畢業(yè)設計---hxd2型電力機車網絡控制系統(tǒng)

1、<p>　　2012屆畢業(yè)設計說明書</p><p>　　課題名稱：列車網絡控制系統(tǒng)設計</p><p>　　—HXD2型電力機車網絡控制系統(tǒng)</p><p>　　專 業(yè) 系 牽引與動力學院 </p><p>　　班 級 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　完成日期 </p><p>　　2014屆畢業(yè)設計任務書</p><p>　　課題名稱：列車網絡控制系統(tǒng)分析及故障排除</p><p&g

3、t;<b>　　指導老師：</b></p><p><b>　　設計內容與要求</b></p><p><b>　　課題概述</b></p><p>　　隨著牽引動力的交流化和運行速度的提高，列車上采用微機實現(xiàn)智能化控制的部件或裝置也越來越多，各微機系統(tǒng)間的協(xié)調和信息交換顯得越來越重要。另外，為提高列

4、車的舒適度，各種輔助裝置的控制和服務裝置的控制都必須納入到這個微機控制系統(tǒng)中來。因此，列車控制也由單臺機車的牽引傳動控制逐漸向網絡控制方向發(fā)展，網絡控制技術已經成為核心技術之一。</p><p>　　本課題基于TCN、ARCNET等常見列車通信網絡，分析其通信原理和通信特點，著重分析高速動車、大功率交傳機車、城軌車輛等多類列車網絡控制系統(tǒng)的拓撲結構、控制功能、硬件組成及工作原理，指出網絡控制系統(tǒng)中常見的故障現(xiàn)象，

5、闡述其故障應急處理方法。</p><p><b>　　設計內容及要求</b></p><p><b>　?。?）設計內容</b></p><p>　　本課題下設3個子課題：</p><p>　　CRH動車組網絡控制系統(tǒng)的分析及故障排除</p><p>　　HXD交傳機車網絡控

6、制系統(tǒng)的分析及故障排除</p><p>　　城軌車輛網絡控制系統(tǒng)的分析及故障排除</p><p>　　每個子課題設計的主要內容可包括：</p><p>　　列車網絡控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析</p><p>　　列車網絡控制系統(tǒng)的功能、特點及其與傳統(tǒng)機車微機控制系統(tǒng)的區(qū)別</p><p>　　常見的列車網絡通信標準&

7、lt;/p><p>　　以某個車型為例，從結構、原理、可靠性、實時性等方面詳細分析該車型的網絡控制系統(tǒng)</p><p>　　列車網絡控制系統(tǒng)常見故障的判斷分析與處理</p><p><b>　　結論</b></p><p><b>　?。?）要求</b></p><p>　　通過

8、檢索文獻或其他方式，深入了解設計內容所需要的各種信息；</p><p>　　能夠靈活運用《電力電子技術》、《計算機應用技術》、《機車總體》、《列車網絡控制技術》等基礎和專業(yè)課程的知識來分析城軌列車、大功率機車及高速動車組上的網絡控制系統(tǒng)。</p><p>　　要求學生有一定的電子電路，軌道交通專業(yè)基礎。</p><p><b>　　設計參考書</b&

9、gt;</p><p>　　《列車網絡控制技術原理與應用》</p><p>　　《動車組網絡控制系統(tǒng)》</p><p>　　《CRH2型動車組》、《CRH5型動車組》</p><p>　　《HXD大功率機車》</p><p><b>　　設計說明書要求</b></p><p&g

10、t;<b>　　封面</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　內容摘要(200~400字左右，中英文)</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　正文（設計方案比較與選擇，設計方案原理、計算、分析、論證，設計結果的說明及特點）&

11、lt;/p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　附錄(參考文獻、圖紙、材料清單等)</p><p>　　六、畢業(yè)設計進程安排</p><p>　　第1周：資料準備與借閱，了解課題思路。</p><p>　　第2-3周：設計要求說明及課題內容輔導。</p><p&

12、gt;　　第4-7周：進行畢業(yè)設計，完成初稿。</p><p>　　第7-10周：第一次檢查，了解設計完成情況。</p><p>　　第11周：第二次檢查設計完成情況，并作好畢業(yè)答辯準備。</p><p>　　第12周：畢業(yè)答辯與綜合成績評定。</p><p>　　七 、畢業(yè)設計答辯及論文要求</p><p><

13、b>　　畢業(yè)設計答辯要求</b></p><p>　　答辯前三天，每個學生應按時將畢業(yè)設計說明書或畢業(yè)論文、專題報告等必要資料交指導教師審閱，由指導教師寫出審閱意見。</p><p>　　學生答辯時對自述部分應寫出書面提綱，內容包括課題的任務、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻、設計的基本內容和主要方法、成果結論和評價。</p><p>　　答

14、辯小組質詢課題的關鍵問題，質詢與課題密切相關的基本理論、知識、設計與計算方法、實驗方法、測試方法，鑒別學生獨立工作能力、創(chuàng)新能力。</p><p><b>　　畢業(yè)設計論文要求</b></p><p>　　文字要求:說明書要求打印(除圖紙外)，不能手寫。文字通順，語言流暢，排版合理，無錯別字，不允許抄襲。</p><p>　　圖紙要求:按工程制

15、圖標準制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細均勻，圓弧連接光滑，尺寸標注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書寫。</p><p>　　曲線圖表要求：所有曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準用徒手畫，必須按國家規(guī)定的標準或工程要求繪制。</p><p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　隨著列車運行速度的提高，列車網絡控制系統(tǒng)具有越來

16、越重要的意義。同時，列車網絡控制系統(tǒng)是動車組的九大關鍵技術之一，因此建立可靠安全的車載通信網絡是十分必要的。</p><p>　　首先分析了列車網絡系統(tǒng)的體系結構，功能模塊及車載通信網絡的拓撲結構、傳輸信息等。</p><p>　　接著介紹了IEC-61375標準，即列車通信網絡（TCN）標準是IEC聯(lián)合UIC經過幾十年的工作采用了一個用于規(guī)范車載設備數(shù)據通信的標準。介紹了TCN網絡的基本

17、結構、實時協(xié)議、數(shù)據傳輸及介質訪問方式。并詳細討論了WTB和MVB總線的物理層、報文、介質訪問及鏈路層控制。</p><p>　　其次分析比較了ARCnet和TCN兩種車載通信網絡，并總結出各自的優(yōu)勢。ARCnet用于CRH2動車組，TCN用于CRH1、CRH3和CRH5動車組。</p><p>　　本設計說明書針對TCN、ARCnet等常見列車通信網絡，分析其通信原理和通信特點，同時

