机车网络控制基础课件：列车通信网络概述

机车网络控制

复习：数据编码与传输(二）第二节信道编码技术一、信道编码基本原理差错控制的基本概念基本方式基本原理码重和码距的概念信道编码的分类二、奇偶校验码奇偶校验码水平奇偶校验码二维奇偶校验码本节主要内容：列车通信网络标准第一节列车通信网络概述

第二节列车通信网络TCN△一、TCN的内容及适用范围二、TCN的网络拓扑结构三、TCN的网络体系结构四、MVB总线五、WTB总线1.列车运行速度提高的需要动车组采用动力分散编组，其牵引、制动电器分散布置在多个车辆，但其动作要与控制指令保持一致2.控制项目增多的需要实现各动力车的重联控制实现全列车所有由计算机控制的单元联网通信和资源共享实现全列车的牵引控制、制动控制、门控制、空调控制及轴温检测等功能实现全列车的自检及故障诊断决策全列车设备状态信息、运行信息的显示。为旅客提供信息服务。一、应用列车通信网络的必要性第一节列车通信网络概述

列车通信网络是一个安装在列车上的计算机局域网络系统，负责对整列车各部分信息的采集与传递，对整列车进行控制、监测、故障诊断以及为旅客提供信息服务。二、列车通信网络的定义三、列车通信网络的特点工作环境恶劣，可靠性要求高实时性要求高（时间的准确性、传递的快速性）网络节点的自动配置（列车总线）四、常见列车通信网络标准1.TCN网络TCN标准对列车通信网络的总体结构、连接各车辆的列车总线、连接车辆内部各智能设备的车辆总线及过程数据等内容进行了详细的规定。四、常见列车通信网络标准2.现场总线（特点）线状（总线、菊花链型）、星型、树型以线状结构为多四、常见列车通信网络标准2.现场总线（网状结构）五、列车通信网络的发展趋势1.相互竞争2.相互兼容3.异军突起第二节列车通信网络TCN

TCN（列车通信网络）于1999年6月正式成为国际标准，即IEC61735。该标准对列车通信网络的总体结构、连接各车辆的列车总线、连接车辆内部各智能设备的车辆总线及过程数据等内容进行了详细的规定。

TCN（列车通信网络）将列车上的智能设备连接起来，完成下述功能：列车牵引及车辆控制（如车门、车灯等的远程控制）；远程诊断及维护；旅客信息及舒适性；第二节列车通信网络TCN

第二节列车通信网络TCN

一、TCN的内容及适用范围序号标准号内容1IEC61375-1-2012通用架构2-1IEC61375-2-1-2012列车总线（WTB）2-2IEC61375-2-2-2012列车总线的一致性测试3-1IEC61375-3-1-2012多功能车辆总线（MVB）3-2IEC61375-3-2-2012多功能车辆总线的一致性测试3-3IEC61375-3-3V2012CANopen构成网络（CCN）一、TCN的内容及适用范围该标准适用于开放式列车的数据通信，它包括开放式列车的车辆与车辆间的数据通信及开放式列车中某一车辆内的数据通信。如果供应商与用户协商同意，本标准也可适用于闭式列车及多单元动车。二、TCN的网络拓扑结构列车总线连接不同车辆（单元）中的网络结点（即网关），实现列车编组中各个车辆之间的信息交换；车辆总线连接同一车厢或固定车组内部各种可编程终端装置，实现了一个车辆（或一个固定编组）内部各设备的信息交换。二、TCN的网络拓扑结构从控制结构及控制器实时性要求角度来看，TCN网络形成了三级控制结构，即列车控制极、车辆控制极和传动控制极。传动极总线控制是指在车辆总线下扩展的第3级总线，如连接传感器的总线或连接执行单元的控制总线，它们可作为车辆总线的设备连接到车辆总线上。三、TCN的网络体系结构三、TCN的网络体系结构WTBMVB组态根据列车编组在线自动组态总线成员事先确定介质双绞线总线母板，双绞线,光纤设计长度860m20m(无隔离),200m(有隔离),2000m（光纤）数据速率1.0Mbps1.5Mbps编码曼彻斯特码+分界符曼彻斯特码+分界符帧长度最大1024位最大256位帕格式HDLCTC57支持设备最多32个节点最多4096个节点地址相对的，在组态时在线分配事先确定基本周期25ms最小1ms

