電力機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采集裝置，尤其是電力機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]SS4型電力機(jī)車是運(yùn)行于鐵路干線的八軸重載牽引貨運(yùn)機(jī)車。該型號(hào)機(jī)車內(nèi)部的電子裝置和傳感器電路向測量儀表提供大量關(guān)于機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)。這些信號(hào)能全面地反映機(jī)車內(nèi)部電氣電路系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的工作情況。列車操作人員要定時(shí)地記錄這些測量儀表上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為機(jī)車的性能改進(jìn)和故障隱患分析保留大量的記錄數(shù)據(jù)。但是，傳統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄，不僅無法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)跟蹤記錄，而且不利于大量數(shù)據(jù)的處理和分析。
[0003]機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求能夠?qū)崟r(shí)采集機(jī)車內(nèi)電子裝置和傳感器電路提供的反映機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)的電信號(hào)，并存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)，以及實(shí)時(shí)地顯示采集的數(shù)據(jù)信息，與機(jī)車內(nèi)的測量儀表進(jìn)行比較，確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高效性和實(shí)用性.該系統(tǒng)有利于及時(shí)診斷機(jī)車故障并提前預(yù)警，同時(shí)存儲(chǔ)大量的運(yùn)行狀態(tài)信息，便于數(shù)據(jù)處理和分析，對(duì)機(jī)車的改進(jìn)可提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)依據(jù).因而設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷，提供一種電力機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是:
[0006]電力機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由信號(hào)采集處理電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，數(shù)據(jù)顯示電路組成，各電路之間由串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，信號(hào)采集處理電路設(shè)置在機(jī)車的電子柜內(nèi)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路設(shè)置在機(jī)車的數(shù)據(jù)箱內(nèi)，數(shù)據(jù)顯示電路設(shè)置在機(jī)車駕駛室內(nèi)；信號(hào)采集處理電路包括模擬信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理，A / D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集和串行通信五部分電路，模擬信號(hào)處理電路采用LM124，A / D轉(zhuǎn)換芯片選用TLC1543，數(shù)字信號(hào)處理電路包括ISP1032,數(shù)字信號(hào)處理電路與A/D轉(zhuǎn)換器連接至微控制器，串行通信電路采用半雙工通信芯片 MAX485。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:該SS4電力機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，完全適應(yīng)電力機(jī)車內(nèi)強(qiáng)電磁場的工作環(huán)境，能夠較為準(zhǔn)確地進(jìn)行機(jī)車狀態(tài)信息的采集處理，記錄的狀態(tài)數(shù)據(jù)為機(jī)車的故障診斷提供有效的依據(jù)。
【附圖說明】
[0008]圖1是SS4機(jī)車頭內(nèi)各電路空間分布示意圖；
[0009]圖2是信號(hào)采集處理電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖3是數(shù)字信號(hào)處理電路電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 電力機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由信號(hào)采集處理電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，數(shù)據(jù)顯示電路組成.每個(gè)單元是相對(duì)獨(dú)立的模塊，模塊之間由數(shù)據(jù)通信來聯(lián)系。機(jī)車的電子柜中匯總了列車運(yùn)行狀態(tài)的電信號(hào).這些信號(hào)反映了電力機(jī)車運(yùn)行過程中拖動(dòng)電機(jī)電流大小，機(jī)車運(yùn)行速度，勵(lì)磁電流大小，牽引和制動(dòng)信號(hào)，內(nèi)部直流電源的電壓大小，機(jī)車頭四部拖動(dòng)電機(jī)主電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖有無等狀態(tài)信息。信號(hào)采集處理電路放置在電子柜中，需要采集多達(dá)上百路的信號(hào)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路位于規(guī)定的數(shù)據(jù)箱中，要求記錄列車全程運(yùn)行中的狀態(tài)數(shù)據(jù)并能轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)至分析人員的計(jì)算機(jī)內(nèi).設(shè)計(jì)要求整個(gè)系統(tǒng)每一秒鐘采樣一次。列車全程運(yùn)行的平均時(shí)間至少要達(dá)到24個(gè)小時(shí)，為滿足數(shù)據(jù)記錄的要求，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元要具備大容量的存儲(chǔ)能力。此外，為防止因系統(tǒng)斷電而導(dǎo)致記錄數(shù)據(jù)的丟失，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器要求能支持掉電保存，數(shù)據(jù)顯示單元放置在駕駛室中，為列車操作人員實(shí)時(shí)提供列車運(yùn)行狀態(tài)信息，采用大屏幕的液晶顯示，并且可以進(jìn)行信息查詢。各電路之間的空間分布如圖1示，模塊之間的距離均超過6米，電路之間的通信要求適應(yīng)較長的距離，并能夠?qū)C(jī)車內(nèi)的強(qiáng)電場和強(qiáng)磁場有抗干擾性，故選用串行通信方式。