18、對列車網絡控制技術的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀進行闡述分析，著重分析HXD2型電力機車網絡控制系統(tǒng)的拓撲結構、控制功能、硬件組成及工作原理，指出網絡控制系統(tǒng)中常見的故障現(xiàn)象，闡述其故障應急處理方法。</p><p>　　關鍵詞：HXD2電力機車　　列車網絡技術　　故障應急處理</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Wit

19、h the increase of train speed, train network control system is more and more important. At the same time, train network control system is one of the key technologies in nine of EMU, therefore the establishment of vehicul

20、ar communication network security is very necessary.</p><p>　　This paper first analyzes the architecture of train network system, function module and vehicle communication network topology structure, transmi

21、ssion information etc..</p><p>　　Then introduces IEC-61375 standard, namely the train communication network (TCN) standard is IEC combined with UIC after decades of work by using a standard car equipment for

22、 data communication standard. This paper introduces the basic structure, the TCN network protocol, data transmission and media access mode. And a detailed discussion of the physical layer, WTB and MVB bus message, media

23、access and link layer control.</p><p>　　Then compares ARCnet and TCN two kinds of vehicular communication network analysis, and sums up their respective advantages. ARCnet for CRH2 EMU, TCN for CRH1, CRH3 an

24、d CRH5 emu.</p><p>　　The design specification for TCN, ARCnet and other common train communication network, analyses the communication principle and communication features, the development history and curren

25、t situation of train network control technology is analyzed, emphasizes on the analysis of HXD2 type electric locomotive topology structure, control function, hardware network control system composition and working princ

26、iple, points out the common faults network control system, the fault emergency treatment metho</p><p>　　Keywords: HXD2 electric locomotive fault train network emergency treatment</p><p&g

27、t;<b>　　引言</b></p><p>　　提高列車運行速度是鐵路技術發(fā)展的重要目標，保證列車運行安全是實現(xiàn)我國列車提速戰(zhàn)略的重要保證，而列車控制系統(tǒng)則是實現(xiàn)這一重要保長的技術支持手段。隨著牽引動力交流化和列車運行速度的提高，機車和列車上采用微機實現(xiàn)智能化控制的部件或裝置也越來越多。各微機系統(tǒng)間的協(xié)調和信息交換顯得越來越重要，特別是對動力分散型的動車組，為了提高旅客列車的舒適度，各種輔

28、助裝置的控制和服務裝置的控制都必須納入到這個微機控制系統(tǒng)中來。因此，列車控制也由單臺機車的牽引傳動控制逐漸向列車的網絡控制方向發(fā)展，列車網絡控制技術已經成為高速動車組、城軌車輛的核心技術之一。</p><p>　　本設計以網絡通信基礎知識和計算機控制基礎知識作為鋪墊，在此基礎上詳細講述了能夠用于列車通行的幾種網絡標準，包括LonWorks、ARCNET、CAN等現(xiàn)場總線標準，TCN列車通行網絡標準以及新興的控制網

29、絡——工業(yè)以太網等。與此對應還介紹了應用不同網絡標準的CRH系列動車組網絡控制系統(tǒng)TCMS，最后簡單介紹了列車自動運行控制系統(tǒng)。</p><p>　　其主要分析是HXD2電力機車的網絡通信，并詳細解讀HXD2電力機車的各項網絡知識。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章　網絡控制系統(tǒng)的概述3</p&g

30、t;<p>　　1.1 網絡控制系統(tǒng)的概念3</p><p>　　1.2 網絡控制系統(tǒng)的組成結構及層次模型3</p><p>　　1.3 車載通信網絡的基本結構5</p><p>　　1.4 列車通信網絡中的數(shù)據傳輸5</p><p>　　1.5 列車通信網絡介質訪問方式7</p><p>　

31、　第二章 列車通信網絡TCN8</p><p>　　2.1 TCN的標準化進程8</p><p>　　2.1.1 TCN列車網絡簡介8</p><p>　　2.1.2 TCN列車網絡雛形8</p><p>　　2.1.3 SIBAS系統(tǒng)8</p><p>　　2.1.4 MICAS系統(tǒng)9</p>

32、<p>　　2.2 TCN列車網絡技術的現(xiàn)狀10</p><p>　　2.2.1 TCN列車網絡產品主要供應商10</p><p>　　2.2.2 TCN列車網絡產品應用現(xiàn)狀10</p><p>　　2.2.3 TCN列車網絡的研究推廣11</p><p>　　2.2.4 TCN列車網絡的發(fā)展趨勢11</p>

33、;<p>　　2.3 WTB總線12</p><p>　　2.3.1 絞線式列車總線WTB12</p><p>　　2.3.2 WTB介質訪問13</p><p>　　第三章 微機控制基礎15</p><p>　　3.1 微型計算機的概述15</p><p>　　3.1.1 微機簡介與發(fā)展15

34、</p><p>　　3.1.2 微機的特點與應用15</p><p>　　3.2 微機網絡控制系統(tǒng)結構18</p><p>　　3.2.1 WorldFIP網絡通信的原理和結構18</p><p>　　3.3 HXD2型電力機車的微機網絡控制系統(tǒng)結構22</p><p>　　3.3.1 主處理單元MPU（Ma

35、in Processor Unit）22</p><p>　　第四章 和諧2型電力機車26</p><p>　　4.1和諧2型電力機車概述26</p><p>　　4.1.1微機網絡控制系統(tǒng)結構26</p><p>　　4.2 和諧2型電力機車技術特點28</p><p>　　4.2.1總體布置28<

36、/p><p>　　4.2.2電氣系統(tǒng)28</p><p>　　4.2.3控制系統(tǒng)29</p><p>　　4.2.4轉向架29</p><p>　　第五章 和諧2型電力機車應急處理31</p><p>　　5.1各類故障應急處理31</p><p>　　1.2 設計內容與要求38<

37、/p><p>　　第六章　心得體會39</p><p>　　參考文獻40 </p><p>　　第一章　網絡控制系統(tǒng)的概述</p><p>　　1.1 網絡控制系統(tǒng)的概念</p><p>　　網絡控制系統(tǒng)又被成為基于網絡的控制系統(tǒng)，它是一種完全網絡化、分布化的控制系統(tǒng)，是通過網絡構成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)。&

38、lt;/p><p>　　俠義的網絡控制系統(tǒng)是以網絡為基礎，事先傳感器、控制器和執(zhí)行器等系統(tǒng)各部件之間的信息交換，從而實現(xiàn)資源共享、遠程檢測與控制。例如，基于現(xiàn)成總線技術的網絡控制系統(tǒng)就可以堪稱是一種俠義的網絡控制系統(tǒng)。廣義的網絡控制系統(tǒng)不但包括俠義的網絡控制系統(tǒng)在內，還包括通過Iternet、企業(yè)信息網絡以及企業(yè)內部網絡，事先對工廠車間、生產線以及工程現(xiàn)場設備的遠程控制、信息傳輸、信息管理以及信息分布等。</p

