[發明專利]緊湊型擴展IO設備

有效

• 申請號: 201210158326.8
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102681463A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 崔鳳釗;張亞偉;王乾;宋曉鐘;宋春麗;吳晶;孫國斌;周揚;王善芬;夏猛
• 申請（專利權）人: 青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于高速動車組列車和城市軌道列車控制系統的擴展設備，具體的說，涉及一種管理數字量輸入輸出、模擬量輸入輸出的擴展IO設備。

背景技術

目前，單軌列車的網絡系統只是負責接收各子系統信息，因此，整車控制模式不能通過網絡發送控制命令，而只能采用硬線控制，這些指令以及單軌列車的牽引系統本身的模擬量、數字量輸入輸出數量已經遠超出了牽引控制器本身的硬件資源，因此需要在牽引系統中增加設備對IO(輸入輸出)進行擴展，以滿足控制需求。

CRH5動車組列車網絡系統中采用了一種可擴展模塊可解決以上問題，但其在推廣應用方面也存在如下缺點：(1)該模塊必須和主控制器拼湊使用，不利于遠距離控制；(2)該模塊只能作為從設備使用，不能對輸入輸出進行管理；(3)該模塊接口只能為CAN?Bus；(4)該模塊采用塑料外殼，電磁兼容性差。

發明內容

本發明針對現有列車網絡系統在控制模擬量、數字量輸入輸出過程中存在的上述不足，提供了一種體積小、使用范圍廣、可獨立使用、便于遠距離控制的緊湊式擴展IO設備，該擴展IO設備可根據輸入輸出數量需要進行靈活擴展和配置，既可作為從設備接收主系統指令，又可作為主系統獨立管理輸入輸出。

本發明的技術方案是：一種緊湊型擴展IO設備，該擴展IO設備包括外殼、設置在外殼內部的電路板、以及電源模塊，電路板由一塊帶處理器的底板和一塊帶通訊接口的小板構成，底板和小板之間通過雙排連接器連接，底板上含有電源轉化電路、數字量輸入電路、數字量輸出電路、模擬量輸入電路、模擬量輸出電路、PT100/PT1000采樣電路、CAN?Bus總線接口和一個高速FPGA微處理器芯片，數字量輸入電路、數字量輸出電路、模擬量輸入電路、模擬量輸出電路、PT100/PT1000采樣電路和CAN?Bus總線接口分別與高速FPGA微處理器芯片連接，通訊接口小板通過連接器與FPGA芯片連接。

優選的是，數字量輸入電路含有28路隔離數字量輸入，采用固態繼電器隔離形式，且輸入為可控輸入，輸入電壓為DC110V或DC24V；數字量輸出電路含有6路干式繼電器輸出，其輸出與線圈完全隔離，輸出電壓為DC110V或DC24V。

優選的是，模擬量輸入電路含有4路模擬量輸入，其中，2路模擬量輸入為隔離輸入；模擬量輸出電路含有4路模擬量輸出，其中，2路模擬量輸出為電流輸出，2路模擬量輸出為電壓輸出，輸出為電流信號時，輸出端口采用運算放大器組成恒流源電路，輸出為電壓信號時，輸出端口采用運算放大器組成恒壓源電路。

優選的是，PT100/PT1000采樣電路含有2路PT100/PT1000采樣，采用標準IC芯片，控制接口為SPI接口，可用高速FPGA微處理器芯片進行配置管理。

優選的是，底板上還含有設備地址編碼接口、設備維護及軟件下載接口、系統溫度采集電路和看門狗電路，設備地址編碼接口、設備維護及軟件下載接口、系統溫度采集電路和看門狗電路分別與高速FPGA微處理器芯片連接，設備地址編碼接口和設備維護及軟件下載接口采用DSUB型雙層連接器，看門狗電路采用插拔式雙層連接器。

優選的是，系統溫度采集電路包括電路板溫度采集和溫度傳感器采樣，用于實時讀取當前電路板表面溫度，并將此溫度通過網絡接口發送至高速FPGA微處理器芯片。

優選的是，帶有通訊接口小板可配置對外通訊接口，其可配置的通訊接口包括MVB總線接口和HDLC總線接口。

優選的是，底板上還含有總線接口電路，該總線接口電路與CAN?Bus總線接口、MVB總線接口和HDLC總線接口構成總線接口模塊。

優選的是，電源轉化電路的輸入端與電源模塊連接，該電源轉化電路包括電源轉換模塊和用于保護電路的EMC電磁兼容保護模塊，電源轉換模塊為DC110V轉DC24V、或DC24V轉DC15V，模塊功率為100W，EMC電磁兼容保護模塊包含過流保護電路、過壓保護電路、短路保護電路、EMI濾波電路、浪涌脈沖抑制電路、濾波電路和輸出濾波電路。

優選的是，外殼為采用鋁合金開模一次性成型的殼體，外殼的左右兩側安裝有具有散熱孔的堵頭；電源模塊的散熱面通過一個鋁散熱塊與外殼連接。