一、地铁屏蔽门控制系统——CAN总线的应用
目前地铁采用了自动化的技术来实现全方位的控制,地铁综合控制系统包括ATC(列车自动控制)、SCADA(电力监控系统)、BAS(环境监控系统)、FAS(火灾报警系统)、PSD(屏蔽门/安全门系统)等,这些系统在全线形成网络,由控制中心统一分级控制。
其中,地铁屏蔽门系统PSD是基于CAN总线实现的,如图1所示该系统包括以下子单元:
图1 地铁屏蔽门控制系统示意图
●PSC(中央接口盘):屏蔽/安全门控制系统的核心部分,每个车站的都会配备一套PSC,由两套相同、相互独立的子系统组成;
●PSA(远方报警盘):用于监控屏蔽门状态、诊断屏蔽门故障及运行状态等;
● PSL(就地控制盘):设置在每侧站台的列车始发端站台上,如图2所示,用于系统级控制失效时,供工作人员向各DCU发出开关门指令,实现站台级控制;
●DCU(门控单元):滑动门电机的控制装置,每个屏蔽门都配置一个门控单元。安全门每对滑动门有两个DCU(主、从)。
图2 地铁PSL示意图
从上述介绍中,我们可以发现,地铁屏蔽门系统是由PSC通过CAN总线来直接控制DCU门单元,同时,由PSA来监控DCU的开关状态,并通过CAN总线来反馈给PSC。由于CAN-bus总线的错误处理机制,可以保证网络中任何一个节点发生故障时,不会影响到整个网络的运行,也便于定位错误节点。同时,也因为CAN-bus总线的报文是以广播的方式发送到总线上,可以保证屏蔽门的安全关闭或打开,提高安全稳定性。
如果PSC与DCU之间出现CAN通信错误,将直接导致地铁屏蔽门发生故障,严重会导致地铁列车系统无法正常运行,甚至威胁乘客生命安全。那么,当故障发生时该如何入手解决?或者如何避免屏蔽门故障发生呢?下文做简单介绍。
二、PSC与DCU通讯故障——总线分支过长/过多
从图1地铁控制拓扑图可以知道,地铁屏蔽门一旦发生故障,我们可以考虑是否是由于PSC和DCU之间布线不规范造成的。 如图3所示,是用CANScope分析仪抓取的总线支线过长产生的波形。PSC与DCU之间的总线分支过长会出现导致上升沿和下降沿产生“台阶”现象,容易出现位宽度失调,从而造成PSC和DCU之间的通讯错误。
这种情况可以参考以下解决方案:
图3 总线支线过长波形
lPSC与DCU之间使用如图4所示的标准“手牵手”的接口布线规范,收发器应靠近接口摆放;
图4 “手牵手”布线规范
如图5所示,根据不同的波特率,指定不同分支距离规范;
图5 波特率与支线距离关系
按照分支越长,匹配电阻越小,匹配电阻在120-680欧之间,总并联电阻在30-60欧之间的原则;
l可以使用CANBridge+进行设备分支组网。
三、PSC与DCU通讯故障——总线电容过大
在设计PSC与DCU通讯电路时,应考虑到电容的影响,无论是线间电容还是节点内部电容,都会影响整个网络的通讯,造成屏蔽门故障。如图6所示是CANScope分析仪采集到电容过大时的波形,电容越大边沿越缓,容易导致位采样错误。
可以参考以下解决方案:
图6 电容过大产生的波形
减小终端电阻,加快电容放电,如图7所示;
图7 终端电阻与电压幅值关系
更换成低电容导线;
使用CANBridge+进行波形整顿。
查看波特率的设定问题,从SJW入手。
五、PSC与DCU通讯故障——总线干扰过大