[实用新型]基于MVB的分布式模拟量采集模块

说明书

技术领域

分布式模拟量采集模块具有MVB总线通讯接口，应用于分布式MVB总线网络控制系统和任何符合IEC61375标准的网络控制系统。该模块符合铁道行业标准TB/T 3021-2001《铁道机车车辆电子装置》。

背景技术

多功能车辆总线MVB，作为满足IEC61375-1标准的TCN列车通信网络的机车车辆内部设备互联现场总线，正在全世界范围得到越来越广泛的应用。基于MVB的分布式模拟量采集模块组态灵活方便，可以构成各种拓扑结构的网络控制系统，能够实现各种采集控制需求。这种采集模块的模拟量输入接口适用于多种标准的电压、电流和温度测量；模拟量输出接口不但能输出宽范围的电压和电流环，而且输出极性可选；模块采用全封闭机械结构和良好的接地设计。因此该模块能够适用于现场应用情况复杂、工作环境恶劣的机车网络控制系统的模拟量采集。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种基于MVB的分布式模拟量采集模块，它是一种通用设计模块，适合各种类型的铁路机车和其它网络控制系统。模块具有MVB总线通信和串口调试接口，可根据具体需要灵活配置模块数量与位置。每个模块都装置在全封闭的箱体内，达到最佳的屏蔽效果。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

一种基于MVB的分布式模拟量采集模块，包括由RS232组成的串口调试单元、基于FPGA的MVB协议控制器和MVB物理接口，其特征在于还包括MCU主控单元、模拟量输入单元，模拟量输出单元，速度信号输入单元和传感器电流或电压激励单元，其中所述的MCU主控单元由C051F040单片机构成，所述模拟量输入单元、模拟量输出单元和/或传感器电流激励单元与MCU主控单元CPU的SPI接口挂接；速度信号输入单元及串口调试单元与MCU主控单元电连接；MVB物理接口一端通过FPGA与MCU主控单元连接，另一端则挂接在MVB总线上；传感器将现场信号送入模拟量输入单元，经MCU主控单元和/或MVB物理接口上传到MVB总线上。

所述的模拟量输入单元包括差分输入级、分流电阻、多路模拟开关、仪表运放、A/D转换器和电流或电压激励，其中的分流电阻将输入的电流信号转换为电压信号；电流或电压激励给现场传感器提供电流或电压激励；通过多路模拟开关可实现多路输入通道切换，同时在板实现零点漂移和增益漂移的校正。

所述的模拟量输出单元的DAC转换器由MAX5322集成电路构成，与CPU接口SPI，其输出端与VI转换电路连接，并以电流和/或电压输出。

所述的速度信号输入单元由74HCT14集成块构成，其输入端接电阻分压网络，将接收的矩形波高电平变换成74HCT14的输出脉冲送入定时器引脚计数。

与现有技术相比较，本实用新型的优点表现在：组态灵活方便，可构成基于MVB的各种拓扑结构的网络控制系统，其模拟量输入接口，适用于多种标准的电压、电流和温度测量；模拟量输出接口，能输出宽范围的电压和电流环，且极性可选。

附图说明

本实用新型有12幅附图，其中：

图1是本实用新型的采集模块结构框图。

图2是MVB物理接口的ESD接口电路图。

图3是MVB物理接口的EMD接口电路图。

图4是模拟量输入单元的分流电阻电流电压转换电路图。

图5是模拟输入单元的仪表放大电路图。

图6是模拟输入单元的多路切换开关电路图。

图7是模拟输入单元的A/D转换器电路图。

图8是电流源输出DAC电路图。

图9是电流源输出检测电路图。

图10是模拟量输出单元的原理图。

图11是V/I电路原理图。

图12是矩形波输入接口电路示意图。

具体实施方式

如图1～图12所示。一种基于MVB的分布式模拟量采集模拟，包括由RS232组成的串口调试单元，基于FPGA的MVB协议控制器和MVB物理接口，其特征在于还包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、速度信号输入单元和传感器电流或电压激励单元，其中所述的MCU主控单元由C8051F040单片机构成，所述模拟量输入单元、模拟量输出单元和/或传感器电流激励单元与MCU主控单元CPU的SPI接口挂接；速度信号输入单元及串口调试单元与MCU主控单元电连接；MVB物理接口一端通过FPGA与MCU主控单元连接，另一端则挂接在MVB总线上；传感器将现场信号送入模拟量输入单元，经MCU主控单元处理后，发送到在MVB总线上