一种基于TCN的运煤列车通信网络控制设计-故障诊断.docx

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一种基于TCN的运煤列车通信网络控制设计

故障诊断

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论文导读:：列车通信网络组成。机车网络控制平台的设计方案。完成对各个设备的运行控制和故障诊断。

论文关键词：通信网络，TCN，网络控制，故障诊断

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1列车通信网络组成

通常列车通信网络包含两级总线，列车总线WTB和车辆总线MVB，各段MVB总线通过网关连接到列车总线WTB上。车厢设备是通信网上各种信息的发源地，也是服务命令的执行机构。车辆总线连接各个车厢设备。周期性地广播用于牵引和列车控制的时间严格的过程数据。车辆总线在机车、车辆或正常操作期间不分开的车厢组中是标准数据的传送载体。它既提供可编程设备之间的互连，也提供可编程设备与其传感器和执行机构之间的互连。列车总线由各个车厢内固定安装的通信电缆通过车厢之间的连接电缆而构成。列车总线上连接的设备称为节点。每个车厢中可能有一个以上的节点。节点可以不连接车厢总线，也可以连接几个车辆总线论文开题报告。列车总线节点可作为列车总线和车厢总线之间的网关。

MVB（MultifunctionVehicleBus）是特定用于连接同一车厢或不同车厢的标准设备到列车通信网络的车辆总线。它既提供了可编程设备之间的互连，也提供可编程设备与其传感器和执行机构之间的互连。

2机车网络控制平台的设计方案

2．1设计思路

由于列车上的设备具有分散地特点，各个设备是分散在各个编组的机车车辆中，要使分布于列车中各车辆的设备协调工作，就必须借助于一个分布式的计算机控制系统，即列车通信网络来实现。本网络控制实验平台正是在这一实际背景下产生的，其基本设计思路如下：我们将两台PC机分别模拟为Labview局域网通信中的客户机和服务器。其中，PC机2作为客户端，利用Labview软件设计监控界面故障诊断，来模拟列车上设备（如：门控制单元DOOR、空调控制单元HVAC）的运行和故障状态，并利用Labview的TCP/IP节点将各个状态信号打包通过以太网发送给PC机1；PC机1作为服务器端，被模拟成中央控制单元（CCU）负责接收门和空调的设备信息，对接受到的信号进行解析，并通过仿真接口工具包SIT与Matlab/Simulink控制仿真模型进行数据交互，完成对各个设备的运行控制和故障诊断，并将仿真结果发送给各监控界面进行显示。

2．2控制系统仿真工具MATLAB/Simulink

Simulink是Matlab软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与Matlab语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。模型化图形输入是指Simulink提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。NI公司推出的LabVIEW语言是一种优秀的面向对象的图形化编程语言，使用图标代替文本代码创建应用程序，拥有大量与其他应用程序通信的VI库。它将软件和不同的测量仪器硬件及计算机集成在一起，建立虚拟系统,以形成用户自定义的解决方案,设计方便灵活而且开发周期短，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。

2.3仿真SIT的应用

LabVIEWSIT能够将MathWorks公司的MATLAB/Simulink软件与LabVIEW进行无缝的集成。它可以自动地产生与Simulink模型接口的LabVIEW代码。利用LabVIEWSimulationInterfaceToolkit将LabVIEW与MATLAB/Simulink软件集成将具备快速构建有很好的可视性、人机界面逼真度高的仿真系统能力。

SIT工具包安装成功之后，在Matlab软件的Matlab/SimulinkLibraryBrowser窗口中的NISITBlocks库函数中将会出现如图所示的三个模块：SignalProbe、SITInt1和SITOut1。其中，SignalProbe作为Labview与Simulink的接口模块，起着连接纽带的作用。同时，Labview软件工具栏中的Tool下拉菜单中，将会出现SITConnectionManager这一选项，此时表示SIT工具包已与Labview接口成功。SIT工具包的使用方法主要分为如下三个步骤：(1)在Matlab/simulink中创建控制系统仿真模型.(2)创建Labview图形化的的用户界面为了使仿真过程更直观、生动，需要在LabVIEW环境下创建LabVIEW图形化的仿真用户界面。它应该包含系统的输入参数和需要观测的信号。(3)构建