列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析及故障排除專業(yè)系軌道交通系班級城軌車輛111班學(xué)生姓名趙蒙指導(dǎo)老師陶艷完畢日期畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課題名稱：城軌車輛電力牽引交流傳動控制系統(tǒng)的分析及故障排除二、指導(dǎo)老師：陶燕三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與規(guī)定：1、課題概述:隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力牽引交流傳動系統(tǒng)逐步替代了早期的直流牽引傳動系統(tǒng)，在軌道交通領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為鐵路實(shí)現(xiàn)高速和重載運(yùn)輸?shù)奈ㄒ贿x擇和重要發(fā)展方向。而交流傳動控制系統(tǒng)是交傳機(jī)車和電動車組的核心部件，是列車運(yùn)行的神經(jīng)中樞系統(tǒng)。分析該系統(tǒng)的工作原理，掌握常見故障的解決辦法有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題重要分析電力牽引交流傳動控制系統(tǒng)的構(gòu)成構(gòu)造及各構(gòu)成部件的重要功效原理，以及常見的交流傳動控制技術(shù)；分析系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象及應(yīng)急解決辦法。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容與規(guī)定：（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題下設(shè)3個子課題：CRH動車組交流傳動控制系統(tǒng)的分析及故障排除HXD交傳機(jī)車傳動控制系統(tǒng)的分析及故障排除城軌車輛交流傳動控制系統(tǒng)的分析及故障排除每個子課題設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容可涉及：a.電力牽引交流傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析b.電力牽引交流傳動控制系統(tǒng)的構(gòu)成構(gòu)造分析c.電力牽引交流傳動控制系統(tǒng)重要構(gòu)成部件功效和原理分析d.多個交流傳動控制技術(shù)的對比和分析e.電力牽引交流傳動控制系統(tǒng)的常見故障排除f.結(jié)論（2）規(guī)定a.通過檢索文獻(xiàn)或其它方式，進(jìn)一步理解設(shè)計(jì)內(nèi)容所需要的多個信息；b.能夠靈活運(yùn)用《電力電子技術(shù)》、《交流調(diào)速技術(shù)》、《CRH動車組》《HXD型電力機(jī)車》等基礎(chǔ)和專業(yè)課程的知識來分析電力機(jī)車交流傳動控制系統(tǒng)。c.規(guī)定學(xué)生有一定的電力電子，軌道交通專業(yè)基礎(chǔ)。四、設(shè)計(jì)參考書《當(dāng)代變流技術(shù)與電氣傳動》《電力牽引交流傳動與控制》《CRH2動車組》、《CRH3動車組》《HXD1型電力機(jī)車》《HXD2型電力機(jī)車》《HXD3型電力機(jī)車》五、設(shè)計(jì)闡明書內(nèi)容封面目錄內(nèi)容摘要(200-400字左右，中英文)引言正文（設(shè)計(jì)方案比較與選擇，設(shè)計(jì)方案原理、分析、論證，設(shè)計(jì)成果的闡明及特點(diǎn)）結(jié)束語附錄(參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等)六、設(shè)計(jì)進(jìn)程安排第1周：資料準(zhǔn)備與借閱，理解課題思路。第2-3周：設(shè)計(jì)規(guī)定闡明及課題內(nèi)容輔導(dǎo)。第4－7周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，完畢初稿。第7-10周：第一次檢查，理解設(shè)計(jì)完畢狀況。第11周：第二次檢查設(shè)計(jì)完畢狀況，并作好畢業(yè)答辯準(zhǔn)備。第12周：畢業(yè)答辯與綜合成績評定。七、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文規(guī)定畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯規(guī)定（1）答辯前三天，每個學(xué)生應(yīng)準(zhǔn)時將畢業(yè)設(shè)計(jì)闡明書或畢業(yè)論文、專項(xiàng)報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)教師審視，由指導(dǎo)教師寫出審視意見。（2）學(xué)生答辯時，自述部分內(nèi)容涉及課題的任務(wù)、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和重要辦法、成果結(jié)論和評價。（3）答辯小組質(zhì)詢課題的核心問題，質(zhì)詢與課題親密有關(guān)的基本理論、知識、設(shè)計(jì)辦法、實(shí)驗(yàn)辦法、測試辦法，鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文規(guī)定文字規(guī)定：闡明書規(guī)定打印(除圖紙外)，不能手寫。文字通順，語言流暢，排版合理，無錯別字，不允許剽竊。圖紙規(guī)定：按工程制圖原則制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書寫。曲線圖表規(guī)定：全部曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫，必須按國家規(guī)定的原則或工程規(guī)定繪制。摘要隨著列車運(yùn)行速度的提高,列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)含有越來越重要的意義。同時,列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是城軌車輛核心技術(shù)之一,因此建立可靠安全的車載通信網(wǎng)絡(luò)是十分必要的。論文首先分析了列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的體系構(gòu)造,功效模塊及車載通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)造、傳輸信息等。接著介紹了IEC-61375原則,即列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)原則是IEC聯(lián)合UIC通過十年的工作采用了一種用于規(guī)范車載設(shè)備數(shù)據(jù)通信的原則。介紹了TCN網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)造、實(shí)時合同、數(shù)據(jù)傳輸及介質(zhì)訪問方式。并具體討論了WTB和MVB總線的物理層、報(bào)文、介質(zhì)訪問及鏈路層控制。另首先分析比較了CRH型動車組通信網(wǎng)絡(luò),并總結(jié)出了各自的優(yōu)勢。最后介紹了地鐵網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的故障，并加以分析。核心詞：CRH型動車組通信網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障排除

ABSTRACTWiththedevelopmentofpowerelectronictechnology,electrictractiondrivesystemgraduallytooktheplaceofearlyDCtractiondrivesystem,inthecityrailtransportationhasbeenappliedextensively,becometheorbittraffictoachievehighspeedandheavyhaultransportationonlyoptionandthemaindirectionofdevelopment.TheACdrivecontrolsystemofcityrailelectrictractiondrivecontrolisacorecomponentofthesystem,isthecityrailtraininthecentralnervoussystem.Throughtheanalysisofurbanrailvehicletractioncontrolsystemstructureandprinciple,tograspthecommonbreakdownprocessingmethodhasaveryimportantpracticalsignificance.ThemaintopicofcityrailwayvehicleACdrivecontrolsysteminelectrictractioncomponentsandeachcomponentisthemainfunctionprinciple,trainnetworkcontrolsystemisintroducedaswellasthecommonACdrivecontroltechnology,analyzesthecommonfaultsandemergencytreatmentmethod.AndlookforwardtodirectionofACdrivetechnologyofChina'surbanrailvehicleequipmentmanufacturingindustrydevelopmentprospect.Keywords:UrbanrailvehicleElectrictractionACdriveControlsystemTroubleshooting目錄HYPERLINK畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 2HYPERLINK目錄 7HYPERLINK第１章列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析 1HYPERLINK列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的概念 1HYPERLINK列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 1HYPERLINKTCN列車網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀 3HYPERLINK列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)功效與特點(diǎn) 5HYPERLINKTCN列車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢 5HYPERLINK第二章幾個典型的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)介紹 7HYPERLINKSIBAS系統(tǒng) 7HYPERLINKMITRAC.系統(tǒng) 8HYPERLINKAGATE系統(tǒng) 10HYPERLINK第三章常見的列車網(wǎng)絡(luò)通信原則 17HYPERLINK現(xiàn)場總線 17HYPERLINKTCN列車通信網(wǎng)絡(luò) 21HYPERLINK工業(yè)以太網(wǎng) 23HYPERLINK第4章CRH型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)構(gòu)造 26HYPERLINKCRH1動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 26HYPERLINKCRH2動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 30HYPERLINKCRH3動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 33HYPERLINKCRH5動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 34HYPERLINKCRH型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對比 36HYPERLINK第5章列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)常見故障 38HYPERLINK動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì) 38HYPERLINK故障對策 38HYPERLINK技術(shù)診療 39HYPERLINK運(yùn)行性能安全監(jiān)測系統(tǒng) 41HYPERLINK第6章結(jié)論 42HYPERLINK心得體會 43HYPERLINK參考文獻(xiàn) 44第１章列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的概念網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)又被稱為基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)，它是一種完全網(wǎng)絡(luò)化、分布化的控制系統(tǒng)，是通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)狹義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)傳感器、控制器和執(zhí)行器等系統(tǒng)各部件之間的信息交換，從而實(shí)現(xiàn)資源共享、遠(yuǎn)程檢測與控制。