39、><p>　　列車網絡控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)對列車關鍵設備運行狀態(tài)監(jiān)視，并根據需要對設備進行遠程控制．列車網絡控制系統(tǒng)集列車控制系統(tǒng)、故障檢測與診斷系統(tǒng)以放客信息腥務系統(tǒng)于一體， 以車載微機為主要技術手段，通過網絡實現(xiàn)列車各系統(tǒng)之間的信息交換，最終達到對車載設備的集散式監(jiān)視。控制和管理的目的，實現(xiàn)列車控制系統(tǒng)的智能化、網絡化與信息化．</p><p>　　通過列車網絡連接的列車上各智能控制單元通過

40、傳輸過程數(shù)據、消息數(shù)據和監(jiān)督數(shù)據柬實現(xiàn)列車的控制，診斷以及列車狀態(tài)評估．而其他未與列車網絡連接的智C2控制單元則通過硬連線的連接來實現(xiàn)其控制功能．</p><p>　　列車網絡控制系統(tǒng)實現(xiàn)以下主要控制功能：</p><p>　　(1)實現(xiàn)各動力車的重聯(lián)控制．</p><p>　　(2)實現(xiàn)全列車(動車和拖車)所有由計算機控制的單元聯(lián)網通信</p>&l

41、t;p><b>　　和資潭共享．</b></p><p>　　(3)實現(xiàn)全列車的制動控制、門控制、空調控制及軸溫檢測等功</p><p><b>　　能．</b></p><p>　　1.2 網絡控制系統(tǒng)的組成結構及層次模型</p><p>　　網絡控制系統(tǒng)一般由三部分組成：控制器、被控對象以

42、及通信網絡，被控對象一般為連續(xù)系統(tǒng)，而控制器一般采用離散系統(tǒng)。被控對象的輸出通過傳感器采樣的方式離散化并通過網絡發(fā)送到控制的輸入端?？刂破鬟M行運算后，將輸出通過網絡發(fā)送到被控對象的輸入端，并由零階保持器生成分段連續(xù)函數(shù)作為連續(xù)系統(tǒng)的輸入。</p><p>　　常見的網絡控制系統(tǒng)結構有徑直結構和分層結構。</p><p>　　在徑直結構中，控制器將傳感器等檢測裝置從現(xiàn)場檢測到的實際參數(shù)和預定

43、的預期參數(shù)值進行對比計算，得出相應的控制結果后，輸出到執(zhí)行器，作用于被控對象。</p><p>　　在分層結構中，主控制器將計算好的參數(shù)控制信號通過網絡發(fā)送給遠程控制系統(tǒng)，遠程控制器根據參考信號執(zhí)行本地閉環(huán)控制，并將傳感器測量數(shù)據傳給主控制器。</p><p>　　網絡控制系統(tǒng)的層次模型</p><p>　　設備層。設備層中的設備種類繁多，有只能傳感器、啟動器、驅動

44、器、I/O不見、變送器、變換器、閥門等。設備的多樣性要求設備層滿足開放性要求，各廠商遵循公認的標準，保證產品滿足標準化。來自不同廠家的設備在功能上可以用相同功能的同類設備互換、事先可互換性；來自不同廠家的設備可以相互通信，并可以在多廠家的環(huán)境中完成功能，實現(xiàn)可互操作性。</p><p>　　設備層中的設備是智能化的。他們可獨立完成系統(tǒng)的傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等自動控制的基本功能，并可隨時診斷設備的運

45、行狀態(tài)。設備控制功能的自治化使得分散在現(xiàn)場不通物理位置的現(xiàn)場設備之間以及現(xiàn)場設備與遠程監(jiān)控計算機之間，能夠實現(xiàn)數(shù)據傳輸與信息交換，從而形成各種適應實際需要的自動控制系統(tǒng)。</p><p>　　自動化層。自動化層事先控制系統(tǒng)的網絡化，控制網絡遵循開放的體系結構與協(xié)議。對設備層的開放性，允許符合開放標準的設備方便地接人；對信息化層的開放性，允許與信息化層互聯(lián)、互通、互操作。</p><p>　

46、　信息化層。信息化層已經較好的實現(xiàn)了開放性策略，各類局域網滿足IEEE802標準，信息網絡的互聯(lián)遵循TCP/IP協(xié)議。信息網絡的開放性為事先控制網絡與信息網絡的集成提供了有力支持。</p><p><b>　　列車網絡控制系統(tǒng)</b></p><p>　　(4)完成全列車的自檢及故障診斷決策</p><p>　　1.3 車載通信網絡的基本結構

47、</p><p>　　車載通信網絡的主要功能是作為溝通各個控制、診斷單元的信息通道?將列車上眾多由計算機控制的部件互相聯(lián)網通信?從而達到統(tǒng)一控制與診斷和資源共享的目的。</p><p>　　車載通信網絡一般采用分層結構。用于連接數(shù)據采集站、設備站、司機控制站?構成列車設備控制、監(jiān)測與故障診斷的列車級網絡,通常稱為列車總線,用于連接車輛內的各種控制設備,構成車廂級數(shù)據采集、控制的車輛級網絡?

48、通常稱為車輛總線。在拓撲結構上則采用環(huán)形或總線形。列車控制網絡把安裝在列車上各動力車和車廂內的各種可編程設備互連在一起。</p><p>　　通過車載通信網絡傳輸?shù)男畔⒅饕幸韵铝N;</p><p>　　(1)列車運行的控制命令。</p><p>　　(2)運行中的各車廂(包括有動力裝置的機車和無動力裝置的旅客車廂)的狀態(tài)信息。</p><p&

49、gt;　　(3)故障診斷所需的信息及結果。</p><p>　　(4)顯示單元所要顯示和提示的各種信息。</p><p>　　(5)通信網的管理信息。</p><p>　　(6)其他與列車運行、安全及服務有關的?需要在列車內互相傳遞的信息。</p><p>　　1.4 列車通信網絡中的數(shù)據傳輸</p><p>　　列車

50、通信網的主要功能是為控制、診斷單元的信息通信提供通道,實現(xiàn)各種信息的流通,從而達到控制的統(tǒng)一和資源共享的目的。</p><p>　　在高速列車控制系統(tǒng)中傳輸?shù)男畔⒅饕幸韵聨追N;</p><p>　　(1)列車在運行過程中的各種控制命令.</p><p>　　(2)列車在運行過程中各個設備的狀態(tài)信息.</p><p>　　(3)故障診斷所需的

