铁路电源屏是铁路信号设备正常运行的“心脏”。随着我国铁路运输向高速、重载、信息化的方向发展,铁路信号先进技术的应用,铁路信号对电源屏的供电电源质量和安全可靠性提出了更高的要求,对信号电源设备实现“数字化、网络化、综合化、智能化”的要求也越来越高。进入21世纪后,我国开始应用推广智能型铁路信号电源系统。智能型铁路信号电源系统采用了计算机、电力电子、自动控制、网络通信等先进技术,具有供电质量好,稳定性、可靠性高,具有智能功能,可以实现远程监测等优点。
1.电源屏的数据监测设计思想
电源屏系统在运行时,要实时监测系统的电压、电流及开关量等数据状态,如出现异常,发出报警信号,提示值班人员进行维护。
本电源屏系统采用三级集散式监测方式设计,第一级为模块内的嵌入式监测单元及电源屏中的集中采集单元,实时检测模块自身工作状态、系统输入/输出断路器及电压、电流状态,并将信息通过
2.监测模块对电源屏数据的监测
电源屏监测模块采用多CPU设计方式,用三片单片机分别来实现:显示、存储及其主要的控制功能、与下层模块间的通讯、键盘与语音报警处理等控制。选用AT89C55单片机来做主CPU——显示、存储控制单片机,用两片单片机选用AT89C52。系统的原理图如图1所示。
2.1 多CPU间的数据传输
CPU2负责与下层模块实现通讯,当下层模块接收到传送数据的命令时,将数据包传送到CPU2, CPU2将数据包进行处理,然后通过P1.0端口向主CPU申请中断,主CPU响应中断,接收数据。主CPU将数据与贮存数据进行比较CONTROL ENGINEERING China版权所有,检测是否故障,如未检测到故障,则将数据送存储器贮存,若检测到故障,则发出控制命令,选通CPU3CONTROL ENGINEERING China版权所有,实现语音和显示同时报警。当CPU3检测到有键盘输入时CONTROL ENGINEERING China版权所有,则通过P1.0和P1.4分别向主CPU和CPU2发出中断请求,两CPU响应中断,按键盘控制指令显示参数设置信息,并经通信端口下传至下层模块。CPU2与CPU3数据的传输方向,由双向三态口74LS245控制。电路连接图如图2所示。
图2 主CPU、CPU2、CPU1的连接
2.2 主CPU存储器的扩展
系统的外扩存储器芯片选用非易失性芯片HK1255,该芯片内置锂电池,在无外部供电的情况下,数据能保持很长时间。该芯片抗干扰能力强,可带电插拔;存储速度<70ns;低功耗、全密封、高可靠;适于潮湿、振动、高低温等恶劣的环境中使用。
AT89C55具有扩展模式下有16要地址线,可寻址64KB的空间,但HK1255具有19根地址线,故扩展采用分页扩展存储器技术,用四根P0口的输出端口线,使存储器形成32个32KB的页面,从而可以达到扩展的目的。两锁存器时钟由CPU的P1.0和ALE提供,HK1255片选端由P1.1提供,其WE、OE分别与CPU的/WR、/RD相接。电路连接图如图3所示。
2.3 数据显示
本系统的显示采用内置SED1335控制器的液晶显示模块LMBGA_032_49CK_,既可以显示图形又可以显示字符。SED1335控制器可以管理64K 显示RAM,管理内藏的字符发生器及外扩的字符发生器CGRAM 或EXCGROM,它将64K 显示R