例如，基于現(xiàn)場總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能夠當(dāng)作一種狹義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。廣義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不僅涉及狹義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在內(nèi)，還涉及通過Interner、公司信息網(wǎng)絡(luò)以及公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對工廠車間、生產(chǎn)線以及工程現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、信息傳輸、信息管理以及信息分析等。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展早期的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，控制裝置是安裝在被控裝置附近的，并且每個控制回路都有一種單獨(dú)的控制器。這些控制裝置就地測量出過程變量的數(shù)值，并把它與定值相比較從而得到偏差值，然后按照一定的控制規(guī)律產(chǎn)生控制信號，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)過程。運(yùn)行人員分散在全廠的各處，分別管理著自己所負(fù)責(zé)的那一部分生產(chǎn)過程。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，運(yùn)行人員需要綜合掌握多點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)與信息，需要同時按多點(diǎn)的信息實(shí)施操作控制。于是，出現(xiàn)了氣動、電動系列的單元組合式儀表，出現(xiàn)了集中控制室。生產(chǎn)現(xiàn)場各處的參數(shù)通過統(tǒng)一的模擬信號，如的氣壓信號，0-10mA、4-20mA的直流電流信號，1-5V直流電壓信號等，送往集中控制室，在控制盤上連接。運(yùn)行人員能夠坐在控制室縱觀生產(chǎn)過程各處的狀況，獲得整個生產(chǎn)過程中的有關(guān)信息。這是一種集中式的模擬控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)能夠及時、有效地進(jìn)行各個部分之間的協(xié)調(diào)控制，有助于生產(chǎn)過程的安全運(yùn)行。然而，隨之而來的問題就是信息的遠(yuǎn)距離傳輸。要想在集中控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的控制，就必須把反映過程的變量的信號傳送到集中控制室，同時還要把控制變量傳送到現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因而變送器、控制器和執(zhí)行器是分離的，變送器和執(zhí)行器安裝在現(xiàn)場，控制器安裝在集中控制室。并且，由于模擬信號的傳遞需要一對一的物理連接，信號變化緩慢，提高計(jì)算速度與精確度的開銷、難度都很大，信號傳輸?shù)目垢蓴_能力也較差。于是，人們開始謀求用數(shù)字信號取代模擬信號，用數(shù)字控制器取代模擬儀盤表，用數(shù)字控制取代模擬控制。20世紀(jì)50年代末，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)入過程控制領(lǐng)域。最初它只是用于生產(chǎn)過程的安全監(jiān)視和操作指導(dǎo)，后來用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)督控制，這時計(jì)算機(jī)還沒有直接用來控制生產(chǎn)過程。到了20世紀(jì)60年代早期，計(jì)算機(jī)開始用于生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制。但由于當(dāng)時的計(jì)算機(jī)造價很高，因此常慣用一臺計(jì)算機(jī)控制全廠全部的生產(chǎn)過程。這樣，就造成了整個系統(tǒng)控制任務(wù)的集中。由于受到當(dāng)時硬件水平的限制，計(jì)算機(jī)的可靠性比較低，一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，全廠的生產(chǎn)就陷于癱瘓，因此，這種大規(guī)模集中式的直接數(shù)字控制系統(tǒng)基于上宣布失敗。但人們從中認(rèn)識到，直接數(shù)字控制系統(tǒng)確實(shí)有許多模擬控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，只要解決了系統(tǒng)的可靠性問題，計(jì)算機(jī)用于閉環(huán)控制還是有但愿的。20世紀(jì)60年代中期，控制系統(tǒng)工程師分析了集中控制失敗的因素，提出了集散控制系統(tǒng)的概念。他們構(gòu)想像模擬控制系統(tǒng)那樣，把控制功效分散在不同的計(jì)算機(jī)中完畢，并且采用控制功效，并且又比集中過程控制計(jì)算機(jī)更安全可靠。只是一種分散型多微解決機(jī)綜合過程控制系統(tǒng)，又稱分散型綜合控制系統(tǒng)，又俗稱集散控制系統(tǒng)，簡稱DCS，屬于典型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。然而，DCS也有其明顯的缺點(diǎn)。首先，它的構(gòu)造是多級主從關(guān)系，現(xiàn)場設(shè)備之間互相通信必須通過主機(jī)，使得主機(jī)負(fù)荷重、效率低，且主機(jī)一旦發(fā)生故障，整個系統(tǒng)就會崩潰；另首先，使得大量的模擬信號，諸多現(xiàn)場儀表仍然使用傳統(tǒng)的4-20mA電流模擬信號，傳輸可靠性差，難以數(shù)字化解決；第三，各系統(tǒng)設(shè)計(jì)廠家制訂獨(dú)立的DCS原則，通信合同不開放，極大地制約了系統(tǒng)的集成與應(yīng)用，不利于有關(guān)企的發(fā)展。因此DCS從這個角度而言實(shí)質(zhì)是一種封閉專用的、不含有互可操作性分布式控制系統(tǒng)，且DCS造價也昂貴。在這種狀況下，顧客對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提出了開放性和減少成本的迫切規(guī)定。為了順眼以上潮流，客服DCS的技術(shù)瓶頸，進(jìn)一步滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldControlSystem，F(xiàn)CS）應(yīng)運(yùn)而生。FCS用現(xiàn)場總線這一開放的、含有可互操作的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場各控制器以及儀表設(shè)備互聯(lián)，構(gòu)成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，同時將控制功效能夠徹底下到現(xiàn)場，減少了安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。因此，F(xiàn)CS實(shí)質(zhì)上是一種開放的、含有可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為新一代控制系統(tǒng)，首先突破了DCS系統(tǒng)采用專用通信網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開化、原則化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺點(diǎn)；另首先把DCS的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)構(gòu)造，變成了新型全分布式構(gòu)造，把控制功效徹底下放到了現(xiàn)場。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，它含有體系構(gòu)造開放、系統(tǒng)集成靈活方便、硬件智能化、傳輸數(shù)字化、控制計(jì)算高品質(zhì)化的特點(diǎn)但是FCS也有許多瓶頸問題。首先，現(xiàn)有的現(xiàn)場總線原則種類過多，且各有各的優(yōu)勢和合用范疇，顧客如何取舍是比較棘手的問題；另首先，控制系統(tǒng)中如果有多個現(xiàn)場總線同時存在，而顧客又但愿將工業(yè)控制系統(tǒng)與公司信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫集成，真正實(shí)現(xiàn)公司級管控一體化，系統(tǒng)功效組態(tài)會變得相稱復(fù)雜；第二，F(xiàn)CS在本質(zhì)安全、系統(tǒng)可靠性、數(shù)據(jù)傳輸度等方面存在某些技術(shù)瓶頸或不符合當(dāng)代公司對信息的規(guī)定。而工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）含有傳輸速度高、低耗、易于安裝、兼容性好、軟硬件產(chǎn)品豐富和技術(shù)成熟等方面的優(yōu)勢，幾乎支持全部流行的網(wǎng)絡(luò)合同，能夠有效地增進(jìn)了現(xiàn)場儀表的智能化、控制功效分散化、控制系統(tǒng)開放化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢，在工業(yè)現(xiàn)場得到越來越多的應(yīng)用，在控制領(lǐng)域中占有更加重要的地位，其技術(shù)優(yōu)勢非常明顯，只要有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)以太網(wǎng)是全開放、全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)，恪守網(wǎng)絡(luò)合同，不同廠商的設(shè)備能夠很容易實(shí)現(xiàn)互連。(2)以太網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與公司信息網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，形成公司級管控一體化的全開放網(wǎng)絡(luò)。(3)軟硬件成本低廉。由于以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，支持以太網(wǎng)的軟硬件收到廣大廠商的高度重視和廣泛支持，有多個軟件開發(fā)環(huán)境和硬件設(shè)備供顧客選擇。(4)通信速率高。隨著公司信息系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜程度的提高，對信息量的需求也越來越大，有時甚至需要音頻、視頻數(shù)據(jù)的傳輸，現(xiàn)在原則的以太網(wǎng)的通信速率為10Mb/s，100Mb/s的快速以太網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，千兆以太網(wǎng)技術(shù)也逐步成熟，10Gb/s的以太網(wǎng)也正在研究，其速率比現(xiàn)在現(xiàn)場總線要快諸多。(5)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?。在這信息瞬息萬變的時代，公司的生存與發(fā)展在很大程度上依賴于一種快速而有效的通信管理網(wǎng)絡(luò)。信息技術(shù)也通信技術(shù)的快速發(fā)展和成熟，確保了以太網(wǎng)技術(shù)的不停地持續(xù)向前發(fā)展。TCN列車網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀在推出TCN國際原則后，基于TCN原則的產(chǎn)品需求增加，對于TCN產(chǎn)品的研制有了越來越多的單位支持，TCN列車網(wǎng)絡(luò)在世界范疇內(nèi)也得到了日趨廣泛的應(yīng)用。TCN列車網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品重要供應(yīng)商現(xiàn)在，TCN原則列車通信網(wǎng)絡(luò)的推廣形成以Siemens、Bombardier等大公司主導(dǎo)，日趨增多的第三方廣泛支持的局面。Bombardier、Siemens等公司推出了一系列符合TCN原則的產(chǎn)品，諸如列車網(wǎng)絡(luò)專用芯片(MVBC01、MVBD、AMED)以及網(wǎng)絡(luò)實(shí)時合同(RTP)軟件等。