51、信息及結果.</p><p>　　(4)需要在顯示單元上顯示的各種信息.</p><p>　　(5)其它與列車運行、安全、旅客服務相關的信息。</p><p>　　根據通信網上所傳輸數(shù)據的性質和實時性的要求,把通信網上的數(shù)據分為三類;過程數(shù)據、消息數(shù)據、和管理數(shù)據。通信網采用不同的方法來傳遞這三類數(shù)據。</p><p>　　過程數(shù)據；過程變量

52、的值叫作過程數(shù)據。它表示車輛設備的狀態(tài)和控制信息；如手柄位、列車運行速度、當前的時間、各單元的工作狀態(tài)、操作員的命令等。過程數(shù)據的傳輸時間是確定的和有界的。其特點是長度短而時間性強?傳輸時間確定而且有界，這些數(shù)據采用源地址數(shù)據廣播方式。主設備通過發(fā)送含有功能碼的主幀，來請求傳送過程數(shù)據。發(fā)送過程數(shù)據的從設備將依據過程數(shù)據請求中的標識符來產生一個過程數(shù)據響應。過程數(shù)據將通過12位的邏輯地址和功能代碼來識別，它們表明了過程數(shù)據的長度。對于每

53、個邏輯地址，其相對應的過程數(shù)據的長度應在規(guī)定的操作開始前，在源設備和所有接收設備中被設定好。對于車輛總線上所有的重要變量，從一個應用到另一個應用的確定性傳送的傳送時間必須保證在16ms內，車輛內總線數(shù)據發(fā)送周期小于50ms：而通過WTB從車輛總線到車輛總線的確定性傳送的傳送時間必須保證在100ms以內。為了保證這個時延，過程數(shù)據周期性地發(fā)送。</p><p>　?。?）消息數(shù)據；它與事件有關，傳輸非實時性的信息，

54、可以是診斷信息、顯示信息和服務功能信息，這些數(shù)據可能數(shù)量較大而且傳遞沒有確定的時間限制。因此它們的傳送是采用點對點或廣播數(shù)據報文的偶發(fā)性傳送，而且可能根據需要分幀傳送。一個消息數(shù)據幀應具有256bits的固定長度；從幀的前4bits定義了通信模式，用模式0001來指定單播消息數(shù)據，模式1111來指定廣播消息數(shù)據，而其它模式將作為保留以供將來使用，接下來的12bits定義了目標設備的地址，一旦使用廣播模式，則該區(qū)域將被應用來使用，此后的4

55、bits定義了協(xié)議類型，隨后的12bits定義了源設備的地址，而后面的8bits里定義了隨后的鏈接數(shù)據的有效長度。</p><p>　　消息被分成小包，這些包分別被編號并由目的站確認。消息包及與之相關的控制數(shù)據形成消息數(shù)據。功能消息被應用層所使用，服務消息用于列車通信系統(tǒng)自身的管理等。為了確保消息數(shù)據端到端的可靠傳輸，應用過程間的通信可采用呼叫/應答方式。消息數(shù)據既可以點對點單獨傳輸，也同樣可以進行全網廣播。&l

56、t;/p><p>　　管理數(shù)據；是網絡自身管理、維護和初始化時?在通信網中傳遞的數(shù)據。監(jiān)督數(shù)據是在相同總線內用于監(jiān)視設備狀態(tài)、檢測寂靜的設備、總線主設備權轉移、事件輪詢等的數(shù)據。</p><p>　　它是主設備對從設備的狀態(tài)校驗、聯(lián)機設備檢測、主權傳輸以及車輛初運和其他管理所用的數(shù)據，特點是幀很短，這些數(shù)據只有在網絡重構或初始化時才傳遞，管理數(shù)據的傳遞與其它兩種數(shù)據不會發(fā)生沖突。因此在列車運行

57、時通信網上傳送的只有過程數(shù)據和消息數(shù)據。管理數(shù)據響應將攜帶16bits幀數(shù)據。</p><p>　　主設備可以向從設備請求管理數(shù)據或者向從設備發(fā)送管理數(shù)據，該數(shù)據帶有一個管理數(shù)據請求的主幀。</p><p>　　1.5 列車通信網絡介質訪問方式</p><p>　　一般有動力裝置的車廂（動車和機車）內的節(jié)點作為主節(jié)點?無動力裝置的車廂內的節(jié)點作為從節(jié)點。WTB介質訪

58、問控制方式為主?從控制方式?每一列車在運行中必須有且只能有一個控制總線工作的節(jié)點，稱為控制節(jié)點，控制節(jié)點必須是主節(jié)點，一般情況下以前導機車內的主節(jié)點為控制節(jié)點，稱為主控節(jié)點。主控節(jié)點管理列車總線的運行，必要時主控節(jié)點可以切換，車廂總線由各車廂內的節(jié)點管理運行。</p><p>　　主節(jié)點將總線帶寬以25ns為基本周期進行劃分，基本周期又分解為周期相和偶發(fā)相。周期相占總線時間的固定時段，與狀態(tài)的發(fā)送相關聯(lián)。在此時段

59、，主節(jié)點依次輪詢各變量，按預先生成的周期列表請求從節(jié)點向總線廣播其過程數(shù)據，此外在WTB中有消息數(shù)據發(fā)送的從節(jié)點還在其過程數(shù)據中發(fā)送一個請求標志，主節(jié)點將記錄此請求。因為數(shù)據是周期性重復發(fā)送的，所以周期性數(shù)據無需目標設備確認。一個基本周期的大小在MVB上是1ms或2ms，在WTB上是25ms。不是很緊急的變量可以以2個、4個、8個等等基本周期長度的周期發(fā)送，其最長周期是1024ms。</p><p>　　兩個周期

60、相間的偶發(fā)相允許設備按需要發(fā)送數(shù)據，偶發(fā)性發(fā)送是與事件的發(fā)送相關聯(lián)的，事件是設備狀態(tài)的改變，設備狀態(tài)的改變引發(fā)發(fā)送要求。因此，事件必須得以確認，以確保不會丟失狀態(tài)改變的信息。在此期間主節(jié)點向請求發(fā)送消息數(shù)據的節(jié)點依次發(fā)送消息數(shù)據傳送請求，收到請求的節(jié)點將要發(fā)送的消息數(shù)據發(fā)向目的節(jié)點。這種介質訪問方式可保證實時變量傳輸?shù)拇_定性。實時變量的最大傳送時延只與總線的基本周期有關，而與總線負載情況無關。</p><p>　

