地铁车辆调试用逻辑控制器设计

第47卷第1期Vol.47No.l

铁道技术监督检验与认证

RAILWAY QUALITY CONTROL_________________INSPECTION AND CERTIFICATION 地铁车辆调试用逻辑控制器设计

邓举明「，刘嘉宇2,贾海燕'

（1.青岛地铁集团有限公司运营分公司车辆部，山东青岛266000;

2.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京100037；

3.中车四方车辆有限公司，山东青岛266111）

摘要：分别从外部接口组成和内部架构2个方面阐述地铁调试用逻辑控制器的结构：从电源、ARM 处理器外围电路、开关量输入/输出电路及通信电路4个方面阐述逻辑控制器的电子板卡主卡(或从卡)硬件电路设计，简要论述逻辑控制器电子板卡主卡(或从卡)的编程方式。控制器采用模块化设计，与外部其他控制器通过CAN通信网络连接，电路简洁，通用性强，大大降低了调试用控制器成本。

关键词：地铁动车组；逻辑控制器；CAN通信；ARM处理器

中图分类号：U270.7:TP391.8文献标识码：B文章编号：1006-9178(2019)01-0024-06

Abstract:The articles specifies the structure of logic controller used for metro vehicle debugging in terms of such two aspects as external interface composition and internal architecture.It specifies the hardware circuit design of mas­ter(slave)electric board card used for logic controllers in terms of such four aspects as power supply,peripheral circuit of ARM processors;Dl/DO circuit and communication circuit,giving a brief introduction to the program­ming mode for the master(slave)electric board card used for logic controllers.The controller adopts a modular de­sign and connects to other external controllers via the CAN communication network.The circuit is simple and strong in versatility,thus greatly lowering the controller debugging costs.

Keywords:Subway Multiple-F nit;Logic Controller;CAN Communication;ARM Processor

0引言

目前，地铁车辆调试时，需要给车辆外接输入逻辑信号。如果采用车辆专用微机，将导致成本太高；如果采用普通的微机控制器，远距离通信稳定性较差。因此，需要研发一种价格低廉、通信稳定、编程简单、使用方便的地铁车辆调试用逻辑控制器。

1逻辑控制器结构

1.1逻辑控制器外部接口组成

该逻辑控制器的外部接口由1路DC110V电源输入接口、70路开关量输入信号、40路继电器输出信号、1路RS232通信和1路CAN通信接口组成1.2逻辑控制器内部架构

该地铁车辆调试用逻辑控制器应用模块化设计理念.由1块DC/DC隔离电源模块，1块电子板R主板和4块电子板从板组成主板和从板的硬件

收稿日期：2018-10-30

作者简介：邓举明.r程师电路完全相同，仅程序不同。

每块电子板卡主板（或从板）分别具有14路开关量输入、8路继电器输出、1个RS232接口和1个CAN接口匚电子板卡主板和从板之间利用CAN通信连接，将各自采集的数据相互发送，共同完成数据采集和逻辑控制；逻辑控制器与外部控制器之间采用CAN通信，由电子板卡主卡完成地铁车辆调试用逻辑控制器内部架构如图1所示不同的地铁车辆调试用逻辑控制器之间通过CAN通信连接：该设计方案至少保证6套调试用逻辑控制器组网后可正常工作：

2逻辑控制器电子板卡主卡（或从卡）硬件电路设计

开关量信号经过光耦和排阻等转换为ARM 芯片可以承受的高电平（3.3V）和低电平信号（0）,输入给ARM芯片脉冲量输入信号经过光耦和排阻等转换为ARM芯片可承受的矩形波型号（高电平信号为3.3V，低电平信号为0）,输入给ARM芯片.ARM芯片可以根据内部程序输出低电

•24•2019仆：1月（总第387期）

铁道技术监督第47卷第1期图1地铁车辆调试用逻辑控制器内部架构

平或高电平信号，间接控制板载继电器的得电与失电，进而控制开关量的输岀ARM芯片的CAN 通信引脚与CAN收发器连接，组成CAN通信接口.ARM芯片的USART引脚与MAX3232电平转换芯片连接，组成RS232通信接口逻辑控制器内部电子板卡主板或从板硬件原理如图2所示。

降氐隔离

图2逻辑控制器内部电子板卡主板或从板硬件原理

2.1电源设计

电源电路的稳定性直接决定着控制器的稳定性，因此首先考虑电子板卡主卡（或从卡）的电源设计：该逻辑控制器内部配备一个DC/DC隔离电源模块，将地铁车辆的DC110V电源转换为与外部电源隔离的稳定的DC12V电源供给电子板卡，以防止外部干扰源进入逻辑控制器电子板卡的电源输入端设计有一个7805电源芯片.该芯片能够将DC12V电源转换为DC5V电源；再经过一个电子板卡上的一个ASM1117电源芯片，将DC5V 电源转化为DC3.3V电源.供给ARM处理器芯片：电子板卡上的板载继电器线圈由DC12V电源直接供电：2.2ARM处理器外围电路设计

2.2.1ARM处理器的选择

处理器是逻辑控制器的控制核心ARM处理器具有高性能.低功耗.低价格，可反复擦写程序.丰富的可选择芯片，广泛的第三方支持和完整的产品线等优点：目前.全球几乎所有的半导体厂家都向ARM公司购买ARM内核技术，再配上多种不同的外部设备和接口，生产各种基于ARM内核技术的处理器芯片其中，比较典型的如意大利ST公司生产的基于ARM CORTEX-M3的STM32F103C8T6芯片，该芯片内部自带CAN通信控制器，引脚数量能够满足该电子板卡设计需求且价格低廉，因而在设计地铁车辆调试用逻辑控制器

•25

•