另外，某些第三方公司(如Farsystem、Firema、EKE、Duagon、Unicontrol)等也相繼推出了TCN網(wǎng)關(guān)和有關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，顧客能夠選擇需要的網(wǎng)絡(luò)部件來集成、開發(fā)符合自己規(guī)定的TCN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。其它能夠提供TCN產(chǎn)品的公司尚有：自動控制方面的Holec、Ansaldo、AEG，制動方面的KnorrElectronic、WestinghouseBrakes，門控方面的IFE，采暖通風(fēng)與空調(diào)方面的Hagenuk。另外，某些中小公司也能提供MVB板卡、WTB網(wǎng)關(guān)、實(shí)時合同文獻(xiàn)等。我國作為TCN原則的制訂組員國之一，也對該原則大力支持。在研發(fā)方面，我國南車、北車集團(tuán)等單位通過自主研發(fā)與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合，現(xiàn)在也含有了提供TCN有關(guān)產(chǎn)品的能力。鐵道科學(xué)研究院、西南交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京交通大學(xué)等研究單位在TCN方面也進(jìn)行了廣泛研究，獲得了一定的成果。1.3.2TCN列車網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)狀TCN網(wǎng)絡(luò)重要應(yīng)用在高速動車組、重載列車以及地鐵車輛等軌道交通領(lǐng)域，這些場合對產(chǎn)品的互操作性和控制實(shí)時性規(guī)定普通很高，只有通過可靠、實(shí)時的列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)才干達(dá)成規(guī)定?，F(xiàn)在采用TCN方案的國家有德國、法國、英國、瑞士、瑞典、挪威、芬蘭、丹麥、印度、澳大利亞、菲律賓、美國、巴西等，涉及高速列車、擺式列車、都市軌道車輛。我國列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用的形式繁多，但TCN技術(shù)應(yīng)用的比重很大，并且采用TCN原則已經(jīng)成為趨勢，如和諧號動車組CRH1、CRH3、CRH5和CRH380A等車型，各大都市的地鐵（如上海軌道交通1、2、4、9、11號線，北京地鐵15號線、房山線、昌平線、亦莊線，廣州地鐵2、3、8號線等）均廣泛采用。1.3自從TCN國際原則推出后來，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。究其因素，離不開TCN網(wǎng)絡(luò)本身的實(shí)時、可靠、安全、開放的優(yōu)點(diǎn)，能較好地滿足列車通信需求。固然，更離不開Siemens、Bombardier等大公司不遺余力的研發(fā)和推廣，使得支持和應(yīng)用TCN產(chǎn)品的公司和國家在十幾年間有了很大的增加。在TCN原則采納后來，世界范疇內(nèi)諸多研究單位主動地設(shè)計(jì)了對應(yīng)的電路、仿真軟件和驗(yàn)證工具，極大地推動了TCN技術(shù)的發(fā)展。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)功效與特點(diǎn)列車通信網(wǎng)絡(luò)是用于列車這一流動性大、環(huán)境惡劣、可靠性規(guī)定高、實(shí)時性高、與控制系統(tǒng)緊密有關(guān)的特殊環(huán)境的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，它屬于控制網(wǎng)絡(luò)的范疇。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是列車的核心部件。它涉及以實(shí)現(xiàn)多個功效控制為目的的單元控制機(jī)、實(shí)現(xiàn)車輛控制的車輛控制機(jī)和實(shí)現(xiàn)信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)。其功效重要涉及下列方面：(1)實(shí)現(xiàn)牽引控制，即牽引性曲線的實(shí)現(xiàn)牽引功效的優(yōu)化。(2)實(shí)現(xiàn)列車牽引的黏著控制，使列車在多個運(yùn)行條件下，都能保持輪軌間的牽引力，并盡量地使機(jī)車運(yùn)用在輪軌間的牽引力實(shí)現(xiàn)最大化、(3)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)用過程中多個可能需要的功效關(guān)聯(lián)和電路連接，即邏輯控制功效。(4)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行過程中的故障信息解決，即進(jìn)行故障信息的采集、解決、傳輸、顯示和統(tǒng)計(jì)，并為列車乘務(wù)員提供故障的現(xiàn)場解決和排除的信息提示。(5)提供列車運(yùn)行的狀態(tài)信息。網(wǎng)絡(luò)控制合用于大范疇區(qū)域的控制，系統(tǒng)包含大量的互相交換信號信息的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特性是通過一系列的通信信道構(gòu)成一種或多個控制閉環(huán)，同時含有信號解決、優(yōu)化決策和控制操作的功效，控制器能夠分散在網(wǎng)絡(luò)中的不同地點(diǎn)。與傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)控制系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)含有共享信息資源、遠(yuǎn)程監(jiān)與控制，減少系統(tǒng)布線、易于擴(kuò)展和維護(hù)、增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠性等特點(diǎn)。TCN列車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢從TCN原則推出到今天，已經(jīng)十余年了，期間各方面科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展。能夠說，盡管TCN原則的推出為解決列車以及車載控制設(shè)備之間的互相聯(lián)掛的問題奉獻(xiàn)巨大，但總體看來，TCN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的核心部分仍基本由若干家大公司所壟斷，技術(shù)門檻較高也限制了它更大范疇的應(yīng)用。TCN并沒有完全滿足列車在全部場合的控制需要，在技術(shù)與日俱新的今天，它需要新的發(fā)展。列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成熟，也是當(dāng)代軌道車輛必然采用的核心技術(shù)之一。隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范疇不停擴(kuò)大，顧客對網(wǎng)絡(luò)的開放性、性價比、開發(fā)和應(yīng)用的多樣性及靈活性等方面都提出了更高的規(guī)定。由于TCN網(wǎng)絡(luò)本身也難免存在某些局限性，因此不可能完全取代其它形式的控制網(wǎng)絡(luò)，完全滿足鐵路顧客的全部應(yīng)用需求。因此，在將來，列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不可能是TCN的天下，必然是多個網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合。列車控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢可能會是以TCN為主，在軌道車輛的高速動車組、地鐵車輛等高端市場應(yīng)用；其它多個形式的總線形式作為列車網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充，在多個合用的場合找到應(yīng)用的空間。這些通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在此后一段時間內(nèi)將和原有TCN網(wǎng)絡(luò)共同發(fā)展，取長補(bǔ)短并互相融合，形成有機(jī)的整體。另外，隨著列車通信規(guī)定的不停提高，TCN本身方面的改善是必要的。如在可靠性方面，現(xiàn)在對列車通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性進(jìn)行量化的評定在國內(nèi)外還是鮮見的，對于可靠性規(guī)定高的列車網(wǎng)絡(luò)，全方面引入可靠性工程的分析、評價、設(shè)計(jì)及驗(yàn)證的辦法是必要的；在安全性方面，近些年提出了功效安全通信的理念，并在推出了《IEC617843用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)功效安全通信行規(guī)》國際原則，隨即諸多個用于工業(yè)控制的總線原則也應(yīng)用該原則，對本身的合同加以完善，添加了功效安全通信層來確保通信網(wǎng)絡(luò)的功效完整性等級。那么，列車通信網(wǎng)絡(luò)對安全性如此強(qiáng)調(diào)的總線形式，與否要執(zhí)行功效安全原則，是非常值得考慮的問題。隨著列車服務(wù)質(zhì)量水平和乘客需求的不停提高，列車信息化服務(wù)的規(guī)定也越來越高，TCN在此方面顯然是不能滿足的。因此，為乘客提供優(yōu)質(zhì)的信息娛樂服務(wù)，涉及移動電視、移動網(wǎng)絡(luò)等，也必將是TCN將來的方向。第二章幾個典型的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)介紹SIBAS系統(tǒng)SIBAS系統(tǒng)是德國Siemens公司提供的列車控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)列車牽引系統(tǒng)控制、信息傳輸、運(yùn)行監(jiān)控和診療等全部控制任務(wù)。SIBAS系統(tǒng)現(xiàn)在有SIBAS-16和SIBAS-32兩個系列，重要運(yùn)用到我國早期的西門子進(jìn)口都市軌道交通地鐵車輛中，如上海地鐵1、2號線車輛使用的SIBAS-16控制系統(tǒng)；廣州地鐵1號線車輛使用的SIBAS-32控制系統(tǒng)。vv列車總線機(jī)車

總線車輛

總線節(jié)點(diǎn)終端圖1.列車總線SIBAS-16是典型的第一代微機(jī)控制系統(tǒng)，核心部件有16位的8086型未解決器構(gòu)成的中央計(jì)算機(jī)、存儲器組件以及一種或多個控制機(jī)（8088，80C188）構(gòu)成。該系統(tǒng)采用集中式機(jī)箱和插件式機(jī)械構(gòu)造，控制系統(tǒng)由中央控制器集中管理，采用分層構(gòu)造，即列車控制層。機(jī)車控制層和傳動層。采用多個串行總線系統(tǒng)，在傳輸速度和運(yùn)行統(tǒng)計(jì)方面能滿足列車控制的影響規(guī)定。SIBAS-16本質(zhì)上還不能算是一種分布式的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。SIBAS-16的編程工具為SIBASL0G，系統(tǒng)提供大量的原則的程序模塊，為控制軟件的編程提供了有利的條件。20世紀(jì)90年代，Siemens公司在SIBAS-16的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用32位芯片（Intel486）的SIBAS-32系統(tǒng)，并保持與SIBAS-16系統(tǒng)的接口兼容。為了減少傳統(tǒng)機(jī)車車輛布線，SIBAS-32系統(tǒng)設(shè)有智能外圍設(shè)備連接終端，即SIBASKLIP站。采用SIBASKLIP能夠快速綜合信息和控制指令，并且通過一根串行總線傳輸給中央控制裝置。KLIP站能夠很自由地分布在各類車輛上。MITRAC.系統(tǒng)MITRAC系統(tǒng)是Bombardier(龐巴迪)公司的系列產(chǎn)品，涉及MITRACTC(牽引逆變器)、MITRACCC（列車控制系統(tǒng)）、MITRACAU（輔助逆變器）MITRACDR（牽引驅(qū)動器）。公司為了適應(yīng)不同顧客，推出了MITRAC500系、1000系、3000系。500重要用于城際有軌列車，1000系重要用于高速及地鐵列車，3000系重要用于大功率機(jī)車。在廣州地鐵2號線、深圳地鐵1號線一期龐巴迪地鐵車輛中就使用了該系統(tǒng)。2.2.1MITRACCC重要特點(diǎn)(1)符合各國際原則（EN50155車輛上的電子設(shè)備原則；ENV50121-3-2：鐵路應(yīng)用電磁兼容性的原則；ENV50204：數(shù)字無線電話電磁場輻射原則；IEC61375-1：列車通信網(wǎng)絡(luò)原則;IEEE1473:1999中有關(guān)列車通信合同原則；UIC556/557列車中信息傳輸?shù)脑\療原則），含有開放接口。(2)該系統(tǒng)器件構(gòu)造緊湊，電源直接由列車蓄電池供電，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式安裝且不需要額外的加熱或制冷，器件配線最少，質(zhì)量顯著減少。