61、　在過程數(shù)據和消息數(shù)據之間，主節(jié)點還發(fā)送一些監(jiān)控數(shù)據請求以監(jiān)控總線狀態(tài)。</p><p>　　第二章 列車通信網絡TCN</p><p>　　2.1 TCN的標準化進程</p><p>　　2.1.1 TCN列車網絡簡介</p><p>　　由于世界范圍內列車通信網絡技術的差異，造成了多種總線技術并存的局面。除TCN標準的列車總線之外，Wor

62、ldFIP、LonWorks、CAN等其他總線形式也在列車通信網絡中有不同程度的運用。上述幾種列車網絡技術，絕大部分都是在其他領域應用成熟的現(xiàn)場總線技術移植到列車控制系統(tǒng)中來的。它們依據各自的標準，不便進行互聯(lián)。于是基于制訂一種開放式列車通信系統(tǒng)，實現(xiàn)各種軌道車輛相互聯(lián)掛，車載可編程電子設備統(tǒng)一接口標準而實現(xiàn)互換的構想，TCN列車通信網絡標準應運而生。</p><p>　　2.1.2 TCN列車網絡雛形</

63、p><p>　　任何技術都不是憑空而生的，TCN列車網絡也正是如此。它是由車載微機系統(tǒng)發(fā)展而來，在原有的技術基礎上加以遴選、改進和標準化而形成的。其主要參考的模型則是Siemens公司的SIBAS系統(tǒng)和Adtranz公司的MICAS系統(tǒng)。以上兩種形式車載微機控制系統(tǒng)的發(fā)展已從最初的完成簡單的單一功能，發(fā)展到現(xiàn)在的多功能集成的列車通信網絡，為TCN列車網絡技術的起步與成型，以及日后成為國際標準，做出了巨大貢獻。<

64、/p><p>　　2.1.3 SIBAS系統(tǒng)</p><p>　　在鐵路機車動車控制方面，德國Siemens公司早在1981年就研制出了相應的微機控制系統(tǒng)，并命名為SIBAS16，這個系統(tǒng)的樣機首次應用在紐倫堡交通運輸管理局地鐵車輛上。SIBAS16中的數(shù)字代表其采用的是16位微處理器，這個系統(tǒng)由中央機、一個或多個子機以及存儲單元構成，各計算機之間采用串行通信來實現(xiàn)數(shù)據傳送。這種機車控制系統(tǒng)形

65、式新穎，擴展性好，可靠性高，使用安裝便捷，大有取代傳統(tǒng)控制技術的趨勢，成為列車微機控制發(fā)展中的發(fā)軔之作，影響不可不謂之重大。</p><p>　　隨著技術的不斷革新以及SIBAS16的不斷完善，Siemens公司不失時機地推出了基于32位控制器和信號處理器的列車微機控制系統(tǒng)SIBAS32，其在性能上較SIBAS16更具優(yōu)越性，同時也對原有SIBAS16系統(tǒng)在接口上保持了向下兼容。20世紀90年代，列車通信網絡國際

66、標準正在制定當中，Siemens公司著眼于控制系統(tǒng)功能的長遠發(fā)展，其推出的SIBAS32系統(tǒng)是一種多功能通用計算機系統(tǒng)。系統(tǒng)采用網絡通信技術，外圍設備已經開始標準化、專用化、智能化，基本上可在保持硬件結構不變的情況下便捷地與任意終端相掛接，構成一個對各種機車車輛移植性很好的控制與監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　2.1.4 MICAS系統(tǒng)</p><p>　　MICAS系統(tǒng)的出現(xiàn)是在20世紀

67、80年代。瑞士布朗·勃法瑞公司(BBC)最早研發(fā)的MICAS系統(tǒng)是應用于運輸部門的微型計算機自動控制系統(tǒng)，能理想地實現(xiàn)機動車與船只等場合的控制功能。針對MICAS應用領域的不同，研發(fā)人員相應地開發(fā)出了適用于該場合的軟件、硬件模塊及工具，形成了以MICASS、MICASL和MICASE等不同系列。其中MICASS系統(tǒng)在1985年首次應用于牽引控制技術中，在對過程處理速度和性能要求苛刻的牽引控制系統(tǒng)中很好地實現(xiàn)了控制功能。<

68、/p><p>　　1988年瑞典的阿西亞公司(ASEA)和瑞士的布朗·勃法瑞公司(BBC)合并而成ABB集團。此后，ABB旗下的Adtranz公司在MICASS牽引控制系統(tǒng)基礎上開發(fā)出了MICASS2，并于1992年第一次成功運用在瑞士Re460型變流機車上。MICASS2列車控制系統(tǒng)實行分級控制形式，由列車級、車輛級和傳動級3級控制組成，各級系統(tǒng)控制單元之間的通信通過列車通信網絡實現(xiàn)。列車通信網絡采用總線

69、型拓撲結構，分成車輛總線、列車總線兩級局域網。車輛總線由同一車輛內的幾個控制單元互連構成，采用RS485串行通信標準。列車總線為貫穿各車輛節(jié)點互連的通信線路，采用9芯EP電纜或18芯UIC電纜，線路通過兩種總線之間的網關實現(xiàn)總線耦合。</p><p>　　在MICASS2的基礎上Adtranz公司又推出了MITRAC系統(tǒng)，這是更新一代的分布式列車控制與通信系統(tǒng)。MITRAC系統(tǒng)中沒有集中的控制柜和機箱，各個控制單

70、元或I/O單元均自成一體，分別封裝在一個配備獨立電源和標準車輛總線接口的殼體中，并分布于車體內靠近控制對象的各個位置。其良好的電磁兼容性能保證各車輛控制單元工作在環(huán)境惡劣的列車中。</p><p>　　之后Adtranz公司幾易其主，2001年4月，Bombardier公司從Daimler Chrysler手中將其子公司Adtranz收購。Bombardier公司對MITRAC系統(tǒng)繼續(xù)不斷改進，并按照不同客戶需求

71、加以系列化，如今該系統(tǒng)有MITRAC500系列、1000系列和3000系列等。</p><p>　　2.2 TCN列車網絡技術的現(xiàn)狀</p><p>　　在推出TCN國際標準后，基于TCN標準的產品需求增加，對于TCN產品的研制有了越來越多的單位支持，TCN列車網絡在世界范圍內也得到了日趨廣泛的應用。</p><p>　　2.2.1 TCN列車網絡產品主要供應商&l

72、t;/p><p>　　目前，TCN標準列車通信網絡的推廣形成以Siemens、Bombardier等大公司主導，日趨增多的第三方廣泛支持的局面。</p><p>　　Bombardier、Siemens等公司推出了一系列符合TCN標準的產品，諸如列車網絡專用芯片(MVBC01、MVBD、AMED)以及網絡實時協(xié)議(RTP)軟件等。</p><p>　　此外，一些第三方公

