[實用新型]基于MVB的分布式模擬量采集模塊

無效

• 申請號: 200620093829.1
• 申請日: 2006-10-24
• 公開（公告）號: CN201000573Y
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 王忠福;李礫工;劉維洋;姜悅禮;馬晨普
• 申請（專利權）人: 謝步明
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G05B19/042
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 安寶貴

技術領域

分布式模擬量采集模塊具有MVB總線通訊接口，應用于分布式MVB總線網絡控制系統和任何符合IEC61375標準的網絡控制系統。該模塊符合鐵道行業標準TB/T?3021-2001《鐵道機車車輛電子裝置》。

背景技術

多功能車輛總線MVB，作為滿足IEC61375-1標準的TCN列車通信網絡的機車車輛內部設備互聯現場總線，正在全世界范圍得到越來越廣泛的應用。基于MVB的分布式模擬量采集模塊組態靈活方便，可以構成各種拓撲結構的網絡控制系統，能夠實現各種采集控制需求。這種采集模塊的模擬量輸入接口適用于多種標準的電壓、電流和溫度測量；模擬量輸出接口不但能輸出寬范圍的電壓和電流環，而且輸出極性可選；模塊采用全封閉機械結構和良好的接地設計。因此該模塊能夠適用于現場應用情況復雜、工作環境惡劣的機車網絡控制系統的模擬量采集。

發明內容

本實用新型的目的在于設計一種基于MVB的分布式模擬量采集模塊，它是一種通用設計模塊，適合各種類型的鐵路機車和其它網絡控制系統。模塊具有MVB總線通信和串口調試接口，可根據具體需要靈活配置模塊數量與位置。每個模塊都裝置在全封閉的箱體內，達到最佳的屏蔽效果。

本實用新型的技術解決方案是這樣實現的：

一種基于MVB的分布式模擬量采集模塊，包括由RS232組成的串口調試單元、基于FPGA的MVB協議控制器和MVB物理接口，其特征在于還包括MCU主控單元、模擬量輸入單元，模擬量輸出單元，速度信號輸入單元和傳感器電流或電壓激勵單元，其中所述的MCU主控單元由C051F040單片機構成，所述模擬量輸入單元、模擬量輸出單元和/或傳感器電流激勵單元與MCU主控單元CPU的SPI接口掛接；速度信號輸入單元及串口調試單元與MCU主控單元電連接；MVB物理接口一端通過FPGA與MCU主控單元連接，另一端則掛接在MVB總線上；傳感器將現場信號送入模擬量輸入單元，經MCU主控單元和/或MVB物理接口上傳到MVB總線上。

所述的模擬量輸入單元包括差分輸入級、分流電阻、多路模擬開關、儀表運放、A/D轉換器和電流或電壓激勵，其中的分流電阻將輸入的電流信號轉換為電壓信號；電流或電壓激勵給現場傳感器提供電流或電壓激勵；通過多路模擬開關可實現多路輸入通道切換，同時在板實現零點漂移和增益漂移的校正。

所述的模擬量輸出單元的DAC轉換器由MAX5322集成電路構成，與CPU接口SPI，其輸出端與VI轉換電路連接，并以電流和/或電壓輸出。

所述的速度信號輸入單元由74HCT14集成塊構成，其輸入端接電阻分壓網絡，將接收的矩形波高電平變換成74HCT14的輸出脈沖送入定時器引腳計數。

與現有技術相比較，本實用新型的優點表現在：組態靈活方便，可構成基于MVB的各種拓撲結構的網絡控制系統，其模擬量輸入接口，適用于多種標準的電壓、電流和溫度測量；模擬量輸出接口，能輸出寬范圍的電壓和電流環，且極性可選。

附圖說明

本實用新型有12幅附圖，其中：

圖1是本實用新型的采集模塊結構框圖。

圖2是MVB物理接口的ESD接口電路圖。

圖3是MVB物理接口的EMD接口電路圖。

圖4是模擬量輸入單元的分流電阻電流電壓轉換電路圖。

圖5是模擬輸入單元的儀表放大電路圖。

圖6是模擬輸入單元的多路切換開關電路圖。

圖7是模擬輸入單元的A/D轉換器電路圖。

圖8是電流源輸出DAC電路圖。

圖9是電流源輸出檢測電路圖。

圖10是模擬量輸出單元的原理圖。

圖11是V/I電路原理圖。

圖12是矩形波輸入接口電路示意圖。

具體實施方式

如圖1～圖12所示。一種基于MVB的分布式模擬量采集模擬，包括由RS232組成的串口調試單元，基于FPGA的MVB協議控制器和MVB物理接口，其特征在于還包括模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、速度信號輸入單元和傳感器電流或電壓激勵單元，其中所述的MCU主控單元由C8051F040單片機構成，所述模擬量輸入單元、模擬量輸出單元和/或傳感器電流激勵單元與MCU主控單元CPU的SPI接口掛接；速度信號輸入單元及串口調試單元與MCU主控單元電連接；MVB物理接口一端通過FPGA與MCU主控單元連接，另一端則掛接在MVB總線上；傳感器將現場信號送入模擬量輸入單元，經MCU主控單元處理后，發送到在MVB總線上