(3)用線少，通過余增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性，傳感器的短距離連接和I/O設(shè)備接口減少了沖突?？蓽y性和模塊化使系統(tǒng)配備離火，并可兼容和連接以前不同的列車控制系統(tǒng)。(4)該系統(tǒng)含有自診療功效。診療功效組合在監(jiān)控系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)克視化的遠(yuǎn)程交付式診療、車輛跟蹤具體目錄、GPS系統(tǒng)、貨品跟蹤、旅客載量數(shù)據(jù)等方式，進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和故障診療，提高了應(yīng)用的可靠性。(5)支持遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠支持軌旁無線系統(tǒng)通信，如GSM/R和無線局域網(wǎng)。因特網(wǎng)和公司互聯(lián)網(wǎng)作為客戶端調(diào)的訪問介質(zhì)，通過MVB或者其它的通訊方式連接車輛通訊系統(tǒng)。國外先進(jìn)的MITRACCC系統(tǒng)可通過提供連接到運(yùn)行車輛上的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)，增強(qiáng)維護(hù)服務(wù)質(zhì)量；并允許診療和操作數(shù)據(jù)直接通過因特網(wǎng)傳遞給列車系統(tǒng)的操作者。系統(tǒng)使用開放得原則，例如移動電話、無線局域網(wǎng)以及因特網(wǎng)有關(guān)的通信合同。(6)提供MITRACCC遠(yuǎn)程控制平臺。MITRACCC遠(yuǎn)程平臺使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信，結(jié)合龐巴迪公司的鐵路專用技術(shù)，開發(fā)出心技術(shù)以減少維護(hù)成本，推動整個系統(tǒng)的可可靠信。MITRACCC遠(yuǎn)程平臺提供多個服務(wù)，通過原則接口訪問車輛。由于服務(wù)本身來源不同的廠商，該遠(yuǎn)程平臺不接受未經(jīng)授權(quán)調(diào)的廠商的訪問，同時確保在線的控制通信系統(tǒng)不沖突。MITRAC列車控制通信系統(tǒng)的核心是TCN（列車通信網(wǎng)絡(luò)）原則，允許不同顧客之間的互相操作。交換信息使用的額傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線或者光纖，列車上全部MITRACCC器件都連在一種網(wǎng)絡(luò)上，從而能夠交換程序和診療數(shù)據(jù)，很容易增加新的設(shè)備。在MITRAC中沒有控制柜和機(jī)箱，而是各個控制單元或I/O單元均自成一體封裝在一種含有較好的電池兼容性能得機(jī)殼中。每個刻體軍友自己的電源和車輛總線接口。列車微機(jī)控制系統(tǒng)由列車總線和多功效車輛總線兩部分構(gòu)成，它們在核心區(qū)域提供冗余，即WTB或MVB中的單點(diǎn)故障不會造成列車運(yùn)行停止。列車控制分為列車控制級、車輛控制級以及子系統(tǒng)控制級三級（涉及牽引控制、氣制動控制、輔助電源控制、門控制、空調(diào)控制、乘客信息控制等。）列車控制級上的WTB通過安裝在每個單元的VTCU中的大功率網(wǎng)關(guān)與MVB相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。列車控制級和車輛控制級與每個3節(jié)車單元的VTCU構(gòu)成一種整體，執(zhí)行以下的重要功效：通過WTB進(jìn)行列車控制；總線管理和過程數(shù)據(jù)的通信；監(jiān)督和診療；通過MVB在各個子系統(tǒng)之間進(jìn)行通信；提供與外部PC機(jī)之間的服務(wù)端口等。各部分功效以下。(1)列車總線（WTB）與多功效車輛總線列車總線(硬線連接總線WTB)連接著兩個3單元的VTCU，兩個VTCU之間通過WTB進(jìn)行通信。多功效車輛總線MVB與車輛及列車控制單元VTCU直接連接.VTCU涉及多功效車輛總線控制器，大容量的事件統(tǒng)計(jì)器等，能夠?qū)囕v總線通信進(jìn)行管理。VTCU通過MVB與車輛全部子控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)列車控制和車輛控制，車輛控制級，子系統(tǒng)控制級，以及本車于同一單元的其它車之間通過本地車輛總線進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。(2)車輛及列車控制單元VTCU車輛及列車控單元 VTCU為帶集成診療功效和控制功效的車輛與列車控制裝置，每三節(jié)車單元擁有一種VTCU，作為總線管理主機(jī)，他是一種帶有32位數(shù)字解決器，8MB閃爍內(nèi)存的微機(jī)控制單元，還包含靜態(tài)電池緩沖RAM，串行接口，獨(dú)立電源。(3)列車管理系統(tǒng)（TMS）它是以VTCU為核心的一種列車控制系統(tǒng)，是列車微機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分。他由列車控制級的多臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和某些專門開發(fā)的高解決速度的微機(jī)構(gòu)成。TMS負(fù)責(zé)列車的控制，監(jiān)控和診療，該系統(tǒng)可覺得列車子系統(tǒng)控制和模塊提供多個實(shí)時控制信號。(4)列車故障診療（VTCU）通過列車微機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接受從各個子控制系統(tǒng)或I-O控制單元傳來的故障報(bào)告，并附帶所選者的環(huán)境數(shù)據(jù)和對應(yīng)的時間參數(shù)。全部列車運(yùn)行所需的核心的診療信息則是通過安裝在駕駛室駕駛臺上的TFT液晶彩色觸摸式顯示起來顯示。顯示屏的內(nèi)容分別有中，英文顯示，對不同的使用者設(shè)立了不同的權(quán)限，分為駕駛模式界面和檢修模式界面。列車故障診療系統(tǒng)對全部重要的故障信息的統(tǒng)計(jì)均給出了跟蹤數(shù)據(jù)，并通過分析數(shù)據(jù)能顯示出持續(xù)的牽引、制動曲線圖形，對于每個直接連接到MVB總線上的子控制單元，均規(guī)定診療系統(tǒng)能診療并顯示到最小可更換部件的故障。AGATE系統(tǒng)2.3.1AGATE系統(tǒng)及其構(gòu)造。AGATE系統(tǒng)是Alstom公司開發(fā)的列車控制系統(tǒng)。AGATE系統(tǒng)重要由AGATElink(列車監(jiān)控)、AGATEAux（輔助控制）、AGATETraction（牽引控制）和AGATEe-Media（乘客信息系統(tǒng)）4個部分構(gòu)成。AGATE牽引控制系統(tǒng)重要是實(shí)現(xiàn)實(shí)時的機(jī)車牽引控制和產(chǎn)生制動命令。其重要特點(diǎn)是模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)安全快速的操作；重要功效的子裝配系統(tǒng)原則化；采用World-FIP總線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)和重要數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（TCN、CAN、FIP、LON）的通信網(wǎng)關(guān)；含有自測試功效；使用EASYPLUG技術(shù)；包含了最新技術(shù)FPGA器件和PCI總線接口。AGATE輔助控制系統(tǒng)重要是實(shí)現(xiàn)對列車上靜態(tài)逆變器和電池充電的控制，其重要特點(diǎn)是構(gòu)造緊湊、模塊化、低成本、低噪聲和快速保護(hù)等。AGATEe-Media乘客信息系統(tǒng)重要是再列車運(yùn)行中，提供實(shí)時的多媒體信息和休閑娛樂，為乘客提供便利性和舒適性，同時還能夠作為一種高效廣告媒體，能帶來新收益。AGATEe-Media重要功效有：系統(tǒng)用發(fā)音系統(tǒng)自動報(bào)站，并在屏幕上以有色信息顯示，含有動力學(xué)線路地圖，也能夠顯示廣告和新聞。當(dāng)系統(tǒng)忽然中斷或者意外狀況發(fā)生的時候，優(yōu)先直接向乘客廣播實(shí)時信息。AGATELink是在線管理和監(jiān)視列車的電子模塊，是整列車輛維護(hù)的有效工具。通過監(jiān)視列車各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況來提供快速精確的列車故障診療，從而減少了檢查時間和成本，縮短了停工維護(hù)時間。AGATELink的突出特點(diǎn)是改善了列車生命周期成本（LCC）。AGATELink可根據(jù)應(yīng)用需要對基本部件進(jìn)行組合，如遠(yuǎn)程輸出模塊、司機(jī)控制臺、GIS定位模塊、無線電數(shù)據(jù)傳輸模塊和在線通訊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)易于擴(kuò)展。AGATE系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)WorldFip總線是從Fip總線發(fā)展而來的。Fip總線是一種面對工業(yè)控制的通信網(wǎng)絡(luò)，其重要特點(diǎn)可歸納為實(shí)時性、同時性、可靠性。WorldFip的設(shè)計(jì)思想是：按一定的時序，為每個信息生產(chǎn)者分派一種固定的時段，通過總線仲裁器逐個呼喊每個生產(chǎn)者，如果該生產(chǎn)者已經(jīng)上網(wǎng)，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)應(yīng)答。生產(chǎn)者提供必要的信息，同時提供一種狀態(tài)字，闡明這一信息是最新生產(chǎn)的還是過去傳送過的舊信息。消費(fèi)者接受到信息時，可根據(jù)狀態(tài)字判斷信息的價值。AGATE系統(tǒng)采用WorldFip總線完整地實(shí)現(xiàn)了列車控制的全部功效。2.3.2TIMS管理系統(tǒng)及其構(gòu)造TIMS是基于AGATE系列，通過數(shù)據(jù)解決網(wǎng)絡(luò)連接的產(chǎn)品。TIMS收集來自與它連接的設(shè)備的故障信息，并且通過駕駛顯示單元提供信息給駕駛員和維護(hù)人員，它能統(tǒng)計(jì)故障、綜合故障以及統(tǒng)計(jì)設(shè)備狀態(tài)。TIMS含有操作協(xié)助、維護(hù)協(xié)助、事件統(tǒng)計(jì)管理、旅客信息觸發(fā)（音頻和視頻）的功效。FIP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是TIMS的核心，他們根據(jù)等級構(gòu)造配備分為：列車網(wǎng)絡(luò)、車輛網(wǎng)絡(luò)。FIP列車網(wǎng)絡(luò)連接列車的兩個MPU以確保在每個車輛組之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。MPU控制列車網(wǎng)絡(luò)和定義信息流動。ACE、BCE、PCE都是與FIP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，但是他們不在TIMS范疇內(nèi)。車輛設(shè)備直接連接到每個車輛網(wǎng)絡(luò)：MPU，運(yùn)行重要的TIMS軟件應(yīng)用程序和支配FIP車輛網(wǎng)絡(luò)上的通信；DDU，人機(jī)界面，通過交互式的入口來運(yùn)行和維護(hù)TIMS的功效；RIOM，局部安裝在每一種車上，提供二進(jìn)制I/O接口和原則的RS485串行通信口；PCE（牽引），安裝在動車C和B上，通過FIP連接的通信被限于監(jiān)測功效；BCE（制動），安裝在每節(jié)車上，在A車上的BCE也控制壓縮機(jī)設(shè)備，通過FIP連接的通信被限于監(jiān)測功效；ACE（輔助），通過FIP連接的通信被限于監(jiān)測功效。TIMS設(shè)備的FIP地址通過數(shù)字插頭或低壓二進(jìn)制輸入組合來定義。為了優(yōu)化單元之間的電纜長度，F(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)電纜線路由雙絞屏蔽線構(gòu)成（120歐姆阻抗），F(xiàn)IP列車網(wǎng)絡(luò)布設(shè)在整個列車并連接兩個MPU。這個網(wǎng)絡(luò)沒有連接其它設(shè)備，F(xiàn)IP車輛網(wǎng)絡(luò)受限于車輛組的長度，它連接總線上的設(shè)備。（3）TIMS管理系統(tǒng)的構(gòu)成及功效與外圍設(shè)備的串行通信口通信由RIOMS通過系統(tǒng)軟件提供，設(shè)備變量通過相似的RS485串行通信口連接，串行網(wǎng)絡(luò)接口元件是智能的，它們解決合同編碼、譯碼、傳輸、接受和故障檢查。串行通信口交換數(shù)據(jù)是建立在主/從機(jī)制上：RIOM在串行通信口上發(fā)送一種請求（設(shè)備地址標(biāo)志），設(shè)備（與地址標(biāo)志一致）反饋響應(yīng)，為了懂得在RIOM與設(shè)備之間的通信與否中斷，互相檢查功效與否可用。