73、司(如Farsystem、Firema、EKE、Duagon、Unicontrol)等也相繼推出了TCN網關和相關網絡產品，用戶可以選擇需要的網絡部件來集成、開發(fā)符合自己要求的TCN網絡控制系統(tǒng)。其他可以提供TCN產品的公司還有：自動控制方面的Holec、Ansaldo、AEG，制動方面的Knorr Electronic、Westinghouse Brakes，門控方面的IFE，采暖通風與空調方面的Hagenuk。另外，一些中小公司也能

74、提供MVB板卡、WTB網關、實時協(xié)議文件等。</p><p>　　我國作為TCN標準的制定成員國之一，也對該標準大力支持。在研發(fā)方面，我國南車、北車集團等單位通過自主研發(fā)與技術引進相結合，目前也具有了提供TCN相關產品的能力。鐵道科學研究院、西南交通大學、同濟大學、北京交通大學等研究單位在TCN方面也進行了廣泛研究，取得了一定的成果。</p><p>　　2.2.2 TCN列車網絡產品應用

75、現(xiàn)狀</p><p>　　TCN網絡主要應用在高速動車組、重載列車以及地鐵車輛等軌道交通領域，這些場合對產品的互操作性和控制實時性要求一般很高，只有通過可靠、實時的列車網絡技術才能達到要求。</p><p>　　目前采用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，包括高速列車、擺式列車、城市軌道車輛。我國列車網絡技術采用的形式繁多

76、，但TCN技術應用的比重很大，并且采用TCN標準已經成為趨勢，如和諧號動車組CRH1、CRH3、CRH5和CRH380A等車型，各大城市的地鐵（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。</p><p>　　2.2.3 TCN列車網絡的研究推廣</p><p>　　自從TCN國際標準推出以后，得到了越來越廣泛的應

77、用。究其原因，離不開TCN網絡自身的實時、可靠、安全、開放的優(yōu)點，能很好地滿足列車通信需求。當然，更離不開Siemens、Bombardier等大公司不遺余力的研發(fā)和推廣，使得支持和應用TCN產品的公司和國家在十幾年間有了很大的增長。在TCN標準采納以后，世界范圍內很多研究單位積極地設計了相應的電路、仿真軟件和驗證工具，極大地推進了TCN技術的發(fā)展。</p><p>　　2.2.4 TCN列車網絡的發(fā)展趨勢<

78、;/p><p>　　從TCN標準推出到今天，已經十余年了，期間各方面科學技術飛速發(fā)展?？梢哉f，盡管TCN標準的推出為解決列車以及車載控制設備之間的相互聯(lián)掛的問題貢獻巨大，但總體看來，TCN網絡技術中的核心部分仍基本由若干家大公司所壟斷，技術門檻較高也限制了它更大范圍的應用。TCN并沒有完全滿足列車在所有場合的控制需要，在技術與日俱新的今天，它需要新的發(fā)展。</p><p>　　列車網絡技術已經

79、成熟，也是當代軌道車輛必然采用的核心技術之一。隨著通信網絡技術的應用范圍不斷擴大，用戶對網絡的開放性、性價比、開發(fā)和應用的多樣性及靈活性等方面都提出了更高的要求。由于TCN網絡自身也難免存在一些不足，所以不可能完全取代其他形式的控制網絡，完全滿足鐵路用戶的所有應用需求。因此，在將來，列車網絡技術不可能是TCN的天下，必然是多種網絡技術的融合。列車控制網絡技術的發(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用；

80、其他各種形式的總線形式作為列車網絡的重要補充，在各種適用的場合找到應用的空間。這些通用網絡技術在今后一段時間內將和原有TCN網絡共同發(fā)展，取長補短并相互融合，形成有機的整體。</p><p>　　另外，隨著列車通信要求的不斷提高，TCN自身方面的改進是必要的。如在可靠性方面，目前對列車通信網絡的可靠性進行量化的評估在國內外還是鮮見的，對于可靠性要求高的列車網絡，全面引入可靠性工程的分析、評價、設計及驗證的方法是必

81、要的；在安全性方面，近些年提出了功能安全通信的理念，并在2007年推出了《IEC617843用于工業(yè)網絡功能安全通信行規(guī)》國際標準，隨后很多種用于工業(yè)控制的總線標準也應用該標準，對自身的協(xié)議加以完善，添加了功能安全通信層來保證通信網絡的功能完整性等級。那么，列車通信網絡對安全性如此強調的總線形式，是否要執(zhí)行功能安全標準，是非常值得考慮的問題。隨著列車服務質量水平和乘客需求的不斷提高，列車信息化服務的要求也越來越高，TCN在此方面顯然是不

82、能滿足的。因此，為乘客提供優(yōu)質的信息娛樂服務，包括移動電視、移動網絡等，也必將是TCN未來的方向。</p><p><b>　　2.3 WTB總線</b></p><p>　　2.3.1 絞線式列車總線WTB</p><p>　　目前，現(xiàn)場總線在列車上有許多成功的應用?但大部分都局限于車輛內部，或者固定編組的列車。絞線式列車總線（WTB）是一種

83、串行數(shù)據通信總線，它是以列車運行控制計算機為核心?通過列車總線將各個車輛控制計算機節(jié)點連接起來，形成上層分布式網絡。WTB主要設計用于經常相互連掛和解掛的重聯(lián)車輛（經常相互連掛和解掛是國際UIC列車經常用到的一種情況）。</p><p>　　WTB總線由與總線節(jié)互連的節(jié)點組成，總線節(jié)由沿車輛走的干線電纜、連接不同車輛干線電纜的跨接電纜以及為達各節(jié)點而對干線電纜進行延伸的擴展電纜組成。在常規(guī)操作中，每個節(jié)點將被插入

84、到干線電纜中，連接兩個總線節(jié)</p><p>　?。?）位于總線末端的節(jié)點，或者說末端節(jié)點，將在電氣上終止連接它們的兩個總線節(jié)，</p><p>　　（2）位于總線中間的節(jié)點，或者說中間節(jié)點，將在電氣上連接到它們的兩個總線節(jié)。</p><p>　　連接到一個節(jié)點的兩個電纜節(jié)將被命名為方向1和方向2在一列車的每個車輛中可以有一個或幾個節(jié)點，節(jié)點通過介質附件MAU連到介

85、質上。MAU由線路單元,方向轉換器,主通道、輔助通道組成。</p><p>　　一個線路單元由以下幾部分組成：</p><p>　　（1）一個總線開關Kb用于兩個方向的連接或斷開；</p><p>　?。?）兩個端接器開關Kt1和Kt2，每個方向一個，在末端設定中通過它在節(jié)點中插入端接器，在中間設定中通過它斷開端接器；</p><p>　?。?/p>

