[发明专利]WorldFIP接口型机车用能耗记录仪

说明书

技术领域

本发明涉及机车网络控制，尤其涉及一种基于WorldFIP的标准网络通过测量电流和电压来测量电功率的机车耗能记录装置。

背景技术

目前，用于机车能耗测量记录的方法，是基于传统的控制方式，通过电压、电流传感器接收设备的电压和电流值，然后将这些测值通过硬线直连的方式送到司机室内，并与仪表相连，从而显示或记录能耗情况。由于这种方法需要将每个设备分别接入，设备越多所需的接线量越大，故使搭建的测能系统也越复杂，造成系统构成成本增加，可靠性降低，操作、维护及检修工作也相对繁琐。如今，很多机车在控制上实现了网络化，记录能耗需测量的电压电流信息，也和其他数据一样在网络上传输，这就为使用一种设备从网络上直接得到所需电流电压的相关信息，并依此计算其电功率提供了可能，从而克服了传统测量方式所带来的问题，为能耗测量开辟了一个新方向。

WorldFIP(World Factory Instrumentation Protocol)，是符合EN50170标准的一种面向工业控制的现场总线，提供现场设备和控制器以及控制器之间的数字化连接。相对于其他的国际现场总线标准，WorldFIP在技术上的特点和优势如下：

1)可靠性高。WorldFIP具有极强的抗干扰能力；能完全满足IEC关于电磁兼容性的EMC标准；支持电缆冗余，大部分协议固化在硬件上，稳定性强。

2)实时性好。生产者—消费者模式和总线仲裁器的调度方式保证了在一条总线上传递大量信息的同时，不会干扰实时变量的通信。

3)协议单一。WorldFIP现场总线不论低速还是高速，只有一套通信协议，所以不需要任何网桥或网关，低速与高速网络的衔接只用软件完成。

4)可与Internet透明连接。由于WorldFIP能分别处理实时数据和消息，满足了Internet通信与实时自动化通信互不干扰的要求。因此WorldFIP是连接总线和Internet的当然之选。

由于WorldFIP网络是国际上许多大公司采用的一种技术，使用范围广泛，而机车的能耗测量又是一项较重要的工作，因此基于WorldFIP网络的WorldFIP接口型机车用能耗记录仪既顺应发展趋势又具有很强的实用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种WorldFIP接口型机车用能耗记录仪。当WorldFIP网络应用于机车上时，几乎所有数据都是通过网络进行传输的，机车运行的电压电流等信息也不例外，它们由网络系统的主控制器发送到WorldFIP网上(此过程由网络自主完成)，所述能耗记录仪则直接从网上读取电压电流信息并进行记录。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种WorldFIP接口型机车用能耗记录仪，其特征在于：包括C8051F040构成的主控制器模块、MICROFIP构成的WorldFIP协议控制模块、由LCM12864ZK型液晶显示屏和控制键盘构成的数据显示控制单元、以及WorldFIP专用总线收发器和供电单元，所述的WorldFIP专用总线收发器通过内侧接口与WorldFIP协议控制模块的信号收发和控制引脚相连；所述的WorldFIP协议控制模块通过地址总线A0-A8和数据总线D0-D8以及读写控制线RD/WR、片选信号CS、选通信号ALE与主控制器模块相连；所述的数据显示控制单元的数据线DT0-DT7与主控模块的P3口相连，键盘控制接口与P2.0-P2.4引脚相连；所述的主控制器模块主要通过P6和P7口与WorldFIP协议控制模块通信，通过P2和P3口与数据显示控制单元交换信息；所述的供电单元将+5V电压送到WorldFIP专用总线收发器和数据显示单元的VCC引脚，将+3.3V电压送入主控模块和WorldFIP协议控制模块的电源引脚，供电单元的参考地输出GND则与板内所有GND信号相连，与正电压构成回路；WorldFIP总线上传输的信号通过WorldFIP专用总线送入到WorldFIP协议控制模块，经解码后，将数据转入主控制器，数据在主控模块内进行解析、处理、存储，最后以8位并口数据的形式发送给数据显示控制单元。

所述的WorldFIP专用总线收发器包括WorldFIP专用的总线收发芯片FIELDRIVE、接口隔离芯片FIELDTR以及具有三态输出的驱动芯片74LVC244；所述各模块通过内部总线电连接。

所述的供电单元电路包括电源转换芯片AS1117M3-3.3和MIC5207，以及隔离芯片BO505T。