經(jīng)串行通信口交換MPU通過列車網(wǎng)絡(luò)初始化，在應(yīng)用軟件的每個循環(huán)，MPU通過RIOM發(fā)送一種請求詢問串行通信口。連接到串行通信口的每個單元都有唯一的地址。另外，相似類型的設(shè)備和有相似功效性設(shè)備都分享相似的組地址。設(shè)計(jì)此原理是為了保持信息在網(wǎng)絡(luò)上不停地傳輸，從而避免在緊要的時候出現(xiàn)傳輸高峰。常見的信息涉及全部故障狀態(tài)信息，并能夠被傳送到駕駛室。對應(yīng)設(shè)備是通過RS485串行通信口連接到TIMS上。重要有：1）旅客顯示屏（IDU和FDU）。在每節(jié)車，全部的IDU都連接相似的穿行通信口，全部的IDU分享相似的組地址。運(yùn)行信息同時發(fā)送給全部的顯示屏。在此期間，單獨(dú)的信息發(fā)送給每個顯示屏，目的是為了檢測顯示屏功效狀態(tài)。在A車，F(xiàn)DU是通過自己的串行通信口連接到TIMS上。2）門。在每節(jié)車，相似一側(cè)的5個門連接一種單獨(dú)的串行通信口，用以監(jiān)測門的狀態(tài)。3）音頻設(shè)備。在每節(jié)車APU和PECU音頻設(shè)備與TIMS的串行通信口連接是為了監(jiān)測和控制。在A車，ACU是通過自己的串行通信口連接到TIMS上。4）ATC（列車自動控制）。ATC在串行通信口上的通信位于每個A車上，通過列車線傳送數(shù)據(jù)，例如：ATS時間、列車精確位置和ATC狀態(tài)。（4）I/O連接邏輯輸入通過RIOM周期性獲得，它使得通過FIP車輛網(wǎng)絡(luò)連接到MPU是可行的。相反的，邏輯輸出值通過FIP車輛網(wǎng)絡(luò)經(jīng)MPU周期性地發(fā)送給RIOM，它事實(shí)上控制物理輸出。在FIP車輛網(wǎng)絡(luò)上流通的數(shù)據(jù)被連接它的MPU作出判斷，數(shù)據(jù)需要通過FIP列車網(wǎng)絡(luò)經(jīng)MPU在兩個車輛網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交換。TIMS系統(tǒng)給中壓供電的感性負(fù)載提供起動許可。列車動態(tài)動作被統(tǒng)計(jì)在一種事件統(tǒng)計(jì)器內(nèi)，在列車故障發(fā)生或列車進(jìn)入收車模式后能，統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)不會丟失。TIMS的重要功效是監(jiān)控列車的行駛，MPU從和它相連的設(shè)備中收集故障信息，并通過DDU向駕駛員及維修人員提供信息。（7）駕駛員顯示單元（DDU）（8）視頻顯示單元（IDU/FDU）1）內(nèi)部顯示單元IDU。2）前部顯示單元FDU。3）信息存儲單元2.3.3TIS信息系統(tǒng)TIS信息系統(tǒng)是日本新干線各型列車上裝備的信息控制與傳輸系統(tǒng)。TIS系統(tǒng)由列車通信網(wǎng)絡(luò)、各車廂通信網(wǎng)和功效單元控制機(jī)構(gòu)成。在各車廂內(nèi)設(shè)有一終端站，它是列車通信網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)，也是本車廂信息傳輸?shù)闹髡?，各車廂?nèi)的功效單元的信息均通過這個終端站向列車通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或從列車通信網(wǎng)接受信息。新干線列車編組是以2~4節(jié)車廂構(gòu)成一種車組單元為基礎(chǔ)的，在一種車組單元內(nèi)，由牽引制動控制系統(tǒng)、輔助電源、車門空調(diào)控制、變壓器及信息子系統(tǒng)等相對獨(dú)立的子系統(tǒng)構(gòu)成對車組單元的完備控制。當(dāng)列車根據(jù)需要由多個車組單元構(gòu)成列車編組時，這些相對獨(dú)立的子系統(tǒng)，通過一定的信息傳輸手段連成一種完整的列車控制系統(tǒng)。TIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)造有兩種。一種構(gòu)造是車廂內(nèi)的終端只傳輸TIS系統(tǒng)的信息；另一種是節(jié)點(diǎn)既傳輸信息又傳輸控制命令，因此在日本新干線及現(xiàn)有線鐵路列車上有下列3種應(yīng)用形式。（1）二重直通線的方式（2）控制命令用二重直通線（3）列車總線和車廂總線方式TIS系統(tǒng)含有下列功效：（1）駕駛員操作向?qū)е笇?dǎo)列車對的、正點(diǎn)運(yùn)行，并顯示列車運(yùn)行圖。向駕駛員批示設(shè)備的工作信息，在異常狀況下，給出操作指南以及簡樸的檢查程序，能進(jìn)行出庫檢查。（2）乘務(wù)員操作功效乘務(wù)員能夠通過TIS的終端站設(shè)定車廂的空調(diào)溫度，異常狀況下能發(fā)出警報(bào)；還能夠通過TIS查詢客車狀況，并做出解決。（3）維修支持功效能自動檢測各功效單元的運(yùn)行狀況，調(diào)閱各設(shè)備的故障統(tǒng)計(jì)，做出故障分析，收集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為檢修提供根據(jù)。（4）旅客服務(wù)功效向旅客提供多個信息，如到站和前方站、運(yùn)行時刻表等。（5）控制命令傳送該功效只有在最新的700系列車上才有完全的運(yùn)用?？刂泼钌婕盃恳齽恿?、制動、門控與空調(diào)、照明、輔助電源、受電弓、蓄電池開閉等。隨著TIS系統(tǒng)功效的增強(qiáng)，它在列車控制系統(tǒng)中的作用越來越重要，已經(jīng)成為新干線列車系統(tǒng)中不可缺少和不可替代的一種重要構(gòu)成部分。TIS系統(tǒng)在列車運(yùn)行、檢修和故障診療中的作用越來越大，有關(guān)人員對其依賴性也越來越強(qiáng)，維修基地的工作人員基本都是按TIS系統(tǒng)的檢查測試成果來檢修控制系統(tǒng)及各功效單元的故障，而TIS系統(tǒng)本身的可靠性也很高，TIS系統(tǒng)本身極少有故障發(fā)生。2.3.4DETECS系統(tǒng)（1）DTECS系統(tǒng)的概述DTECS是專為軌道車輛的列車控制和通信而設(shè)計(jì)的一套車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它控制并監(jiān)視整個列車。它涉及車載硬件、操作系統(tǒng)、控制軟件、診療軟件、監(jiān)視軟件和維護(hù)工具。DTECS是一種分布式控制系統(tǒng)，它分布于整個列車的各個智能單元。這些單元可分別安裝于車下設(shè)備箱、駕駛臺或車廂內(nèi)的電器柜中。這種系統(tǒng)的最大和最重要的優(yōu)點(diǎn)是：顯著減少各箱柜之間的連線，并方便將來對系統(tǒng)功效的擴(kuò)展?？偩€的擴(kuò)展比較簡樸，只需增加一根連接到該單元的電纜線，并更新應(yīng)用軟件就能和新的單元進(jìn)行通信。系統(tǒng)設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，其系列產(chǎn)品不僅合用于多個牽引系統(tǒng)的控制，并且合用于列車的控制，也能夠用于列車監(jiān)控系統(tǒng)，如DTECS系統(tǒng)應(yīng)用于深圳地鐵1號線增購車輛中。由于該系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性，能夠很方便地適應(yīng)不同形式的列車編組。DTECS廣泛的采用電子控制設(shè)備和串行數(shù)據(jù)通信來替代繼電器、接觸器和直接硬連線，并且通過網(wǎng)絡(luò)連接各個子系統(tǒng)的控制設(shè)備，能夠減少繼電器、接觸器、列車布線、端子排和連接器連鎖的使用?？刂葡到y(tǒng)中含有電子控制機(jī)監(jiān)控設(shè)備的子系統(tǒng)是：列車控制單元、牽引逆變器控制單元、輔助逆變器、駕駛顯示屏、空調(diào)控制系統(tǒng)、門控制系統(tǒng)、制動控制系統(tǒng)。（2）TCC構(gòu)造由TECS系統(tǒng)構(gòu)成的地鐵列車控制系統(tǒng)TCC按照六輛編組設(shè)計(jì)。地鐵列車控制系統(tǒng)對列車牽引系統(tǒng)、高壓電路、輔助電源系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、ATC系統(tǒng)、車門及空調(diào)等系統(tǒng)進(jìn)行控制、監(jiān)視和故障診療、統(tǒng)計(jì)，地鐵列車控制系統(tǒng)采用分布式控制技術(shù)。列車通信網(wǎng)絡(luò)遵照IEC61375原則，劃分為二級，由貫穿全車的列車總線和貫穿網(wǎng)絡(luò)間的合同轉(zhuǎn)換。整個地鐵禮車控制系統(tǒng)采用先進(jìn)、成熟和可靠地DTECS控制系統(tǒng)。列車系統(tǒng)構(gòu)成單元重要有下列幾部分：1）列車控制單元（VTCU）。VTCU位于每個駕駛室內(nèi)。VTCU管理整個列車網(wǎng)絡(luò)通信，并監(jiān)控車輛設(shè)備。VTCU涉及兩套裝置，在正常的狀況下，系統(tǒng)隨機(jī)選擇一套作為主控設(shè)備，另一套為備用。備用設(shè)備不間斷的監(jiān)視主控設(shè)備狀態(tài)，當(dāng)主控設(shè)備出現(xiàn)故障時，備用設(shè)備將替代主控設(shè)備，行使列車中央控制單元的功效，以保障整個列車正常運(yùn)行。2）輸入輸出單元（DXM、AXM）。通過配備適量的數(shù)字量輸入輸出模塊（DXM）和模擬量輸入輸出模塊（AXM），并就近放置在信號采集場合，完畢控制信號的采集和輸出。3）總線耦合模塊(BCM)?？偩€耦合單元，實(shí)現(xiàn)MVBESD+和EMD的通信介質(zhì)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)車輛間MVB總線連接。4）駕駛室顯示單元（MMI）。MMI顯示屏位于每個駕駛臺，采用符合人機(jī)工程學(xué)原理設(shè)計(jì)，以及搞分辨率的圖形顯示，涉及一種觸摸屏系統(tǒng)。5）事件統(tǒng)計(jì)儀模塊(ERM)。ERM裝在每個駕駛室里面。ERM本身有閃存FLASH作為存儲體來統(tǒng)計(jì)列車狀態(tài)。它能夠通過高速以太網(wǎng)將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)下載到地面設(shè)備或無線傳輸裝置。6)無線傳輸裝置（TSC1）。TSC1裝在每個駕駛室里面。TSC1含有GSM、GPRS和三種無線通信接口，少量的實(shí)時信息通過GSM、GPRS傳送到地面，大量的統(tǒng)計(jì)信息在列車回庫后，通過無線網(wǎng)域傳送到地面。7）便攜式維護(hù)工具（PTU）。PTU涉及筆記本電腦和打印機(jī)。通過連接PTU和DTECS單元后，統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可從DTECS單元下載到PTU。下載數(shù)據(jù)可在PTU顯示屏上顯示，并可打印。（3）TCC系統(tǒng)功效TCC有牽引/制動控制功效，TCC通過車輛總線MVB傳輸下列信號到DCU和BECU:控制運(yùn)行方向、牽引信號、制動信號、給定指令參考值和操作工況。同時也對某些核心信號進(jìn)行硬連線備份。駕駛員鑰匙在‘‘ON’’位上時，激活的駕駛室將被設(shè)定為主控室，由VTCU中的控制軟件來解決。如果同時有兩個駕駛員鑰匙處在激活位，則車輛必須處在嚴(yán)禁運(yùn)行狀態(tài)。來自駕駛控制器的方向選擇信號和ATO的牽引/制動參考信號通過置于駕駛臺內(nèi)的AXM單元不同的AI通道讀入到VTCU單元，VTCU將其進(jìn)行解決加工后再傳送到牽引逆變器?！皞溆弥噶钚盘?、2”用于備用模式，每一位道標(biāo)牽引和制動的參考信號。緊急牽引按鈕被按下時，將啟動奔涌駕駛模式。牽引逆變器和制動控制單元接受到列車線送來的緊急牽引信號后，將根據(jù)列車的牽引/制開工況信號和備用指令信號1、2進(jìn)行牽引和制動，在備用模式下不啟用電制動。牽引安全列車線用于表明列車已做好起動前準(zhǔn)備，即全部車門均已關(guān)閉，全部制動均已緩和，駕駛員鑰匙已處在“ON”位。此列車線可直接封鎖驅(qū)動控制單元DCU輸出的觸發(fā)脈沖。出于系統(tǒng)運(yùn)行最高完整性的考慮，此部分不含任何軟件控制。TCC收到按下駕駛控制器“警惕”按鈕信息，如果在一定的時間內(nèi)警惕按鈕沒有按下，列車將自動實(shí)施緊急制動。只有駕駛員把駕駛器把手先推到惰行位然后牽引，制動才被解除。洗車模式控制下列車的速度由一種按鈕來實(shí)現(xiàn)。這個按鈕將處在始終按下的位置直到它再次被按下，一旦按下，速度將保持3km/h。為了提高制動操作的有效性和乘坐的平穩(wěn)性，列車控制系統(tǒng)TCC與BECU協(xié)調(diào)進(jìn)行整個空電聯(lián)合制動的混合控制。列車控制系統(tǒng)TCC將來自駕駛控制器或ATO得制動命令傳輸給BECU和DCU。在可能發(fā)揮列車電制動力的基礎(chǔ)上，BECU將補(bǔ)充空氣制動力，以滿足總制動力規(guī)定。列車控制系統(tǒng)TCC傳輸來自駕駛室HSCB閉合開關(guān)觸發(fā)的HSCB合命令。第三章常見的列車網(wǎng)絡(luò)通信原則現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線原本是指現(xiàn)場設(shè)備之間的信號傳輸線，后又被定義為應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場，在測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多借點(diǎn)數(shù)字通信技術(shù)?