[0012]對(duì)電子柜內(nèi)提供的電信號(hào)進(jìn)行采集前，首先要進(jìn)行信號(hào)的處理.電子柜提供的電信號(hào)總體上分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，由相應(yīng)的模擬信號(hào)處理電路和數(shù)字信號(hào)處理電路分別處理。信號(hào)采集處理電路劃分為模擬信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理，A / D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集和串行通信五個(gè)部分，如圖2示。模擬信號(hào)包括直流電平信號(hào)和交流電壓信號(hào).直流電平信號(hào)有不同的信號(hào)范圍。信號(hào)處理的目的是將這些信號(hào)范圍不同的直流電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成O?5V范圍內(nèi)的信號(hào)，供A / D轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行采樣。直流電平信號(hào)的處理主要是將信號(hào)進(jìn)行同相比例放大或反相比例放大，用來轉(zhuǎn)換信號(hào)的范圍，使輸出信號(hào)在A / D轉(zhuǎn)換電路允許的輸入范圍內(nèi)。對(duì)于輸入信號(hào)在OV以上并且范圍超過5V的信號(hào)，僅用電阻分壓或使用精密的滑動(dòng)變阻器也可以調(diào)整信號(hào)范圍，但是由于AD采樣芯片的輸入阻抗一般不大，要求輸入信號(hào)的阻抗低。在采用電阻分壓后，再增加一級(jí)電壓跟隨器，利用運(yùn)算放大器是高輸入阻抗，低輸出阻抗的特點(diǎn)，即可滿足信號(hào)轉(zhuǎn)換的要求。
[0013]交流電壓信號(hào)的有效值與機(jī)車內(nèi)某些狀態(tài)信息存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系，采集交流電壓信號(hào)的實(shí)質(zhì)是采集交流信號(hào)的有效值，交流信號(hào)的處理，就要將其轉(zhuǎn)換成直流電平信號(hào)，并使交流信號(hào)的有效值與轉(zhuǎn)換后的直流電平信號(hào)相對(duì)應(yīng)。處理交流信號(hào)的電路很多，最基本的原理是整流、濾波，采用由運(yùn)算放大器構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路即可實(shí)現(xiàn)功能?？紤]到系統(tǒng)工作在電場磁場擾動(dòng)比較大的電力機(jī)車上，模擬信號(hào)處理電路中運(yùn)放選用了軍用級(jí)運(yùn)放LM124.此夕卜，A / D轉(zhuǎn)換芯片選用TLC1543，有串行控制口和11路模擬通道，較高的轉(zhuǎn)換速率(轉(zhuǎn)換周期20Us)，芯片的采樣保持功能是自動(dòng)的。
[0014]根據(jù)電路的數(shù)量及功能，選用Lattice的ISP1032實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理電路的部分功能。數(shù)字信號(hào)處理電路實(shí)現(xiàn)功能框圖如圖3示，虛線內(nèi)部功能電路由ISP1032實(shí)現(xiàn)。串行通信電路可以選用內(nèi)部含隔離電路的485通信芯片如MAX1480，也可以選用基于485通信標(biāo)準(zhǔn)的半雙工通信芯片MAX485。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電力機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:由信號(hào)采集處理電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，數(shù)據(jù)顯示電路組成，各電路之間由串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，信號(hào)采集處理電路設(shè)置在機(jī)車的電子柜內(nèi)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路設(shè)置在機(jī)車的數(shù)據(jù)箱內(nèi)，數(shù)據(jù)顯示電路設(shè)置在機(jī)車駕駛室內(nèi)；信號(hào)采集處理電路包括模擬信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理，A / D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集和串行通信五部分電路，模擬信號(hào)處理電路采用LM124，A / D轉(zhuǎn)換芯片選用TLC1543，數(shù)字信號(hào)處理電路包括ISP1032，數(shù)字信號(hào)處理電路與A/D轉(zhuǎn)換器連接至微控制器，串行通信電路采用半雙工通信芯片MAX485。
【專利摘要】電力機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由信號(hào)采集處理電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，數(shù)據(jù)顯示電路組成，各電路之間由串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，信號(hào)采集處理電路設(shè)置在機(jī)車的電子柜內(nèi)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路設(shè)置在機(jī)車的數(shù)據(jù)箱內(nèi)，數(shù)據(jù)顯示電路設(shè)置在機(jī)車駕駛室內(nèi)；信號(hào)采集處理電路包括模擬信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理，A／D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集和串行通信五部分電路，模擬信號(hào)處理電路采用LMl24，A／D轉(zhuǎn)換芯片選用TLC1543，數(shù)字信號(hào)處理電路包括ISPl032，數(shù)字信號(hào)處理電路與A/D轉(zhuǎn)換器連接至微控制器，串行通信電路采用半雙工通信芯片MAX485。該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，能夠較為準(zhǔn)確地進(jìn)行機(jī)車狀態(tài)信息的采集處理。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號(hào)】CN104635560
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310568129
【發(fā)明人】譚順川, 張麗薇
【申請(qǐng)人】成都億友科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月14日