據(jù)。通過本實施例對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理的進一步細分，能夠有效地提高數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換效率以及準(zhǔn)確性。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制單元，其特征在于，包括:中央處理模塊和用于建立所述中央處理模塊和MVB總線之間的數(shù)據(jù)通信連接的MVB接口模塊；其中， 所述中央處理模塊，用于依據(jù)預(yù)設(shè)程序向所述MVB接口模塊輸出控制信息；以及接收所述MVB接口模塊輸出的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進行處理并將處理結(jié)果輸出至所述MVB接口模塊； 所述MVB接口模塊，用于接收所述中央處理模塊輸出的控制信息和/或處理結(jié)果，對接收的控制信息和/或處理結(jié)果進行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述MVB總線；以及接收所述MVB總線輸出的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進行反轉(zhuǎn)換處理并將反轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述中央處理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單元，其特征在于，所述MVB接口模塊包括:MVB協(xié)議控制器和MVB總線收發(fā)器；其中， 所述MVB協(xié)議控制器，與所述中央處理模塊通信連接，用于將所述中央處理模塊輸出的信息打包成MVB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流并輸出至所述MVB總線收發(fā)器；以及將所述MVB總線收發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)解析成所述中央處理模塊識別的數(shù)據(jù)并輸出至所述中央處理模塊； 所述MVB總線收發(fā)器，連接在所述MVB總線和所述MVB協(xié)議控制器之間，用于將所述MVB協(xié)議控制器輸出的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號并輸出至所述MVB總線；以及將所述MVB總線輸出的曼徹斯特信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸出至所述MVB協(xié)議控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制單元，其特征在于，所述MVB接口模塊還包括隔離變壓器，該隔離變壓器設(shè)置在所述MVB總線收發(fā)器和所述MVB總線之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制單元，其特征在于，所述隔離變壓器為光電耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單元，其特征在于，所述中央處理模塊包括:中央處理器、存儲器、內(nèi)存、時鐘芯片和電源管理電路；其中， 所述時鐘芯片，與所述中央處理器的時鐘端相連，用于為所述中央處理器提供實時時鐘； 所述電源管理電路，用于為所述中央處理器提供電源管理； 所述存儲器，用于存儲經(jīng)所述中央處理器處理后需存儲的數(shù)據(jù)； 所述內(nèi)存，用于為所述中央處理器調(diào)用操作系統(tǒng)或控制程序提供運行空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制單元，其特征在于，所述中央處理模塊還包括:以太網(wǎng)接口和/或RS232接口。
7.一種控制方法，其特征在于，包括: 邏輯控制步驟，實現(xiàn)步驟如下: 中央處理模塊依據(jù)預(yù)設(shè)程序或接收自MVB總線經(jīng)MVB接口模塊反轉(zhuǎn)換處理后的反饋數(shù)據(jù)信息，向MVB接口模塊輸出控制信息； MVB接口模塊接收所述中央處理模塊輸出的控制信息，對接收的控制信息進行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至所述MVB總線；以及， MVB總線數(shù)據(jù)處理步驟，實現(xiàn)步驟如下: MVB總線輸出數(shù)據(jù)信息； MVB接口模塊接收所述數(shù)據(jù)信息并對其進行反轉(zhuǎn)換處理，將反轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)信息輸出至所述中央處理模塊；所述中央處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)信息進行處理，并將處理結(jié)果經(jīng)所述MVB接口模塊的轉(zhuǎn)換處理輸出至所述MVB總線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于， 所述MVB接口模塊對接收的控制信息進行轉(zhuǎn)換處理，包括: 所述MVB協(xié)議控制器將接收到的信息打包成MVB協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)流并輸出至所述MVB總線收發(fā)器； MVB總線收發(fā)器將接收到的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成曼徹斯特信號； 所述MVB接口模塊對接收的數(shù)據(jù)信息進行反轉(zhuǎn)換處理，包括: 所述MVB總線收發(fā)器將所接收到的曼徹斯特信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并輸出至所述MVB協(xié)議控制器； 所述MVB協(xié)議控制 器將接收到的數(shù)字信號解析成所述中央處理模塊識別的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種控制單元及控制方法。所述控制單元包括中央處理模塊和用于建立所述中央處理模塊和MVB總線之間的數(shù)據(jù)通信連接的MVB接口模塊。所述中央處理模塊用于依據(jù)預(yù)設(shè)程序向MVB接口模塊輸出控制信息；以及接收MVB接口模塊輸出的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進行處理并將處理結(jié)果輸出至MVB接口模塊。MVB接口模塊用于接收中央處理模塊輸出的控制信息和/或處理結(jié)果，對接收的控制信息和/或處理結(jié)果進行轉(zhuǎn)換處理并將轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至MVB總線；以及接收MVB總線輸出的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進行反轉(zhuǎn)換處理并將反轉(zhuǎn)換處理結(jié)果輸出至中央處理模塊。本發(fā)明可直接接入采用MVB總線作為車輛總線的機車車輛中。
文檔編號G05B19/418GK103163843SQ20111041160
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者王曉鵬, 于躍, 李礫工, 寧壽輝, 杜振環(huán), 魯振山 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心