，F(xiàn)場總線為工業(yè)控制系統(tǒng)而生，由于其開放、實(shí)時性強(qiáng)等特點(diǎn)，在列車通信網(wǎng)絡(luò)中也得到了較好的應(yīng)用?，F(xiàn)場總線測量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以雙絞線等傳輸介質(zhì)為紐帶，把位于生產(chǎn)現(xiàn)場、含有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力的測量控制設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，按公開、規(guī)范的通信合同，在多個測量控制設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備與運(yùn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成適應(yīng)多個應(yīng)用需要的自動控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)把眾多分散的計(jì)算機(jī)連接在一起，使計(jì)算機(jī)的功效發(fā)生了神奇的變化，把人類引入到了信息時代?，F(xiàn)場總線給自動化領(lǐng)域帶來的變化，正如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)給單臺計(jì)算機(jī)帶來的變化。它使自控設(shè)備連接為控制網(wǎng)絡(luò)，并與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)溝通連接，使控制網(wǎng)絡(luò)成為信息網(wǎng)絡(luò)的重要構(gòu)成部分。現(xiàn)場總線系統(tǒng)既是一種開放的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，又是一種能夠由現(xiàn)場設(shè)備實(shí)現(xiàn)完整控制功效的全分布控制系統(tǒng)。它作為現(xiàn)場設(shè)備之間信息溝通交換的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備連接為能實(shí)現(xiàn)多個測量控制功效的自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)如PID控制、賠償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化及控管一體化的綜合自動化功效。這是一項(xiàng)以數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動控制為重要內(nèi)容的綜合技術(shù)。3.1.1基于現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)備接受設(shè)備、作為傳輸介質(zhì)的現(xiàn)場總線基于現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)的發(fā)送設(shè)、傳輸報(bào)文、通信合同等幾部分構(gòu)成。溫度變送器要將生產(chǎn)現(xiàn)場運(yùn)行的溫度測量值傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)。這里傳輸?shù)膱?bào)文內(nèi)容為溫度測量值，現(xiàn)場溫度變送傳輸介質(zhì)接受設(shè)備，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)示例器為發(fā)送設(shè)備，計(jì)算機(jī)為接受設(shè)備，現(xiàn)場總線為傳輸介質(zhì)，通信合同則是事先以軟件形式存在于計(jì)算機(jī)溫度變送器內(nèi)的一組程序。因此這里的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)事實(shí)上是一種以總線為連接紐帶的硬軟件結(jié)合體。在基于現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是與生產(chǎn)過程親密有關(guān)的數(shù)值、狀態(tài)、指令等。如用數(shù)字1表達(dá)管道中閥門的啟動，用數(shù)字。表達(dá)閥門的關(guān)閉;用數(shù)字1表廳生產(chǎn)過程處在報(bào)警狀態(tài)，數(shù)字0表達(dá)生產(chǎn)過程處在正常狀態(tài)。表達(dá)溫度、壓力、流量、液位等的數(shù)值、控制系統(tǒng)的給定值、PID參數(shù)等都是典型的報(bào)文數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的測量控制系統(tǒng)，從輸人設(shè)備到控制器，從控制器到輸出備，均采用設(shè)備間一對一的連線，即點(diǎn)到點(diǎn)布線，通過電壓、電流等模擬信號傳送參數(shù)?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)則采用串行數(shù)據(jù)通信方式實(shí)現(xiàn)眾多節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信，不必在每對通信節(jié)點(diǎn)間建立直達(dá)線路，而是采用網(wǎng)絡(luò)的連接形式構(gòu)建數(shù)據(jù)通道。串行數(shù)據(jù)通信最大的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)。兩根導(dǎo)線上掛接多個傳感器、執(zhí)行器，含有安裝簡樸、通信方便的優(yōu)點(diǎn)。這兩根實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信的導(dǎo)線就稱為總線。采用總線式串行通信為提供更為豐富的控制信息內(nèi)容發(fā)明了條件?？偩€上除了傳輸測量控制的狀態(tài)與數(shù)值信息外，還可提供模擬儀表接線所不能提供的參數(shù)調(diào)節(jié)、故障診療、閥門開關(guān)的動作次數(shù)等信息，便于操作管理人員更加好、更深人地理解生產(chǎn)現(xiàn)場和自控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。3.1.2現(xiàn)場總線的特點(diǎn)。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)在設(shè)備之間采用一對一的連線，測量變送器、控制器、執(zhí)行器、開關(guān)、電動機(jī)之間均為一對一物理連接。而在現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，各現(xiàn)場設(shè)備分別作為總線上的一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，設(shè)備之間采用網(wǎng)絡(luò)式連接是現(xiàn)場總線系統(tǒng)在構(gòu)造仁最顯著的特性之一。在兩根普通導(dǎo)線制成的雙絞線上，掛接著幾個、卜幾個白控設(shè)備?？偩€在傳輸多個設(shè)備的多個信號，如運(yùn)行參數(shù)值、設(shè)備狀態(tài)、故障、調(diào)節(jié)與維護(hù)信息等的同時，還可為總線上的設(shè)備提供直流工作電源?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)不再需要傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)中的模擬/數(shù)字、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換條件。這樣就為簡化系統(tǒng)構(gòu)造、節(jié)省硬件設(shè)備、節(jié)省連接電纜、節(jié)省多個安裝、維護(hù)費(fèi)用發(fā)明了條件。在現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，由于設(shè)備增強(qiáng)了數(shù)字計(jì)算能力，有條件將多個控制計(jì)算功效模塊、輸人/輸出功效模塊置人到現(xiàn)場設(shè)備之中。借助現(xiàn)場設(shè)備所含有的通信能力，直接在現(xiàn)場完畢測量變送儀表與閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的信號傳送，實(shí)現(xiàn)了徹底分散在現(xiàn)場的全分布式控制。現(xiàn)場總線是控制系統(tǒng)運(yùn)行的動脈、通信的樞紐，因而應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)的開放性、互可操作性、通信的實(shí)時性，以及對環(huán)境的適應(yīng)性等問題。1)全數(shù)字通信。這使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)信號的檢錯、糾錯機(jī)制，從而顯著提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和傳輸精度。同時，可進(jìn)行多參數(shù)傳輸，例如，現(xiàn)場設(shè)備的測量、控制信息以及其它非控制信息如設(shè)備類型、型號、廠商信息、量程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等都能夠通過一對導(dǎo)線傳輸?shù)浆F(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)上的任何智能設(shè)備，從而消除了模擬信號的傳輸瓶頸。2)系統(tǒng)的開放性。系統(tǒng)的開放性體現(xiàn)在通信合同公開，不同制造商提供的設(shè)備之間可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與信息交換。這里的開放是指對有關(guān)規(guī)范的一致與公開，強(qiáng)調(diào)對原則的共識與遵從。一種開放系統(tǒng)，是指它能夠與世界上任一制造商提供的、恪守相似原則的其它設(shè)備或系統(tǒng)互相連通。顧客可按自己的需要和考慮，把來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品構(gòu)成適合自己控制應(yīng)用需要的系統(tǒng)。現(xiàn)場總線系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)成為自動化領(lǐng)域的開放互聯(lián)系統(tǒng)。3)互可操作性。這里的互可操作性，是指網(wǎng)絡(luò)中互連的設(shè)備之間除了能實(shí)現(xiàn)信息互訪外，還能理解信息的含義，并能根據(jù)信息規(guī)定進(jìn)行操作。如A設(shè)備能夠接受B設(shè)備的數(shù)據(jù)，也能夠控制C設(shè)備的動作與所處狀態(tài)。這就意味著，某廠家生產(chǎn)的設(shè)備能夠?qū)α硪环N廠家的設(shè)備進(jìn)行控制和操作，也即不同廠家的相似類型的設(shè)備能夠互相替代，并且還可統(tǒng)一組態(tài)，無需專用的驅(qū)動程序。這就解決了設(shè)備的壟斷性和產(chǎn)品故障解決的時效性，為系統(tǒng)集成的白爭降操供了產(chǎn)品保障。顧客從而可選擇性價比更高的產(chǎn)品。4)通信的實(shí)時性與擬定性?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)的基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)測量控制。而有些測控任各早有嚴(yán)格的時序和實(shí)時性規(guī)定的。達(dá)不到實(shí)時性規(guī)定或因時間同時等問題影響了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的動作時序，有時會造成災(zāi)難性的后果。這就規(guī)定現(xiàn)場總線系統(tǒng)能提供對應(yīng)的通信機(jī)制，提供時間公布與時間管理功效，滿足控制系統(tǒng)的實(shí)時性規(guī)定。通信模式、網(wǎng)絡(luò)管理與調(diào)度方式等都會影響到通信的實(shí)時性、有效性與擬定性。5)現(xiàn)場設(shè)備的智能與功效自治性。這里的智能重要體現(xiàn)在現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字計(jì)算與數(shù)字通信能力上。而功效自治性則是指將傳感測量、賠償計(jì)算、工程量解決、控制計(jì)算等功效塊分散嵌人到現(xiàn)場設(shè)備中，借助位于現(xiàn)場的設(shè)備即可完畢自動控制的基本功效，構(gòu)成全分布式控制系統(tǒng)，并含有隨時診療設(shè)備工作狀態(tài)的能力。6)對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)工作在生產(chǎn)現(xiàn)場，應(yīng)含有對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性。