HXD3C型电力机车主控制单元的设计与实现
发布时间：2022-09-29 12:23
随着我国铁路发展进入新纪元,电力机车已经基本实现国产化,对HXD3C型电力机车的车体以及各电气设备的制造技术已相对成熟,但是作为关键性部件的主控制单元MCC（Main Control Center）,只能进行生产制造和故障检修,并不具备研发、创新的能力。机车网络控制系统是HXD3C型电力机车的重要组成部分,运行状态关系着行车的安全与稳定。主控制单元MCC作为机车网络控制系统的控制核心,具有控制、监测等功能,对机车网络控制系统的性能起到了决定性作用。因此,研制具有自主知识产权的主控制单元MCC是全面实现HXD3C型电力机车全面国产化进程中的关键。本课题主要工作内容如下:（1）简要分析机车网络控制系统中常用的几种现场总线基础之上,对HXD3C型电力机车网络控制系统的系统结构及特点、组成及功能进行了探讨,并深入研究了 CAN、I2C和CPCI总线的构成及原理,为后续主控制单元MCC的硬件设计奠定了基础。（2）通过对主控制单元MCC的功能、对外接口和硬件分析,将其划分为五个功能模块,完成硬件平台设计;分析STPC Atlas作为主处理器的原因,并对其控制子板的参数进行配置;完成数字输入子板、模...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 电力机车网络控制技术的发展
1.3 论文的主要工作与内容
1.4 论文的结构安排
本章小结
第二章 机车网络控制系统与总线技术
2.1 机车网络控制系统现场总线
2.2 HXD3C型电力机车网络控制系统
2.2.1 系统结构及特点
2.2.2 主要组成及其功能
2.2.3 TCMS
2.3 通信总线
2.3.1 CAN总线
2.3.2 I2C总线
2.3.3 CPCI总线
本章小结
第三章 主控单元硬件平台设计
3.1 主控制单元硬件平台分析
3.1.1 功能分析
3.1.2 信号分析
3.1.3 硬件分析
3.1.4 总体架构
3.2 主控制单元硬件平台总体设计
3.3 控制子板
3.4 微处理器外围电路
3.4.1 CAN总线驱动器
3.4.2 维护总线
3.4.3 子板物理地址
3.4.4 子板类型码识别
3.4.5 电子标签
3.4.6 温度传感器
3.5 模拟频率输入子板
3.5.1 频率信号调理电路
3.5.2 模拟信号调理电路
3.6 数字输入子板
3.6.1 信号调理电路
3.6.2 电流隔离电路
3.6.3 并串变换电路
本章小结
第四章 主控制单元软件平台
4.1 嵌入式实时操作系统QNX
4.1.1 体系结构
4.1.2 优先级及调度策略
4.1.3 系统特点
4.1.4 开发环境
4.2 主控制单元软件平台的镜像文件封装与移植
4.2.1 QNX系统镜像启动流程
4.2.2 Bootloader的移植
4.2.3 QNX的镜像文件封装与移植
4.3 主控制单元硬件驱动设计
4.3.1 硬件资源的自动配置
4.3.2 硬件资源的访问
4.3.3 硬件设备驱动程序
4.3.4 主控制单元驱动设计举例
本章小结
第五章 主控制单元程序和人机界面的设计与实现
5.1 主控制单元程序任务设计
5.1.1 主控制单元的程序分析
5.1.2 主控制单元程序任务设计
5.1.3 主控制单元程序主任务流程
5.2 HXD3C型机车网络控制系统测试平台人机界面设计
5.2.1 人机界面设计基本原则
5.2.2 人机界面设计
5.2.3 人机界面开发环境
5.2.4 人机界面相关程序
5.3 微机显示屏选型
5.4 测试平台搭建
5.5 测试结果分析
5.5.1 正常状态测试结果及分析
5.5.2 故障状态测试结果及分析
本章小结
总结
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]HXD3C型机车辅助变流器故障分析及改进[J]. 赵兵兵. 铁道机车与动车. 2019(03)
[2]创新机车验收工作机制的探索和实践[J]. 吴传鸽. 上海铁道科技. 2017(03)
[3]基于Qt跨平台的车载人机界面设计[J]. 李科,岳林,惠子南,蔡晨. 铁道标准设计. 2017(09)
[4]基于CAN总线的雷达网络测试系统的研究[J]. 王琼,刘嗣勤. 电脑与电信. 2017(07)
[5]基于FPGA的AT24C08驱动设计[J]. 郭震,冯梦丹. 微处理机. 2017(02)
[6]基于交换以太网的HXD3型机车网络重联控制系统研究[J]. 张琼洁,马金法. 信息记录材料. 2017(01)
[7]设备驱动程序可靠性和正确性保障方法与技术研究进展[J]. 张一帆,黄超,欧建生,汤恩义,陈鑫. 软件学报. 2015(02)
[8]UI设计对于消除认知摩擦的作用[J]. 刘宣慧. 科技视界. 2015(01)
[9]中国十大城市群集聚力的比较研究[J]. 曾鹏,蒋翠云. 中国科技论坛. 2014(05)
[10]基于镜像的在线文件系统检查工具的研究与实现[J]. 王雅楠,陈香兰,代栋,孙明明,周学海. 计算机系统应用. 2013(08)
硕士论文
[1]HXN3型内燃机车牵引控制系统研究[D]. 王亚峰.北京交通大学 2015
[2]UIC网关初运行和过程数据编组的设计与实现[D]. 陈野翔.北京交通大学 2015
[3]机车网络控制系统主处理单元的研究与实现[D]. 孙傲楠.大连理工大学 2014
[4]基于Qt的跨平台软件设计及应用[D]. 李春虎.电子科技大学 2011
