GML128列车控制网络仿真平台设计与实现
2012-09-29 22:55
GML128列车控制网络仿真平台设计与实现
近几年来，国家大力发展城市轨道交通事业，随之而来的就是地铁行业的飞速发展，本文介绍了一种简单实用的地铁监控系统测试仿真平台设计方法，能够极大地减少列车监控系统整车网络联调时间，有效缩短系统开发周期。
测试系统硬件结构设计
为了能尽可能全面地仿真实际系统，采用目前广泛应用的图形编程语言LabView进行上位机编程，模拟列车的各种实际操作，如牵引、制动、开门、关门，等等，操作指令通过工控机传递到列车网络中去，然后列车网络反馈相应的状态传递回工控机，并在LabView的界面进行显示，从而达到对列车状态的实时监控。测试系统硬件结构图如图1所示，其中HMI为显示器，CCU为中央控制单元，RCU为总线转换模块，ERU为事件记录单元，IO为输入输出单元。
测试仿真系统软件设计
1.软件设计组成
本仿真系统软件设计主要包括三个部分：LabView上位机图形界面设计；IEC61131标准的MULTIPROG应用软件设计，主要是CCU、RCU及ERU三个模块的编程；Linux系统下的HMI人机界面设计。
2.软件设计的实现
（1）LabView图形界面设计
LabView上位机图形界面主要实现模拟驾驶员实际手动操作指令，如操作手柄向前向后、驾驶模式选择旋钮、按钮，等等。
除了给系统输入之外，LabView图形界面还对列车网络运行状态进行监视，从而判断列车网络输出状态是否正确。
（2）MULTIPROG应用软件设计
MVB网络中将各个端口数据定义为端口全局变量，采用周期性收发的过程数据进行通信。另外，还使用了全局变量和局部变量，变量定义规范如下。
1）端口变量名格式。P端口号_（TO）设备名|车号|设备号_端口含义。
P代表变量为端口变量，端口号为四位十进制数，代表端口变量所对应的端口。
变量中带有TO的表示变量由CCU发送到相应的设备。没有前缀TO的默认为设备发送到CCU的端口变量。
变量中车号规范：1代表A1车，2代表B1车，3代表C1车，4代表C2车，5代表B2车，6代表A2车。
对于在变量中有设备名但是没有标记车号和设备号的默认为所有此类设备。例如变量P0501_TOMDCU_Ctr，此变量的意义是发送到所有MDCU的控制信息。
例：P0501_TOMDCU_Ctr，表示发送到所有MDCU的控制数据。
2）全局变量名格式：G(M)_（TO设备名|车号|设备号）_变量含义。
G表示从端口变量读出或者写入端口变量的全局变量，GM表示全局中间变量。
变量中带有TO的表示变量由CCU发送到相应的设备。没有前缀TO的默认为设备发送到CCU的变量或者是中间的变量。
变量中车号规范：1代表A1车，2代表B1车，3代表C1车，4代表C2车，5代表B2车，6代表A2车。
例：G_HVAC11_CtrAct表示A1车第一个空调机组控制器激活。
3）局部变量名格式：V _（TO设备名|车号|设备号）_变量含义。
V表示局部变量。
变量中带有TO的表示变量由CCU发送到相应的设备。没有前缀TO的默认为设备发送到CCU的变量或者是中间的变量。
变量中车号规范：1代表A1车，2代表B1车，3代表C1车，4代表C2车，5代表B2车，6代表A2车。
下面以高速断路器闭合允许为例进行说明，高速断路器允许分两种情况：
1） 在全列车情况下，主断允许的条件为：
两单元车都允许升弓，两端升弓允许未被旁路。
2）在半列车情况下，主断允许的条件为：
本单元允许升弓，本端升弓允许未被旁路。
根据以上条件，编程如图2所示。
（3）HMI人机界面设计
HMI程序开发分为两个部分，一个部分是界面，设计界面的外观和决定使用什么样的控件来显示数据，用fluid来完成；另一个部分是处理通信数据部分，这部分处理底层数据并将数据赋给控件显示。
这种将显示界面和底层分开开发的方式，大大节省了开发显示器程序的时间，修改也非常方便，有利于显示器程序的二次开发，因为对不同的车型，很多只是通信数据不同，所以只需要修改底层部分即可，不需要完全重写所有的代码。HMI开发界面如图5所示。
系统测试方法
系统搭建完成之后，首先对系统中各个设备的通信进行测试，确保网络通信正常，然后依据电路原理对系统中的每个部件进行逻辑功能测试，完成整个系统的联合调试。
结束语
本实验仿真平台很好地运用到了广州128地铁增购项目中，在整车联调之前，最大限度地调试了TCMS系统的通信和逻辑功能，提前发现并纠正了软件中存在的很多问题，为后期装车联调提供了更高的质量保证，有效地缩短了调试周期。