※WTB和MVB的基本特点

※WTB和MVB的基本特点WTBMVB冗余物理层双份冗余总线管理总线由一个主设备控制，支持总线主设备冗余介质访问周期性的过程数据，偶发的消息数据，随机的监管数据协议分布式数据库（过程数据）网络层、传输层和会话层协议（消息数据）统一的数据类型应用接口过程变量（过程数据），远程调用处理（消息数据）四.多功能车辆总线MVBMVB是将位于同一车辆，或不可分割的多个车辆中的标准设备连接到列车通信网络上的车辆总线。它提供了两种连接：一是可编程设备之间的互联，二是将这些设备与它们的传感器和执行机构互联。MVB亦能用作正常运行中闭式列车的列车总线。•车辆总线支持距离２００m以内的设备；•车辆总线至少能支持２５６个设备；•车辆总线在最不利情况下，响应时间小于１６ms。四.多功能车辆总线MVB1.MVB传输介质MVB提供三种物理介质，工作速率相同。标准的RS-485收发器，距离20m，最多连接32个设备；（电气短距离介质ESD）IEC61158-2规定的变压器及电气隔离收发器，采用屏蔽双绞线，距离200m，最多32个设备；（电气中距离介质EMD）光纤，距离2000m，点对点连接或星形连接。（光纤介质）MVB上连接的设备都有一总线控制器，设备通过它来控制总线访问。MVB采用曼彻斯特编码，每一数据位码元中间都有跳变，从高到低的跳变（负跳变）表示‘1’，正跳变则表示‘0’。1.MVB传输介质图中展示了设备间采用星型耦合器、插件箱内采用电气总线的典型组态。一个MVB结构应该包括一个或多个总线段，总线段可由上述的三种介质构成。各总线段必须经由耦合器相互连接，采用连接不同介质的中继器，或将光纤汇人总线的星形耦合器。2.MVB设备0类——简单设备，不参与数据交换（如中继器）；1类——不带本地智能的简单设备，不能交换消息，只能交换过程数据和设备状态；2类——带本地智能，但用户不能编程，可交换消息；3类——智能设备，用户可编程，能交换消息（如PLC）；4类——复杂设备，可用作总线管理器；5类——复杂设备，可用作网关和总线管理器。绞线式列车总线（WTB）的初衷是为互连车辆设计的串行数据通信总线，不排斥用于其它场合。五.绞式列车总线WTB拓扑构成总线的电缆节链接介质屏蔽双绞线，120Ω长度采用规定的电缆,860m,32节点。更长的距离、更多的节点（多至62个）也是可能的。物理冗余双线物理介质信号表示帧头16～32位的曼彻斯特编码信号数据速率1.0Mbit/s寻址单播(由初运行分配的6位位置地址)广播帧尺寸有效数据:每个HDLC帧4～132个八位位组完整性每帧16位帧校验序列、帧尺寸管理及曼彻斯特编码五.绞式列车总线WTB介质分配由一个总线主分配通信周期性地（周期为25ms）,（对过程数据）偶发性地（对消息数据和监视数据）主权通过初运行每个节点都可成为总线主--根据应用命令—根据初始化或故障后的竞争总线主冗余初运行后总线主权转移到其它节点链路层服务过程数据：源寻址的变量广播消息数据：数据报文监视数据：总线监视链路层管理链路管理接口可选项清洁连接器的线路加电清除电路五.绞式列车总线WTB列车节点直接或通过扩展电缆连到主干电缆上。1.WTB网络拓扑五.绞式列车总线WTB当列车的组成改变时，特别是每次车车辆连挂或解挂时，总线主要重新组态总线，这个过程叫做列车初运行。在初运行时，所有节点接收到一个唯一的标识它们在列车中的位置的地址,节点还必须能确定列车的定向，以便区分左右，例如门控制。在初运行结束时，所有节点都知道新的构形，并且总线进入常规操作。2.WTB列车初运行在初运行过程中，节点和电缆段从电气上连接起来，形成一条两端都有终端连接器的单一总线。初始时，如果一个节点未被命名，它的介质连接装置便通过打开总线开关，同时在与之相连的每段的末端插入一个终端连接器的方法，把总线断开。介质连接装置的两个信道监听总线，每个信道监听一个方向。一个没命名的从设备不能发送帧。2.WTB列车初运行2.WTB列车初运行2.WTB列车初运行持续这一交换直到这一方向上的所有节点都被命名。尽管导向车厢可能是推式车厢，这种情况