工作在不同環(huán)境下的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，對其環(huán)境適應(yīng)性有不同規(guī)定。在不同的高溫、嚴(yán)寒、粉塵環(huán)境下能保持正常工作狀態(tài)，含有抗振動、抗電磁干擾的能力。在易燃易爆環(huán)境下能確保本質(zhì)安全，有能力支持總線供電等。這是現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要方面。采用防雨、防潮、防電磁干擾的殼體封裝，選用工作溫度范疇更寬的電子器件，以及采用屏蔽電纜或光纜作為傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)總線供電，滿足本質(zhì)安全防爆規(guī)定等都是現(xiàn)場總線系統(tǒng)所采用的提高環(huán)境適應(yīng)性的方法。3.1.3現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)勢和劣勢由于現(xiàn)場總線的以上特點(diǎn)，使得控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)和檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出優(yōu)越性。1)節(jié)省硬件數(shù)量與投資。現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，由于智能現(xiàn)場設(shè)備能直接執(zhí)行多參數(shù)測量、控制、報(bào)警、累計(jì)計(jì)算等多個功效，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器、計(jì)算單元等，不再需要D('S系統(tǒng)的信號調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換等功效單元，從而也省去了它們之間的復(fù)雜接線，節(jié)省了一大筆硬件投資，減少了控制室的占地面積。2)節(jié)省安裝費(fèi)用。現(xiàn)場總線系統(tǒng)在一對雙絞線或一條電纜上普通可掛接多個設(shè)備，因而系統(tǒng)的連線非常簡樸。與傳統(tǒng)連接方式相比，所需電纜、端子、槽盒、機(jī)架的用量大大減少，連線設(shè)計(jì)與接頭校對的工作量也大大減少。當(dāng)需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時，無需增設(shè)新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，這樣既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計(jì)、安裝的工作量。據(jù)有關(guān)典型實(shí)驗(yàn)工程的測算資料，可節(jié)省安裝費(fèi)用60%以上。3)節(jié)省維護(hù)開銷。由于現(xiàn)場控制設(shè)備含有自診療與簡樸故障解決的能力，并通過數(shù)字通信將有關(guān)的診療維護(hù)信息送往控制室，顧客能夠查詢?nèi)吭O(shè)備的運(yùn)行，診療維護(hù)信息，方便早期分析故障因素并快速排除，縮短了維護(hù)停工時間。同時由于系統(tǒng)構(gòu)造簡化，連線簡樸而減少了維護(hù)工作量。、4)顧客含有系統(tǒng)集成主動權(quán)。顧客能夠自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)不會為系統(tǒng)集成中不兼容的合同、接口而一籌莫展。使系統(tǒng)集成過程中的主動權(quán)牢牢掌握在顧客手中。5)提高了系統(tǒng)的精確性與可靠性。由于現(xiàn)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，從根本上提高了測量與控制的精確度，減小傳輸誤差。同時，由于系統(tǒng)的構(gòu)造簡化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功效加強(qiáng)，減少了信號的來回傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。另外，由于設(shè)備的原則化，功效模塊化，使系統(tǒng)含有設(shè)計(jì)簡樸，易于重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)中，由于網(wǎng)絡(luò)成為各構(gòu)成部件之間的信息傳遞通道，網(wǎng)絡(luò)成為控制系統(tǒng)不可缺少的構(gòu)成部分之一。而網(wǎng)絡(luò)通信中數(shù)據(jù)包的傳輸延遲，通信系統(tǒng)的瞬間錯誤和數(shù)據(jù)包丟失，發(fā)送與達(dá)成次序的不一致等，都會破壞傳統(tǒng)控制系統(tǒng)原本含有的擬定性，使得控制系統(tǒng)的分析和綜合變得更復(fù)雜，使控制系統(tǒng)的性能受到負(fù)面影響。如何使控制網(wǎng)絡(luò)滿足控制系統(tǒng)對通信實(shí)時性、擬定性的規(guī)定，是現(xiàn)場總線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重要問題。(4)現(xiàn)場總線與普通計(jì)算機(jī)通信的區(qū)別。現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表和控制室系統(tǒng)之間的一種全數(shù)字化、雙向、多分支構(gòu)造的計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展會從各個方面影響現(xiàn)場總線的發(fā)展。但是，兩者在基本功效、信號傳輸規(guī)定和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造上都有所不同.1)基本功效。計(jì)算機(jī)通信的基本功效:可靠地傳遞信息。現(xiàn)場總線的功效則是涉及了更多的內(nèi)容:①高效、低成本地實(shí)現(xiàn)儀表及自控設(shè)備間的全數(shù)字化通信，以體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)性;②解決現(xiàn)場裝置的總線供電問題，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線的本質(zhì)安全規(guī)范，以體現(xiàn)其安全性;③解決現(xiàn)場總線的環(huán)境適應(yīng)性問題，如電磁干擾、環(huán)境溫度、適度、震動等因素，以體現(xiàn)其可靠性;④現(xiàn)場儀表及現(xiàn)場控制裝置要盡量地就地解決信息，不要將信息過多地在網(wǎng)絡(luò)上來回傳遞，以體現(xiàn)現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展趨勢—信息解決現(xiàn)場化。2)信號傳輸規(guī)定。兩者在速度規(guī)定上是一致的，但現(xiàn)場總線不僅規(guī)定傳輸速度快，還規(guī)定響應(yīng)快，即需要滿足控制系統(tǒng)的實(shí)時性規(guī)定。普通通信系統(tǒng)也會有實(shí)時性的規(guī)定，但這是一種“軟”的規(guī)定，即只要大部分時間滿足規(guī)定就行了。過程控制對實(shí)時性的規(guī)定是“硬”的，由于它往往涉及安全，必須在任何時間都及時響應(yīng)，不允許有不擬定性。現(xiàn)場總線的實(shí)時性重要體現(xiàn)在響應(yīng)時間和循環(huán)周期兩個方面。響應(yīng)時間是指系統(tǒng)發(fā)生特殊請求或發(fā)生突發(fā)事件時，儀表將信息傳輸?shù)街骺卦O(shè)備或其它現(xiàn)場儀表所需的時間。這往往需要涉及:現(xiàn)場設(shè)備的中斷和解決能力，傳輸時間，優(yōu)先級控制等多個因素。過程控制系統(tǒng)普通并不規(guī)定這個時間達(dá)成最短，但它規(guī)定最大值是預(yù)先可知的，過程控制系統(tǒng)普通需要周期性地與現(xiàn)場控制設(shè)備進(jìn)行信息交流。循環(huán)周期是指系統(tǒng)與全部現(xiàn)場控制設(shè)備都最少完畢一次通信所需的時間。這個時間往往含有一定的隨機(jī)性，過程控制系統(tǒng)同樣但愿其最大值是可預(yù)知的。TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為當(dāng)代列車的核心技術(shù)，在世界范疇內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但由于鐵路運(yùn)輸在世界上不同地區(qū)和國家的特點(diǎn)和競爭程度不同，不同的國家或地區(qū)的列車控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用了不同的技術(shù)開發(fā)路線和模式。歐洲的鐵路運(yùn)輸市場競爭較為充足，顧客對機(jī)車車輛及其控制技術(shù)的規(guī)定也較高。同時由于歐盟的形成，客觀上對列車及其控制系統(tǒng)的互通、互聯(lián)提出了更高的規(guī)定。各大列車電氣部件供應(yīng)商都推出了基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)，例如，瑞士ABB公司的MICAS一S2系統(tǒng)，瑞典ADtranz公司(現(xiàn)已被Bombardier公司收購)的MITRAC列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、法國Alstom公司基于Wor1dFIP總線的AUATE控制系統(tǒng)等。如圖4一4所示，MICAS一S2系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)分成列車總線和車廂總線，列車總線采用FSK(頻移鍵控)，波特率為19.2kb/s，車廂總線MVB(多功效車廂總線)采用RS一485串行通信原則，局部總線采用雙絞線，遠(yuǎn)程總線采用光纜，波特率為soMITRAC則是在MICAS一S2的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分布式列車控制網(wǎng)絡(luò)。由于這些列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大都遵照各大電氣設(shè)備供應(yīng)商的公司原則或是不同國家的國標(biāo)，基于不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車載設(shè)備往往不能兼容，不同來源的鐵道機(jī)車車輛也不能夠互相連掛，為此，IEC開始了列車通信網(wǎng)絡(luò)的原則化之路。1988年，國際電工委員會(IEC)第9技術(shù)委員會(TC9)，委托由來自20多個國家(涉及中國、歐洲國家、日本和美國，他們代表了世界范疇的重要鐵路運(yùn)用部門和制造廠家)以及國際鐵路聯(lián)盟(UIO的代表構(gòu)成的第22工作組WG22，共同為鐵路設(shè)備的數(shù)據(jù)通信制訂一項(xiàng)原則，使得多個鐵道機(jī)車車輛能夠互相連掛，車上的可編程電子設(shè)備能夠交換。1999年6月，通過長達(dá)的工作后，IEC,TC9,WG22在ABB公司的MICAS基礎(chǔ)上，以及西門子的DIN43322和意大利的CD450等運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂的列車通信網(wǎng)絡(luò)原則(TrainCommunicationNetwork,TCN)—IEC61375正式成為國際原則。同年，國際電氣電子委員會(InstituteofElectricalandElectron-icsEngineers,IEEE)也制訂出了車載通信合同原則IEEESTD1473-1999原則，并將TCN和LonWorks同時納人其中。我國于頒布的鐵道部原則TB/T3025-也將其正式確認(rèn)為列車通信網(wǎng)絡(luò)原則。3.2.1TCN網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造特點(diǎn)列車通信網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)造是兩條總線構(gòu)成的三層構(gòu)造。1)絞線式列車總線(WTB),連接列車各車廂，可自動配備，在雙紋線上傳輸?shù)乃俾誓軌蜻_(dá)成1Mb/so2)多功效車廂總線(MVB),連接車廂內(nèi)部設(shè)備，能加緊響應(yīng)速度，通過雙絞線或光纖能夠達(dá)成1.5Mb/s的速率。3)設(shè)備級控制網(wǎng)。3.2.2TCN合同與OSI的一致性比較。TCN的構(gòu)造遵照ISO/OSI模型。TCN體系已經(jīng)考慮了ISO的許多標(biāo)準(zhǔn)，但是，基十下述考慮.TCN也有某些區(qū)別和簡化:1)OSI模型是針對互相連接的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的總體樞架設(shè)計(jì)的，它支持的應(yīng)用范疇很廣(如辦公自動化、制造工廠、聯(lián)合網(wǎng)絡(luò))。