86、3）兩個收發(fā)器（發(fā)送器/接收器）電路，每個方向一個。每個發(fā)送器由二進制信號TxS（信號）和TxE（使能）控制。接收器的輸出信號是Rxs（一個數(shù)字信號或模擬信號）。收發(fā)器通過適當?shù)姆椒?例如采用變壓器，實現(xiàn)與線路的電氣隔離；</p><p>　?。?）兩個曼徹斯特編碼、解碼器，每個收發(fā)器一個，它們可分別集成在各自的發(fā)送器或接收器內。曼徹斯特編碼/解碼器的輸出和輸入定義為一個調制解調器接口：</p>&

87、lt;p>　?。?）與隔離開關相連的過壓保護/短路保護電路。</p><p>　　WTB幀數(shù)據格式與IOS/IEC3309種規(guī)定的HDLC(高級數(shù)據鏈路控制規(guī)程)幀格式一致。如圖3-11,一幀數(shù)據以一個標志符“01111110”開始，它和結束標志符是為解決數(shù)據鏈路層幀同步的問題而設的，一起作為幀邊界。接著是HDLC數(shù)據,HDLC幀包括至少32位,最多1056位數(shù)據(不計算IOS3309中預見的填充位)。這樣

88、在接收端,只要找到標志字段,就可以確定一幀的位置。WTB幀以與起始標志相同的結束標志結束?結束標志符不可當作為下一幀的起始標志符使用。</p><p>　　2.3.2 WTB介質訪問</p><p>　　一般有動力裝置的車廂（動車和機車）內的節(jié)點作為主節(jié)點，無動力裝置的車廂內的節(jié)點作為從節(jié)點。WTB介質訪問控制方式為主，從控制方式，每一列車在運行中必須有且僅有一個控制總線工作的節(jié)點，稱為控

89、制節(jié)點?？刂乒?jié)點必須是主節(jié)點，一般情況下以前導機車內的主節(jié)點為控制節(jié)點，稱為主控節(jié)點。主控節(jié)點管理列車總線的運行，必要時主控節(jié)點可以切換，車廂總線由各車廂內的節(jié)點管理運行。</p><p>　　主設備節(jié)點負責介質訪問，其它所有節(jié)點都是從設備，只在被主設備輪詢時響應。常規(guī)操作中，主設備的操作循環(huán)進行。它把總線動作分配到若干基本周期。為保證過程數(shù)據確定、及時的發(fā)送，主設備按事先定義的特征周期輪詢各節(jié)點以獲取周期數(shù)據。

90、在兩個周期相之間的固定時間內，主設備輪詢從設備以獲取偶發(fā)性數(shù)據。組成改變時，每個節(jié)點向主設備聲明自己要求在哪個周期被輪詢。主設備據此為節(jié)點建立輪詢策略。主節(jié)點將總線帶寬以25ms為基本周期進行劃分，基本周期又分解為周期相和偶發(fā)相。主節(jié)點按預先生成的周期列表依次請求從節(jié)點向總線廣播其過程數(shù)據。此外有消息數(shù)據發(fā)送的從節(jié)點還在其過程數(shù)據中發(fā)送一個請求標志，主節(jié)點將記錄此請求?；局芷谥兄芷谙嘀蟮牟糠质桥及l(fā)相，在此期間主節(jié)點向請求發(fā)送消息數(shù)據

91、的節(jié)點依次發(fā)送消息數(shù)據傳送請求，收到請求的節(jié)點將要發(fā)送的消息數(shù)據發(fā)向目的節(jié)點。從節(jié)點在主控節(jié)點的輪詢下向主應用或其它從應用發(fā)送過程數(shù)據，并在有消息數(shù)據需發(fā)送時，主動在25ms內過程數(shù)據發(fā)送完畢期間，也即偶發(fā)相（相對周期相而言）利用分配的消息時間片向主節(jié)點或其它從節(jié)點發(fā)送該消息數(shù)據。 </p><p>　　第三章 微機控制基礎</p><p>　　3.1 微型計算機的概述</p>

92、<p>　　3.1.1 微機簡介與發(fā)展</p><p>　　微型計算機系統(tǒng)簡稱“微機系統(tǒng)”。是由微型計算機、顯示器、輸入輸出設備、電源及控制面板等組成的計算機系統(tǒng)。配有操作系統(tǒng)、高級語言和多種工具性軟件等。</p><p>　　“微機系統(tǒng)”是20世紀最重要的科技成果之一。它是一種能自動、高速、精確地處理信息的現(xiàn)代化電子設備，計算機具有算術運算和邏輯判斷能力，并能通過預先編好的

93、程序來自動完成數(shù)據的加工處理，因此，也可以說計算機也是一種幫助人類從事腦力勞動(包括記憶、計算、分析、判斷、設計、咨詢、診斷、決策、學習和創(chuàng)造等思維活動)的工具。現(xiàn)在，計算機的應用已深入到社會的各個角落，極大地改變著人們的工作、學習和生活方式，成為信息時代的主要標志。</p><p>　　計算機從誕生到現(xiàn)在不過半個多世紀， 但是它的發(fā)展速度是驚人的， 它把人 類的計算速度提高了數(shù)千億倍。計算機的發(fā)展先后經歷了電子

94、管、 晶體管、 大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路為主要器件的四個發(fā)展時代。 預計在不久的將來，將誕生以超導器件、電子仿真、集成光路等技術支撐的第五代計算機。計算機總的發(fā)展趨勢是朝著巨型化、微型化、網絡化、智能化、多媒體化發(fā)展。1946年2月，在美國賓夕法尼亞大學誕生了世界上第一臺計算機ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)。這臺計算機由電子管組成，每秒可進行5000次的加法

95、運算，而且采用了著名的數(shù)學家馮·諾依曼(Von.Neumann，美籍匈牙利人) 的“存儲程序” 的設計思想， 即采用二進制計算、存儲程序并在程序控制下自動執(zhí)行的思想。以后，這種模式的計算機被稱為“馮 · 諾依曼機” 。 計算機發(fā)展至今， 一直沿用“存儲程序” 的思想。這是計算機科學發(fā)展史上的一個重要里程碑，它奠定了計算機發(fā)展的科學基礎。</p><p>　　3.1.2 微機的特點與應用<

96、/p><p><b>　　主要特點；</b></p><p>　　1) 體積小、質量輕、功耗低；由于微機中廣泛采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，從而使微機的體積大大縮小。例如PentiumII將750萬個晶體管電路僅集成在130.9mm&sup2；芯片面積上，它工作在266MHz主時鐘頻率下的功耗僅為38.2W。隨著超大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展，今后推出的微處理器