[5]基于QNX的无人直升机飞行控制软件开发[D]. 姜广山.南京航空航天大学 2011
[6]基于MVB总线的动车组网络控制的设计与实现[D]. 张永美.大连交通大学 2010
[7]基于WorldFIP现场总线的车载显示屏系统的研究[D]. 顾炯炯.北京交通大学 2008
[8]MVB网络接口单元的研究与FPGA实现[D]. 陈艳子.湖南科技大学 2008
[9]机车综合无线通信平台主控单元的设计[D]. 李憬然.北京交通大学 2008
本文编号：3682584
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 电力机车网络控制技术的发展
1.3 论文的主要工作与内容
1.4 论文的结构安排
本章小结
第二章 机车网络控制系统与总线技术
2.1 机车网络控制系统现场总线
2.2 HXD3C型电力机车网络控制系统
2.2.1 系统结构及特点
2.2.2 主要组成及其功能
2.2.3 TCMS
2.3 通信总线
2.3.1 CAN总线
2.3.2 I2C总线
2.3.3 CPCI总线
本章小结
第三章 主控单元硬件平台设计
3.1 主控制单元硬件平台分析
3.1.1 功能分析
3.1.2 信号分析
3.1.3 硬件分析
3.1.4 总体架构
3.2 主控制单元硬件平台总体设计
3.3 控制子板
3.4 微处理器外围电路
3.4.1 CAN总线驱动器
3.4.2 维护总线
3.4.3 子板物理地址
3.4.4 子板类型码识别
3.4.5 电子标签
3.4.6 温度传感器
3.5 模拟频率输入子板
3.5.1 频率信号调理电路
3.5.2 模拟信号调理电路
3.6 数字输入子板
3.6.1 信号调理电路
3.6.2 电流隔离电路
3.6.3 并串变换电路
本章小结
第四章 主控制单元软件平台
4.1 嵌入式实时操作系统QNX
4.1.1 体系结构
4.1.2 优先级及调度策略
4.1.3 系统特点
4.1.4 开发环境
4.2 主控制单元软件平台的镜像文件封装与移植
4.2.1 QNX系统镜像启动流程
4.2.2 Bootloader的移植
4.2.3 QNX的镜像文件封装与移植
4.3 主控制单元硬件驱动设计
4.3.1 硬件资源的自动配置
4.3.2 硬件资源的访问
4.3.3 硬件设备驱动程序
4.3.4 主控制单元驱动设计举例
本章小结
第五章 主控制单元程序和人机界面的设计与实现
5.1 主控制单元程序任务设计
5.1.1 主控制单元的程序分析
5.1.2 主控制单元程序任务设计
5.1.3 主控制单元程序主任务流程
5.2 HXD3C型机车网络控制系统测试平台人机界面设计
5.2.1 人机界面设计基本原则
5.2.2 人机界面设计
5.2.3 人机界面开发环境
5.2.4 人机界面相关程序
5.3 微机显示屏选型
5.4 测试平台搭建
5.5 测试结果分析
5.5.1 正常状态测试结果及分析
5.5.2 故障状态测试结果及分析
本章小结
总结
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]HXD3C型机车辅助变流器故障分析及改进[J]. 赵兵兵. 铁道机车与动车. 2019(03)
[2]创新机车验收工作机制的探索和实践[J]. 吴传鸽. 上海铁道科技. 2017(03)
[3]基于Qt跨平台的车载人机界面设计[J]. 李科,岳林,惠子南,蔡晨. 铁道标准设计. 2017(09)
[4]基于CAN总线的雷达网络测试系统的研究[J]. 王琼,刘嗣勤. 电脑与电信. 2017(07)
[5]基于FPGA的AT24C08驱动设计[J]. 郭震,冯梦丹. 微处理机. 2017(02)
[6]基于交换以太网的HXD3型机车网络重联控制系统研究[J]. 张琼洁,马金法. 信息记录材料. 2017(01)
[7]设备驱动程序可靠性和正确性保障方法与技术研究进展[J]. 张一帆,黄超,欧建生,汤恩义,陈鑫. 软件学报. 2015(02)
[8]UI设计对于消除认知摩擦的作用[J]. 刘宣慧. 科技视界. 2015(01)
[9]中国十大城市群集聚力的比较研究[J]. 曾鹏,蒋翠云. 中国科技论坛. 2014(05)
[10]基于镜像的在线文件系统检查工具的研究与实现[J]. 王雅楠,陈香兰,代栋,孙明明,周学海. 计算机系统应用. 2013(08)
硕士论文
[1]HXN3型内燃机车牵引控制系统研究[D]. 王亚峰.北京交通大学 2015
[2]UIC网关初运行和过程数据编组的设计与实现[D]. 陈野翔.北京交通大学 2015
[3]机车网络控制系统主处理单元的研究与实现[D]. 孙傲楠.大连理工大学 2014
[4]基于Qt的跨平台软件设计及应用[D]. 李春虎.电子科技大学 2011
[5]基于QNX的无人直升机飞行控制软件开发[D]. 姜广山.南京航空航天大学 2011
[6]基于MVB总线的动车组网络控制的设计与实现[D]. 张永美.大连交通大学 2010
[7]基于WorldFIP现场总线的车载显示屏系统的研究[D]. 顾炯炯.北京交通大学 2008
[8]MVB网络接口单元的研究与FPGA实现[D]. 陈艳子.湖南科技大学 2008
[9]机车综合无线通信平台主控单元的设计[D]. 李憬然.北京交通大学 2008
本文编号：3682584
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