而列車通信網(wǎng)絡(luò)則為特定應(yīng)用，其與外部世界的通信僅通過網(wǎng)關(guān)，許多OSI的服務(wù)在TCN中是多出的。2)TCN原則強(qiáng)調(diào)節(jié)體兼容性，不同來源的設(shè)備能夠安裝插件兼容，可選項(xiàng)的數(shù)量保持到最少。3)TCN是實(shí)時工作的，即使國際原則如法國UTEC46-602(FIP)辨別子實(shí)時變量服務(wù)及非急迫的消息傳送。但I(xiàn)S()原則中未考慮傳輸距離短，但頻繁、時限急迫的數(shù)據(jù)，因而TCN對在IS(〕工作中未涉及的服務(wù)做了定義，如過程數(shù)據(jù)的源尋址廣播。4)由OSI報(bào)頭引發(fā)的總開銷是巨大的，這個總開銷對高速網(wǎng)絡(luò)(lOMb/s)是能夠承受的，但WTB的帶寬僅1Mb/s，而MVB的幀長度僅256位，因而需要對數(shù)據(jù)譯碼和合同進(jìn)行優(yōu)化。5)符合OSI模型的軟件太復(fù)雜，不能與在列車通信網(wǎng)絡(luò)上連接的大量小設(shè)備的目的相兼容，因此在TCN中對幾個OSI層進(jìn)行了簡化。6)TCN通信由于引人了部件互相之間的商定而大大簡化。例如，當(dāng)全部設(shè)備都按商定使用相似的格式，在表達(dá)層就不必進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的協(xié)商。工業(yè)以太網(wǎng)由于Ethernet技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，使其從辦公自動化走向工業(yè)自動化口所謂工業(yè)以太網(wǎng)，普通來講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)(即IEEE802.3原則)兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、合用性以及實(shí)時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及推廣，Etherenet技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，Etherenet傳輸速率的提高和Etherenet交換技術(shù)的發(fā)展，給解決Etherenet通信的非擬定性問題帶來了但愿，并使Etherenet全方面應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域成為可能?，F(xiàn)在工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在下列幾個方面。3.3.1通信擬定性與實(shí)時性工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它必須滿足控制作用對實(shí)時性的規(guī)定，即信號傳輸足夠的快和滿足信號的擬定性。實(shí)時控制往往規(guī)定對某些變量的數(shù)據(jù)精擬定時刷新。由于Etherenet采用csMn/cD碰撞檢測方式，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟粩M定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時規(guī)定，因此傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足控制系統(tǒng)規(guī)定精擬定時通信的實(shí)時性規(guī)定，始終被視為非擬定性的網(wǎng)絡(luò)。然而，快速以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，給解決以太網(wǎng)的非擬定性問題帶來了新的契機(jī)，使這一應(yīng)用成為可能。首先，Etherenet的通信速率從lOMb/s,100Mb/s增大到如今的1000Mb/s,lOGb/s，在數(shù)據(jù)吞吐量相似的狀況下，通信速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的減輕和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的減小，即網(wǎng)絡(luò)碰撞幾率大大下降。另首先，采用星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個網(wǎng)段。Eherenet交換機(jī)由于含有數(shù)據(jù)存儲、轉(zhuǎn)發(fā)的功效，使各端口之間輸人和輸出的數(shù)據(jù)幀能夠得到緩沖，的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，不再發(fā)生碰撞;同時交換機(jī)還可對網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行過濾，使每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的傳輸只現(xiàn)在本地網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行，而不需通過主干網(wǎng)，也不占用其它網(wǎng)段的寬帶，從而減少了全部網(wǎng)段和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。再次，全雙工通信又使得端口間兩隊(duì)雙絞線上分別同時接受和發(fā)送報(bào)文幀，也不會發(fā)生沖突。因此，采用交換式集線器和全雙工通信，可使得網(wǎng)絡(luò)上的沖突域不復(fù)存在或碰撞幾率大大減少，因此使Eheerenet通信擬定性和實(shí)時性大大的提高。3.3.2穩(wěn)定性與可靠性Eherenet進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的另一種重要問題是，它所用的接插件、集線器、交換機(jī)和電纜等均是為商用領(lǐng)域設(shè)計(jì)的，而未針對較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境來設(shè)計(jì)，故商用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品不能應(yīng)用在有較高可靠性規(guī)定的惡劣工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，上述問題正在快速得到解決。為理解決在不間斷的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在極端條件下網(wǎng)絡(luò)也能穩(wěn)定工作的問題，美國Synergetic微系統(tǒng)公司和德國Hirschmann,Jet-terflG等公司專門開發(fā)和生產(chǎn)了導(dǎo)軌式集線器、交換機(jī)產(chǎn)品，安裝在原則DIN導(dǎo)軌上，并有冗余電源供電，接插件采用牢固的DB一9構(gòu)造。我國臺灣四零四科技(MoxaTechnologies)在6月推出工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品一M()X!}EtherDeviceServer(工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備服務(wù)器)，特別設(shè)計(jì)用于連接工業(yè)應(yīng)用中含有以太網(wǎng)絡(luò)接口的工業(yè)設(shè)備(如PLC,HMI.DCS系統(tǒng)等)。在IEEE802.3af原則中，對Eherenet原則中，對Eherenet的總線供電規(guī)范也進(jìn)行了定義。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，主干網(wǎng)可采用光纖傳輸，現(xiàn)場設(shè)備的連接則可采用屏蔽雙絞線，對干重要的網(wǎng)絡(luò)還可采用冗余網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力和可靠性。3.3.3工業(yè)以太網(wǎng)合同由于工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不單單是一種完畢數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，并且還是一種借助網(wǎng)絡(luò)完畢控制功效的自控系統(tǒng)。它除了完畢數(shù)據(jù)傳輸之外，往往還需要依靠所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和指令，執(zhí)行某些控制計(jì)算與操作功效，由于多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)完畢自控任各_因而官需要在應(yīng)用、顧客等高層合同與規(guī)范卜滿足開放系統(tǒng)的規(guī)定，滿足互操作條件。對應(yīng)于ISO/OSI七層通信模型，以太網(wǎng)技術(shù)規(guī)范只映射為其中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。而在其之上的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層合同，現(xiàn)在以TCP/IP合同為主(已成為以太網(wǎng)之上傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層“事實(shí)上的”原則)。而對較高層次如會話層、表達(dá)層、應(yīng)用層等沒有作技術(shù)規(guī)定?，F(xiàn)在商用計(jì)算機(jī)設(shè)備之間是通過FTP(文獻(xiàn)傳送合同)、Telnet(遠(yuǎn)程登錄合同)、SMTP(簡樸郵件傳送合同)、HTTP<WWW合同)、SNMP(簡樸網(wǎng)絡(luò)管理合同)等應(yīng)用層合同進(jìn)行信息透明訪問的，它們?nèi)缃裨诨ヂ?lián)網(wǎng)上發(fā)揮了非常重要的作用。但這些合同所定義的數(shù)據(jù)構(gòu)造等特性不適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制領(lǐng)域現(xiàn)場設(shè)備之間的實(shí)時通信。為滿足工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)定，必須在Eherenet-}TCP/IP合同之上，建立完整的、有效的通信服務(wù)模型，制訂有效的實(shí)時通信服務(wù)機(jī)制，協(xié)調(diào)好工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)中實(shí)時和非實(shí)時信息的傳輸服務(wù)，形成為廣大工控生產(chǎn)商和顧客所接受的應(yīng)用層、顧客層合同，進(jìn)而形成開放的原則。為此，各現(xiàn)場總線組織紛紛將以太網(wǎng)引入其現(xiàn)場總線體系中的高速部分，運(yùn)用以太網(wǎng)和TCP/IP技術(shù)，以及原有的低速現(xiàn)場總線應(yīng)用層合同，從而構(gòu)成了所謂的工業(yè)以太網(wǎng)合同，如HSE,PROFInet,Eherenet/IP等。近年來，工業(yè)以太網(wǎng)的興起引發(fā)了自動控制領(lǐng)域的重視，同時許多人緊張工業(yè)以太網(wǎng)原則的不統(tǒng)一會影響其滲入到自動控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用?，F(xiàn)場總線原則爭論了，工業(yè)以太網(wǎng)原則或許也會這樣?，F(xiàn)在IEC61158原則中有8種現(xiàn)場總線，這8種總線各有各的規(guī)范，互不兼容?，F(xiàn)場總線向工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展形成的4類不同合同原則，分別是由重要的現(xiàn)場總線生產(chǎn)廠商和集團(tuán)支持開發(fā)的，具體有下列內(nèi)容:1)FF和Wor1dFIP向FieldbusHSE發(fā)展;2)ControlNet和DeviceNet向EtherNet/IP發(fā)展;3)Interbus和ModBus向IDA發(fā)展;4)PROFIBUS向PROFINET發(fā)展。這4類工業(yè)以太網(wǎng)原則，都有其支持的廠商并且現(xiàn)在已有對應(yīng)的產(chǎn)品。某些國際組織也在主動推動以太網(wǎng)進(jìn)人控制領(lǐng)域;美國電子和電子工程師協(xié)會(IEEE)正在著手制訂現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)通信的新原則，該原則將使網(wǎng)絡(luò)能看到“對象”，工業(yè)自動化開放網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(IAONA)近來與DeviceNet供應(yīng)商協(xié)會(ODVA)集團(tuán)就共同推動Etherenet和TCP/IP統(tǒng)一認(rèn)識，努力建立了一種統(tǒng)一的工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境；現(xiàn)場總線基金會在推動高速以太網(wǎng)H