97、集成度會更高。</p><p>　　2) 可靠性高、使用環(huán)境要求低由于微機采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，系統(tǒng)內使用的器件數(shù)量減少，器件、部件之間的連線以及接插件數(shù)目也相應地減少，而且MOS電路本身工作所需的功耗也很低，所以微機的可靠性大大提高。進而降低了對使用環(huán)境的要求。普通家庭、辦公室環(huán)境就可滿足要求，促進了微機的普及。</p><p>　　3) 結構簡單、系統(tǒng)設計靈活、適應性強、使用方

98、便微機多采用模塊化的硬件結構，構成系統(tǒng)的各功能部件和各種適配器通過標準的總線插槽相連， 增加了系統(tǒng)擴充的靈活性和方便性?，F(xiàn)代微處理器芯片及其相應的支持邏輯、I/O接口等都有標準化、系列化的產品，用戶可根據不同的應用要求選擇不同的功能部件， 而且功能性強使用方便，加速了微機的應用和普及。</p><p>　　4) 應用軟件的配置豐富軟件是計算機的靈魂， 從系統(tǒng)軟件到應用軟件可方便地構成不同規(guī)模的微機系統(tǒng)，從而使微機

99、具有很強的適應性。</p><p>　　5) 性能價格比高性能價格比是指機器性能與售價之比，是衡量產品性能優(yōu)劣的一個綜合指標。 許多高性能的微機的性能已經達到或超過了中小計算機甚至大型計算機、工作站的水平，但其價格要比它們低很多。微機優(yōu)良的性能價格比是其能廣泛應用基礎，同時又進一步促進了微機技術的發(fā)展。</p><p><b>　　應用</b></p>

100、<p>　　由于微機具有體積小、價格低、耗電少等優(yōu)點， 所以它的應用范圍十分廣闊。 歸納起來， 目前有如下幾個應用領域。</p><p><b>　　1、科學計算</b></p><p>　　許多現(xiàn)代微型計算機系統(tǒng)具有較強的運算能力，這是在過去只有大、中、小型機才具有的。特別是多個微處理器構成的系統(tǒng)，其功能往往可與大型機相匹敵，而成本卻低到足以使大型機趨于淘

101、汰。比如，美國Seguent公司用30個Intel 80386集合起來，構成Symmetry計算機，速度為120 MIPS，達到IBM 3090系列最高檔大型機的性能，價格卻不到后者的十分之一。用更多的微處理器構成的并行處理機甚至可以超過大型機的速度和性能。比如，Intel 公司用128個微處理器構成的IPSC機，速度達512 MIPS，這比任何一種商用大型機的速度都高。Intel 公司用一臺32個微處理器構成的IPSC機運行一個廣泛使

102、用的科學計算程序，結果比Cray公司的大型機X-MP/2快40%。</p><p>　　2、信息處理和事務管理</p><p>　　短時間內完成對大量信息的處理是信息時代的必然要求。微型計算機配上數(shù)據庫管理軟件以后，可以很靈活地對各種信息按不同的要求進行分類、檢索、轉換、存儲和打印，加上一些專用部件（如傳感器）后，還可以處理光、熱、力、聲等物理信號。</p><p>

103、;<b>　　3、過程控制</b></p><p>　　過程控制是微機系統(tǒng)應用最多，也是最有效的方面之一。現(xiàn)在，在制造工業(yè)和日用品生產廠家中都可以看到微機控制的自動化生產線，微機在這些部門的應用為生產能力和產品質量的迅速提高開辟了廣闊前景。</p><p><b>　　4、儀器儀表控制</b></p><p>　　在儀器儀

104、表，特別是電子設備中，已逐步用微處理器取代了傳統(tǒng)的機械部件或分離的電子部件，這大大提高了產品的性能/價格比。此外，微處理器的應用還導致了一些新儀器——智能儀器的誕生。如智能示波器、邏輯分析儀等，它使得人們能同時觀察眾多的信號波形及它們之間的時序關系。在醫(yī)學領域，出現(xiàn)了以微處理器為核心控制部件的CT掃描儀、超聲掃描儀等智能化的醫(yī)療設備，這就大大提高了對疾病的確診速度和確診率。</p><p>　　5、計算機輔助教學

105、、輔助設計等</p><p>　　隨著微機系統(tǒng)軟、硬件的不斷豐富，逐步改善著人們的生活和生產方式。比如，用微機輔助設計（CAD）機械、電子等產品，可以降低成本、縮短研制周期；用微機輔助測試（CAT）數(shù)字設備、集成電路性能指標或檢查設備故障等，可以節(jié)約測試時間、提高測試準確率及避免重大事故的發(fā)生；用微機輔助教學（CAI），可提高學習者的學習興趣和學習效率。目前各高校都在建設越來越多的多功能教室，改變著傳統(tǒng)的教育方法

106、；此外，在日常生活中也在不斷涌現(xiàn)輔助服裝設計（客體服裝設計）、電腦選發(fā)型等用微機提供的各種全新的服務項目。</p><p>　　6、計算機網絡與通信</p><p>　　計算機網絡是指把若干臺地理位置不同，且具有獨立功能的計算機通過通信設備和線路互連起來，以實現(xiàn)信息傳輸和資源共享的一種計算機系統(tǒng)。</p><p>　　計算機技術和通信技術的迅速發(fā)展與緊密結合使計算機

107、不僅用于科學計算、工業(yè)控制等，也更多的用于信息的收集、加工、處理和傳輸。計算機網絡使人們能將計算機“群集”起來，快速而有效的發(fā)揮系統(tǒng)的整體效益。Internet功能的不斷增加和用戶的不斷擴充，使地球變?yōu)橐粋€村莊。微機作為信息高速公路（一種高速信息網絡體系）的終端其功能是電話、電視、多媒體電腦匯集而成的“家庭信息中心”，它是一個新的高技術浪潮，在它的沖擊下，我們的生活方式和工作方式都將改變。</p><p>　　3

108、.2 微機網絡控制系統(tǒng)結構</p><p>　　HXD2型電力機車的微機控制系統(tǒng)的網絡通信基礎是WorldFIP網絡通信技術，由于HXD2型電力機車項目是國內的機車制造行業(yè)首次系統(tǒng)引進WorldFIP網絡通信技術，因此在介紹HXD2型電力機車的WorldFIP網絡通信系統(tǒng)后，需要介紹WorldFIP網絡通信技術的基本原理，隨后再介紹HXD2型電力機車的微機控制系統(tǒng)。</p><p>　　3